[發明專利]一種固井水泥漿用自由液控制劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410541299.1
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105567195B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 張明昌;劉學鵬;楊龍杰;方春飛;張林海;黃金營;劉偉;周仕明;汪曉靜
• 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: 趙宇

本發明涉及油氣井固井領域的一種固井水泥漿用自由液控制劑及其制備方法與應用。本發明的固井水泥漿用自由液控制劑，包含有共混的以下組分：以總重量100份數計，有機提粘劑30～50份、無機膠凝劑10～30份、無機增稠劑29～50份、交聯劑0.1～0.3份；所述有機提粘劑選自羧甲基纖維素鈉、黃原膠、硬葡聚糖、溫輪膠中的至少一種；所述無機膠凝劑選自堿式氯化鋁、偏硅酸鈉中的至少一種；所述無機增稠劑選自粉煤灰、微硅中的至少一種；所述交聯劑為硼酸。本發明的固井水泥漿用自由液控制劑可有效消除或降低固井水泥漿自由液，便于固井用零自由液水泥漿的制備，具有較好的推廣和應用價值。

技術領域

本發明涉及油氣井固井領域的固井水泥漿用自由液控制劑，更進一步說，涉及一種固井水泥漿用自由液控制劑及其制備方法與應用。

背景技術

在油氣井固井領域的直徑段固井時，在環空水泥柱中，較大的顆粒在重力的作用下會發生沉降，可能有聚集和橋塞的傾向，而橋塞下面的位置自由液聚集有時就可生成水槽或水帶，加壓時造成水泥石破裂。除此以外，自由液聚集形成水囊還妨礙水泥對套管和地層的膠結。也可能過早地膠凝，對地層產生較低的靜壓或不產生靜壓，而發生氣竄。水平井固井中，水平段形成的自由液會逐漸上移，當達到一定量時，在環空水泥上部的自由液囊相互連通，構成自由液槽或水帶，也易導致氣竄，影響固井質量。

目前固井中控制自由液的外加劑或外摻料主要有：膨潤土、綠坡縷石、偏硅酸鈉、硅藻土、水玻璃、天然火山灰、粉煤灰、明礬或硫酸鋁、纖維素、堿式氯化鋁、超細水泥等，但其作用效果有一定的局限性。如膨潤土、綠坡縷石、硅藻土等控制自由液效果不明顯且影響水泥石強度；超細水泥水化速度過快，存在不確定性；偏硅酸鈉、水玻璃常作為早強劑使用，其加量變化會影響水泥漿流變性質，控制自由液效果不明顯；明礬或硫酸鋁、纖維素、堿式氯化鋁等易使水泥漿增稠。以上這些外加劑或外摻料單獨使用并沒有完全解決固井中自由液的控制問題，沒有形成穩定成熟的自由液控制劑。

邱燮和等介紹了液硅能減少水泥漿的自由液。(邱燮和,王良才,郭廣平.Microblock液硅的評價及在中國油田的應用[J].鉆井液與完井液.2010(04).)其中介紹液硅作為自由液控制劑，有明顯的效果，但該技術方案中液硅的加量較大，一般加入10％以上。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述技術問題，本發明提供了一種固井水泥漿用自由液控制劑及其制備方法與應用。

本發明的第一個目的是提供一種固井水泥漿用自由液控制劑。

本發明的一種固井水泥漿用自由液控制劑包含有共混的以下組分：以總重量100份數計，有機提粘劑為30～50份、無機膠凝劑為10～30份、無機增稠劑為29～50份、交聯劑為0.1～0.3份；所述有機提粘劑選自羧甲基纖維素鈉、黃原膠、硬葡聚糖、溫輪膠(文萊膠)中的至少一種；所述無機膠凝劑選自堿式氯化鋁、偏硅酸鈉中的至少一種；所述無機增稠劑選自粉煤灰、微硅中的至少一種；所述交聯劑為硼酸。其中有機提粘劑、無機膠凝劑和無機增稠劑一起協同起到增粘、增稠作用，目的是在使用時增加對水泥漿中顆粒的懸浮穩定性，降低顆粒沉降；同時，形成復合結構，降低自由水的游離。發明中的交聯劑主要是與有機提粘劑發生物理絡合作用，進一步提高其增粘作用，降低自由液。

優選的，以總重量100份數計，所述有機提粘劑為40～50份；所述無機膠凝劑為10～25份；所述無機增稠劑為29～40份；所述交聯劑為0.1～0.2份。

本發明的第二個目的是提供一種固井水泥漿用自由液控制劑的制備方法，包括以下步驟：

將所述組分混合均勻后，在70～90℃烘箱中烘干，即得所述固井水泥漿用自由液控制劑。其中烘干的優選時間為12～36小時。

本發明的第三個目的是提供所述固井水泥漿用自由液控制劑的應用。