[發明專利]一種高溫水泥漿用懸浮穩定劑及其制備的抗高溫水泥漿

有效

• 申請號: 201810476518.0
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108706927B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張華;靳建洲;徐明;齊奉忠;于永金;李明;劉碩瓊;袁進平;程小偉;郭建華;鄭友志;丁志偉;郭玉超;張弛;劉子帥;周崇峰
• 申請（專利權）人: 中國石油集團工程技術研究院有限公司;西南石油大學;中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司工程技術研究院
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B24/20;C09K8/467
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種高溫水泥漿用懸浮穩定劑及其制備的抗高溫水泥漿，該懸浮穩定劑由以下各組分按重量份組成：0.5～4份纖維類材料，1～5份表面活性劑類粉體材料，0.5～2份絮凝劑類粉體材料；纖維類材料為晶須、海泡石、陶瓷纖維、玄武巖纖維、水鎂石纖維中的一種或兩種材料的混合物；表面活性劑類粉體材料為十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、十八烷基苯磺酸鈉、石油磺酸鈉、白糊精、黃糊精中的一種；絮凝劑類粉體材料為聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合硅酸鋁鐵中的一種。利用懸浮穩定劑制備的抗高溫水泥漿，初始稠度低，沉降穩定性好。本發明提高了水泥漿高溫懸浮穩定性和水泥石強度，為深層油氣資源的勘探開發提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及一種高溫水泥漿用懸浮穩定劑及其制備的抗高溫水泥漿，屬于石油天然氣勘探開發領域。

背景技術

隨著油氣藏勘探開發的深入，深井超深井數目日益增多，井底溫度越來越高，部分層段含有大段膏鹽層、鹽水層，對水泥漿的沉降穩定性設計提出了很大挑戰。井底溫度越高，水泥漿沉降穩定越難以保證；且鹽水水泥漿的沉降穩定性較非鹽水水泥漿更難以保證。水泥漿沉降穩定性不好，易出現沉降分層現象，影響界面膠結質量，導致層間油氣水竄流；注水泥過程會因水泥漿沉降分層嚴重而造成環空憋堵，致使固井失敗。因此開發一種高溫水泥漿用懸浮穩定劑，對于保證漿體具有良好的沉降穩定性，從而確保固井施工安全，提高層間封隔質量非常必要。

目前水泥漿用懸浮穩定劑包括：1)黃原膠、瓜爾膠、溫輪膠、纖維素等聚合物；2)膨潤土、凹凸棒石、硅藻土、微硅等粉體材料；3)將上述的多種粉體材料復配而成水泥漿用懸浮穩定劑。

目前，使用上述懸浮穩定劑，可以保證160℃以下水泥漿的沉降穩定性和120℃以下的鹽水水泥漿的沉降穩定性，但仍存在一些問題：1)常溫增稠效果明顯，易影響水泥漿下灰時間，且水泥漿稠化初始稠度普遍偏高，增加現場施工作業難度；2)由于常溫增稠效果明顯，若現場灰樣混拌不均勻，易出現水泥漿局部增稠、流動性差的問題，甚至影響施工安全；3)懸浮作用機理主要是依靠高分子材料和無機材料的增稠作用，一般隨著溫度升高，增稠懸浮效果逐漸降低，因此水泥漿稠化曲線經常會出現“倒置饅頭峰”的高溫稀釋現象，高溫下水泥漿會出現不同程度的沉降；4)懸浮劑中的抗高溫增稠高分子聚合物粉體材料，目前主要依靠國外進口，價格居高不下，致使水泥漿懸浮穩定劑的市場價格偏高；5)溫度超過160℃時，高溫非鹽水水泥漿的沉降穩定性未能較好解決，水泥漿的上下密度差超過0.03g/cm³；溫度超過120℃時，高溫鹽水水泥漿的沉降穩定性未能較好解決，上下密度差超過0.03g/cm³。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫水泥漿用懸浮穩定劑，由纖維類材料、表面活性劑類粉體材料、絮凝劑類粉體材料干混均勻而成，利用纖維類材料無序分散的網絡結構搭橋、表面活性劑類粉體材料改善液體表面張力、絮凝劑類粉體材料螯合或絡合高價陽離子形成膠束提高漿體內部結構力，通過上述材料的特性及相互間的聯合作用機理，提高水泥漿的高溫懸浮穩定性。

本發明的另一目的還在于提供利用上述懸浮穩定劑制備的抗高溫水泥漿，該水泥漿原理可靠，具有常溫增稠不明顯，水泥漿初始稠度低，不會隨溫度升高出現高溫稀釋的現象，水泥漿稠化曲線平穩呈直線型，且有效改善高溫水泥石力學結構，提高了高溫水泥石強度，為深層油氣資源的勘探開發提供了技術支撐。

為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。

一種高溫水泥漿用懸浮穩定劑，由以下各組分按重量份組成：0.5～4份纖維類材料，1～5份表面活性劑類粉體材料，0.5～2份絮凝劑類粉體材料，將以上材料干混均勻，即得高溫水泥漿用懸浮穩定劑。

所述纖維類材料為晶須、海泡石、陶瓷纖維、玄武巖纖維、水鎂石纖維等無機纖維類材料中的一種或兩種材料的混合物。

所述表面活性劑類粉體材料為十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、十八烷基苯磺酸鈉、石油磺酸鈉、白糊精、黃糊精等表面活性劑類材料中的一種。