[發明專利]一種油氣井固井用緩凝劑的制備方法、緩凝劑及應用

在審

• 申請號: 201610816315.2
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN107814876A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 苗霞;劉仍光;譚春勤;劉學鵬;周仕明;張明昌
• 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: C08F220/58
• 分類號: C08F220/58;C08F222/02;C08F4/04;C09K8/467
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙)11550
• 代理人: 周媛

技術領域

本發明涉及油田固井領域，進一步地說，是涉及一種油氣井固井用溫度廣譜型緩凝劑的制備方法、緩凝劑及應用。

背景技術

隨著油田勘探開發不斷深入，深井及超深井日益增多，在高地熱梯度深井固井或深井長封固段固井的一次上返封固作業中，常遇到水泥封固段長(封固段大于2000m)、井底溫度高(部分甚至可達200℃以上)、水泥漿柱頂部與底部溫度差異大的問題(高達60℃甚至更高)，給固井工程帶來挑戰。

由于固井注水泥作業過程是將水泥漿通過地面泵送設備泵送入套管到達井底，再通過套管和井壁之間的環形空間上返到井口或預定位置，因此在未到達指定位置前，水泥漿必須保持液體可泵狀態，然而井下的高溫高壓環境會促使水泥漿快速凝結從而喪失流動性，因此必須在水泥漿中加入緩凝劑調節水泥漿稠化時間。井底溫度越高，井底與井口溫差越大，針對固井施工作業，水泥漿稠化時間調整難度越大，對緩凝劑要求越高，不僅要滿足安全固井時間，還要確保頂部水泥能夠及時凝固。注水泥時，如果緩凝劑使用不當，水泥漿稠化時間過短，會導致鉆具被水泥固死或水泥漿還沒有來得及完全頂替到環空中就在套管中凝固等事故，造成巨大經濟損失。為避免事故發生，在深井高溫及大溫差環境下，現場水泥漿體系均以井底溫度進行設計，加入的高溫緩凝劑首先要確保水泥漿在井底高溫環境下的稠化時間滿足安全固井要求，而這往往導致水泥漿施工返高后處在較低的溫度下時頂部水泥漿稠化時間過長，水泥強度形成緩慢，極易導致油氣水竄槽和固井質量差，或重新開鉆時套管脫落，水泥石早期強度偏低等現象。另外，緩凝劑類型或加量不當時，還可能導致頂部水泥漿長期不凝，出現“超緩凝”現象。從水泥漿工藝上解決這一難題的途徑就是開發高性能的溫度廣譜型油井水泥緩凝劑，即既能夠耐井底高溫起到有效緩凝作用又可在相對較低溫度下不影響頂部水泥石強度發展。

目前國內使用的緩凝劑多為天然或復配低分子產品，主要有木質素磺酸鹽及其衍生物、羥基羧酸、糖類化合物、纖維素衍生物、有機膦酸鹽、硼酸無機酸等，但這些緩凝劑均存在不抗高溫、過緩凝、對溫度敏感、加量敏感、影響水泥水石強度發展、需復合使用等缺陷，很難滿足復雜苛刻的固井現場要求。與天然或復配低分子產品相比，聚合物類緩凝劑以其穩定高效，使用溫度范圍寬，與其它外加劑的相容性好，對水泥石強度發育無副作用的特點，成為近年來的開發熱點。

國外關于聚合物類高溫緩凝劑的機理研究和產品開發力度越來越大，但溫度廣譜型緩凝劑產品尚不多見。例如：Tiemeyer C.等研究了AMPS/IA合成的高溫緩凝劑在200℃高溫下的緩凝作用機理及其與降失水聚合物的相互作用。Halliburton最近推出的SCR-500^TM和SCR-500L^TM合成緩凝劑，在高溫井長間隔段大溫差下，提供比其他緩凝劑更穩定一致的稠化時間；比木質素磺酸鹽提供更快的發展強度，和更好的批次重現性；在遠低于井底循環溫度下可以提供良好的頂部強度發展；可在166℃單獨使用，高于此溫度需用(合成增強劑)增強；其稠化時間與加量、溫度均呈線性，低敏感，尤其在99℃～116℃，這個溫度范圍內往往高溫緩凝劑加量敏感而低溫緩凝劑不起作用。而國內開發的聚合物緩凝劑產品，或者耐溫上限為180℃，或者存在強分散性，或者影響強度，均未見現場應用，國內現場使用較多的仍為進口產品或復配緩凝劑。