[發明專利]一種含有彈性粒子的油井水泥漿

有效

• 申請號: 201410538440.2
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN105567194B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 張明昌;劉學鵬;方春飛;張林海;楊龍杰;黃金營;劉偉;周仕明
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 周媛

本發明公開了一種含有彈性粒子的油井水泥漿。所述彈性粒子為溫敏形狀記憶聚合物：苯乙烯?丁二烯共聚物、苯乙烯?丙烯酸丁酯共聚物、聚氨酯、聚乙烯醇縮醛凝膠、乙烯?醋酸乙烯共聚物中的一種或幾種；溫敏形狀記憶聚合物形狀記憶轉變溫度在60℃～80℃之間；顆粒粒徑在50目～300目之間。本發明的彈性粒子與水泥漿相容性好，能顯著降低水泥石彈性模量，且在溫度達到可引發形狀轉變的溫度時能進一步顯著降低水泥石彈性模量。

技術領域

本發明涉及石油鉆井領域，更進一步說，涉及一種含有彈性粒子的油井水泥漿。

背景技術

普通固井用水泥漿一般由水、水泥、外加劑(降失水劑、分散劑、緩凝劑等)和外摻料(如微硅等)組成。

普通固井用水泥漿形成的油井水泥環在井下承受高聚能射流的射孔沖擊、大型壓裂和分段壓裂的沖擊以及下套管和繼續鉆進時套管和鉆頭對水泥環的碰撞沖擊時，具有脆性的水泥環其整體完整性會遭到破壞，導致后期層間密封性能失效，對油氣井特別是高含酸性氣體井后期增產措施及開發生產具有潛在安全隱患，無法保障油氣井安全生產，造成巨大的經濟損失。因此保證油井水泥環的完整性具有重要的意義。

彈性水泥是在油井水泥中加入適量彈性材料并經緊密堆積設計而成，與普通水泥相比具有較低楊氏模量和較高的泊松比，能夠更好地吸收壓裂時套管膨脹引起的水泥變形能量，降低水泥環密封失效的風險。有研究表明，將橡膠粉碎成顆粒作為分散相摻入到水泥基體中，可以提高水泥石的彈性。但是，由于橡膠顆粒是表面是疏水的，與水泥漿相容性差，其在水泥漿中成團聚集，不能均勻分散，嚴重時甚至漂浮在水泥漿表面。同時，橡膠顆粒與成型后的水泥石的界面粘結不好，影響水泥石力學性能。所以，一般需要對橡膠顆粒進行表面改性，但改性后橡膠性能不穩定或作用效果降低。

發明內容

為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種含有彈性粒子的油井水泥漿。本發明的彈性粒子與水泥漿相容性好，能顯著降低水泥石彈性模量，且在溫度達到可引發形狀轉變的溫度時能進一步顯著降低水泥石彈性模量。

本發明的目的是提供一種含有彈性粒子的油井水泥漿。

所述水泥漿包括:

彈性粒子 2～8重量份；

所述彈性粒子為溫敏形狀記憶聚合物：苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚氨酯、聚乙烯醇縮醛凝膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一種或幾種經低溫冷凍粉碎制備。

溫敏形狀記憶聚合物形狀記憶轉變溫度在60℃～80℃之間，優選在60℃～70℃之間；顆粒粒徑在50目～300目之間，優選在100目～300目之間。

溫敏形狀記憶聚合物是形狀記憶聚合物的一種。形狀記憶聚合物(Shape MemoryPolymer,簡稱SMP)是一類新型智能材料，該材料在成型加工過程中被賦予某種初始固有形狀，在某些條件下發生變形并被固定下來，當需要它時只要對它施加一定手段(如加熱，光照，通電，化學處理等)，便能使其迅速恢復到初始形狀。特定聚合物的這種“初型—形變—固定—回復初型”的特性被稱為聚合物的形狀記憶性能，形狀記憶聚合物(SMP)屬于形狀記憶材料的一種。SMP可分為溫(熱)敏型SMP、光敏型SMP、電敏型SMP、化學感應型SMP等。其中溫敏型SMP形狀記憶效應由溫度改變引發，本身性能相對成熟、可操作性強，得到了廣泛應用。目前，尚沒有資料顯示以溫敏形狀記憶聚合物作為油井水泥彈性增強劑。選用合適的溫敏形狀記憶聚合物制備彈性粒子能夠滿足與水泥漿相容性好的需求，同時在溫度達到可引發形狀轉變的溫度時，溫敏形狀記憶聚合物能夠發生彈性形變，進一步顯著降低水泥石彈性模量。這些特性是傳統橡膠粉顆粒所不具備的。

更具體地，

本發明的水泥漿包括按重量份數計的以下組分:

水泥 100重量份；