[發(fā)明專利]一種穩(wěn)泡劑組合物、泡沫水泥漿添加劑及泡沫水泥漿

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810615999.9
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN110606684B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王翔;鄧紅琳;王成文;張輝;王星星;陳曉華;牛似成;王智洪;李大雷;劉穎
• 申請（專利權(quán)）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華北油氣分公司
• 主分類號: C04B24/16
• 分類號: C04B24/16;C04B28/02;C04B103/48;C04B111/00;C04B111/40
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 胡云飛

本發(fā)明涉及一種穩(wěn)泡劑組合物、泡沫水泥漿添加劑及泡沫水泥漿。該穩(wěn)泡劑組合物主要由以下重量份的組分組成：C12?C22烷基酰胺丙基甜菜堿100份，動物角質(zhì)蛋白水解液100?150份，C8?C14烷基苯磺酸鈉75?120份，C6?C20烷基酰胺烷基氧化胺60?100份；所述動物角質(zhì)蛋白水解液由動物蹄角粉水解得到，質(zhì)量濃度為25?40％。該穩(wěn)泡劑組合物在保證泡沫穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)在泡沫液膜上的均勻附著，進(jìn)而使泡沫水泥漿體系中的泡沫細(xì)小均勻，降低了泡沫水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)缺陷，有利于提高泡沫水泥石在較低密度下的滲透性和抗壓強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固井用水泥漿領(lǐng)域，具體涉及一種穩(wěn)泡劑組合物、泡沫水泥漿添加劑及泡沫水泥漿。

背景技術(shù)

在石油與天然氣勘探開發(fā)過程中，常面臨著低壓、易漏地層。在低壓、易漏地層進(jìn)行固井作業(yè)時(shí)，常面臨著水泥漿漏失、返高不夠的問題。為防止固井漏失，常采用泡沫低密度水泥漿來進(jìn)行固井，以保證水泥漿返高和固井質(zhì)量。

泡沫水泥漿是通過在水泥漿中充入氣體，以表面活性劑物質(zhì)等來提高泡沫穩(wěn)定性，從而制備出低密度三相粘稠流體，其具有密度低、低滲透率、低失水、低導(dǎo)熱率、可壓縮性、頂替泥漿效率高、防漏效果好、強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，是解決低壓易漏地層、裂縫地層、高滲透性地層和溶洞地層的固井漏失的重要技術(shù)手段。采用泡沫水泥漿可以有效地解決深水表層段固井竄流的難題，也可以在熱采井、水力壓裂井中應(yīng)用來提高水泥環(huán)的封隔完整性，隨著人們對泡沫水泥漿認(rèn)識的不斷深入，泡沫水泥漿的使用范圍越來越廣泛，已經(jīng)成為解決復(fù)雜固井難題的一項(xiàng)重要技術(shù)。

1979年，泡沫水泥漿實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場固井的第一次應(yīng)用。之后，通過改進(jìn)泡沫發(fā)生器，優(yōu)選表面活性劑，配制出了一系列性能優(yōu)良的泡沫水泥漿。1987～1988年，國內(nèi)在新疆火燒山油田進(jìn)行了4口技術(shù)套管固井和12口油層套管泡沫固井試驗(yàn)，解決了低壓易漏油氣層尤其是地層壓力系數(shù)小于1.0的油氣井固井難題。目前，泡沫水泥技術(shù)不斷發(fā)展和完善，在低壓易漏地層固井、裂縫性漏失地層固井、深水防竄固井等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。

現(xiàn)場制備泡沫水泥的方法主要有以下兩種：一是機(jī)械充氣法，另一種是化學(xué)充氣法(主要以充氮?dú)鉃橹?。機(jī)械充氣法需要制氮設(shè)備或氮?dú)廛嚒⒘髁繙y量與控制等設(shè)備，設(shè)備種類和數(shù)量較多，并且工藝復(fù)雜，需要精心設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)自動控制等，現(xiàn)場施工難度大、費(fèi)用高。相比之下，化學(xué)充氣法不需要繁多的設(shè)備和復(fù)雜的工藝流程，只需將能夠產(chǎn)生氮?dú)獾幕瘜W(xué)物質(zhì)直接加入油井水泥材料或水泥漿中，通過這些化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)獠⒊淙胨酀{中即可制備泡沫水泥漿，大大簡化了泡沫水泥的生產(chǎn)工序且降低了生產(chǎn)成本。

水泥漿是堿性介質(zhì)環(huán)境，很多物質(zhì)難以在堿性介質(zhì)中發(fā)生產(chǎn)生氮?dú)獾姆磻?yīng)，如亞硝酸鈉與氯化銨可在酸性環(huán)境中才能發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)猓摲磻?yīng)在產(chǎn)生氮?dú)獾耐瑫r(shí)，還伴隨著較大的熱量放出，其在自生熱壓裂液、熱化學(xué)驅(qū)油等方面都有廣泛的應(yīng)用。然而亞硝酸鈉與氯化銨在水泥漿堿性介質(zhì)中卻無法產(chǎn)生氮?dú)狻?/p>

另外，一些偶氮類物質(zhì)能夠在加熱的條件下，當(dāng)溫度達(dá)到其分解溫度時(shí)，通過自身發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)猓缗嫉柞０贰⑴嫉惗‰妗⒍喯趸鍋喖谆陌贰?,4'-氧代雙苯磺酰肼、對甲苯磺酰肼、5-苯基四唑和三肼基三嗪等。但這些物質(zhì)不但價(jià)格高，而且易燃易爆，有一定的安全隱患，不適合泡沫水泥漿的地面制備環(huán)境和條件。

屈建省等開發(fā)了一種適用于長慶油田固井的超低密度泡沫水泥漿(鉆井液與完井液，1997年第14卷第4期第27-28頁)，其采用化學(xué)發(fā)氣劑FCA和FCB在水泥漿中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)猓瑫r(shí)加入穩(wěn)泡劑FCF，制備出了密度低至1.20g/cm³的泡沫水泥漿。應(yīng)建成研究了新型泡沫水泥漿體系在勝利油田萊州灣區(qū)塊的應(yīng)用(鉆井工藝，2009年第32卷第6期第113-115頁)，其是先利用漂珠將水泥漿的密度降低至1.33g/cm³，然后通過化學(xué)發(fā)氣的方法將密度進(jìn)一步降低。