[發明專利]一種預螯合鋁酸鹽基水泥降失水劑及制備方法和包含它的水泥漿

有效

• 申請號: 201510944829.1
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105349127B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 郭勝來;步玉環;劉非凡;柳華杰;郭辛陽
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/487
• 分類號: C09K8/487
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張祥明

本發明公開了一種油田固井水泥降失水劑及制備方法和包含它的水泥漿，屬于油田化學及油氣井固井領域，其包括以下重量份的原料：2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸（AMPS）40份～45份，N,N’?二甲基丙烯酰胺（DMAA）10份～15份，丙烯酸（AA）1份～3份，螯合劑20份～25份，引發劑0.1～5份，余量為水；所述螯合劑為氯化鋇、氫氧化鋇和氯化鈣中的一種或幾種；所述引發劑包括過硫酸銨和/或亞硫酸氫鈉。本發明的目的在于針對專利“一種固井用鋁酸鹽水泥基耐二氧化碳腐蝕水泥體系”的水泥的一種水泥降失水劑，其可以有效的控制水泥漿API失水量在50mL/30min以內。

技術領域

本發明涉及一種油田固井水泥降失水劑及制備方法和包含它的水泥漿，屬于油田化學及油氣井固井領域。采用該方法制備的預螯合降失水劑用于石油、天然氣井的一種固井鋁酸鹽水泥基耐CO₂腐蝕水泥體系，可有效降低失水量。

背景技術

油氣井鉆井完成后，需要下入套管并泵入水泥漿來封固套管與地層之間的環形空間。正常條件下注水泥采用正循環的方法，即將水泥漿通過套管泵達井底、然后從環形空間上返至設計的高度。由于地層條件復雜，井下環境惡劣，加之注水泥過程以及候凝過程中壓穩地層的要求，使得環空漿柱結構形成的靜液壓力稍大于地層壓力，在此壓差的作用下，水泥漿中的自由水會從水泥漿中濾出，進入地層，通常將這種過程稱為水泥漿的失水。如果水泥漿的失水得不到很好地控制，隨著水泥漿液相含量的降低，水泥漿的流動性變差，稠化時間縮短，嚴重時導致水泥漿失去流動能力，變得不可泵送，造成嚴重的事故；大量的水泥漿濾液進入油氣層，會對油氣層產生傷害，不利于油氣層的保護；在固井的候凝階段，如果水泥漿失水量得不到控制，會引起嚴重的水泥漿失重，而引發環空氣竄。為此，需要在水泥漿中加入降失水劑來保證固井施工安全和改善固井質量。

在油氣井固井領域，耐CO₂腐蝕的油井水泥是當今熱點。鋁酸鹽水泥具有優異的抗腐蝕性能，國外學者Benge(Benge G.，2009.Improving wellbore seal integrity in CO₂injection wells.Energy Procedia 1:3523-3529.)在鋁酸鹽水泥，通過加入多聚磷酸鹽開發出了耐CO₂腐蝕的鋁酸鹽固井水泥。但是由于多聚磷酸鹽的加入使水泥漿濾液礦化度急劇增高，而且多聚磷酸鹽對水泥顆粒表面具有較強的吸附作用，使得傳統的油井水泥降失水劑在該體系中達不到控制失水量的效果。本研究團隊在2013年也開發了一種固井用鋁酸鹽基耐二氧化碳腐蝕水泥體系(授權專利號：ZL 201310030129.2，2015年6月3日)，由于體系中主要的成分為鋁酸鹽水泥，使得傳統的油井水泥(硅酸鹽水泥)降失水劑在該體系中達不到控制失水量的效果。