[發明專利]一種固井用油井水泥懸浮劑及其制備方法和固井用水泥漿

在審

• 申請號: 201610936814.5
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN107973546A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 汪曉靜;楊廣國;劉仍光;劉偉;劉建
• 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: C04B24/42
• 分類號: C04B24/42;C04B28/00;C09K8/473;C09K8/48
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙)11550
• 代理人: 楊茜

技術領域

本發明涉及石油勘探領域，更進一步說，涉及一種固井用油井水泥懸浮劑及其制備方法和固井用水泥漿。

背景技術

固井懸浮劑是用在油井水泥漿中防止顆粒沉降，增加體系穩定性的一種油井水泥外加劑。在固井作業中，水泥漿的穩定性直接影響固井施工的安全性和固井質量。例如：在低密度/高密度水泥漿體系中，由于減輕材料/加重材料與水泥漿密度差較大，造成體系靜置后上下出現密度差；或者在彈性水泥漿體系中，由于彈性材料與水泥漿不具備相容性，造成彈性材料懸浮在水泥漿表層等現象。

目前固井懸浮劑可應用的產品數量較少，耐溫能力有限。高溫分解，低溫增稠嚴重，漿體無法泵送入地層，因此，大大限制了懸浮劑的使用范圍。

申請號為201510511434.2的中國專利提供了一種高密度鉆井液泥餅的清洗方法，申請號為201510396876.7，名為提高油基鉆井液固化質量的乳化沖洗隔離液及其制備方法的中國專利提供了一種乳化沖洗隔離液，申請號為201510339049.4的中國專利提供了一種油田固井用加重隔離液及其制備方法，申請號為200710175665.6的中國專利提供了一種油井注水泥前置液外加劑及制備方法。其中，作者給出的增粘劑、懸浮劑用于清洗液、隔離液，易導致水泥漿流變性變差，因此不適用于水泥漿中做懸浮劑。

申請號為201410839614.9的中國專利提供了一種基于增粘劑單核心的水泥灌漿及其制備方法，其中使用的增粘劑用于建筑中的混凝土中，而不能滿足固井中的高溫要求。申請號為201410426563.7的中國專利提供了一種機械發泡式泡沫水泥漿及其制備方法，其中提及了增粘劑，但未給出增粘劑的具體成分。申請號為201110392697.8的中國專利提供了一種超深凍結孔固管封水的緩凝水泥漿液，其中給出了增粘劑的具體成分，但使用溫度低，不適用于油井水泥漿在高溫下的作業要求。

《新型固井懸浮劑的開發》(鉆井液與完井液，第31卷，2014年第1期)中，作者使用了兩種懸浮劑復配使用，在該文章的表3可以看出，T-1在加量為1.5％、常溫養護條件下為12，為18，90℃養護條件下為30，為47，說明漿體在升溫養護一段時間后出現了增稠現象，無法保證漿體具有良好的可泵性，可泵性差的漿體容易造成固井事故。此點也可以從該文章的表6中得到印證：表6中低密度水泥漿在T-1加量為1.9％、85℃稠化中，初始稠度達到30Bc，而在固井行業中認為，水泥漿體的初始稠度應小于30Bc，水泥漿體才具有良好的可泵性。《水泥漿懸浮劑研究進展》(油田化學，第31卷，2014年第2期)中，作者只給出了懸浮劑的概述性進展，未指出懸浮劑的具體生產方法及性能指標。

《固井內置懸浮液研究與應用》(石油鉆采工藝，第29卷，2007年第4期)中，作者使用的懸浮液屬于固井用頂替液的一種，用于頂替水泥漿體至設定層位，而非用于水泥漿中起到懸浮水泥漿外摻料的作用。《高溫懸浮穩定劑DRY-S2的研究及應用》(鉆井液與完井液，第30卷，2013年第3期)中，作者未給出懸浮穩定劑DRY-S2的制作方法，也未給出水泥漿體在加入DRY-S2的流變性能指標，只給出了水泥漿的沉降實驗，無法保證漿體的流動性、可泵性是否良好。《超高密度抗鹽水泥漿體系的研究》(鉆井液與完井液，第22卷，2005年增刊)中，作者使用微硅作為懸浮穩定劑，需要的微硅量大(5％～8％)，造成水灰比要做相應的加大，而水灰比加大了，則要犧牲水泥石強度為代價。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本申請致力于提出一種固井用油井水泥懸浮劑。具體地說涉及固井用油井水泥懸浮劑及其制備方法和固井用水泥漿。本申請的固井用油井水泥懸浮劑可以在低密度水泥漿中起到懸浮減輕劑、可以在高密度水泥漿中起到懸浮加重劑的作用，防止高/低密度水泥漿產生沉降現象，增強體系的穩定性。同時該懸浮劑在低溫水泥漿中不會造成水泥漿過度增稠現象，在高溫水泥漿中不會發生分解，保證了體系在高/低溫度下的良好的懸浮性、流變性，保證了固井施工的安全進行。

本發明的目的之一是提供一種固井用油井水泥懸浮劑，包含以下組分：所述懸浮劑粒徑為90～600nm；所述懸浮劑結構中含有硅氧鍵與羧基；所述懸浮劑表面多孔結構，粒徑小，懸浮能力強。

本發明的固井用油井水泥懸浮劑可由包括以下步驟在內的制備方法制成：

(1)將氯化硅氣化后在氧氣和氫氣的混合氣中經過高溫水解生成物質A，物質A帶有羥基；其中，所述氯化硅選自四氯化硅、三氯化硅、二氯化硅中的至少一種；