[發明專利]一種抗高溫防竄乳液彈韌性水泥漿及其制備方法

在審

• 申請號: 201811103666.4
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN110937857A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 高元;楊廣國;周仕明;桑來玉;陸沛青;魏浩光;楊紅歧;常連玉
• 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: C04B28/02
• 分類號: C04B28/02;C09K8/493
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 楊茜

本發明涉及油氣井固井用水泥漿領域的一種抗高溫防竄乳液彈韌性水泥漿及其制備方法。所述抗高溫防竄乳液彈韌性水泥漿，包含重量份數計的以下組分：G級油井水泥100份；抗高溫有機防竄乳液3～20份；抗高溫無機防竄乳液3～15份；抗高溫增韌材料0.5～5份；高溫強度穩定材料20～90份；高溫膨脹劑1～10份；抗高溫降失水劑1～12份；高溫緩凝劑0.1～10份；消泡劑0.5～3份；密度調節材料0～300份；水35～200份；該水泥漿體系主要應用200℃以下高溫油氣井固井領域，防氣竄性能優異，水泥石高溫強度高且穩定，水泥石彈性模量低，能夠在高溫高壓氣井固井中實現對氣層有效封固和環空密封，防止環空氣竄與井口帶壓，保證油氣井的高效生產，具有較好的推廣和應用價值。

技術領域

本發明涉及油氣井固井用水泥漿領域，更進一步說，涉及一種抗高溫防竄乳液彈韌性水泥漿及其制備方法。

背景技術

隨著勘探開發的深入，深井、超深井越來越多，超深高溫高壓油氣井固井面臨水泥漿高溫防氣竄性能差問題，使得固井候凝階段不能有效防止氣竄；水泥石高溫強度衰退，水泥石承載能力降低易發生本體破裂，水泥環與界面膠結能力變差易產生微環隙等問題，使得水泥環密封失效，環空竄流，甚至井口帶壓問題。

目前，針對深井超深井高溫防氣竄固井，防氣竄水泥漿體系主要有兩種：一是膠乳防氣竄水泥漿，通過膠乳防氣竄劑提高水泥漿防氣竄性能，如哈里伯頓的latex系類和斯倫貝謝的Gasblock系類；二是非滲透防氣竄水泥漿，通過加入超細顆粒材料，如微硅、炭黑等材料，如哈里伯頓和艾肯公司使用超細二氧化硅顆粒等。國內主要使用膠乳防氣竄水泥漿，如中石化工程院的DC200系列等，在防氣竄固井中也取得了較好的效果。針對硅酸鹽水泥石高溫強度衰退問題，主要是通過加入35％的硅粉以提高水泥石高溫強度與穩定性。

公開號為CN107721272A的中國專利公開了一種高韌性、高彈塑性、高密度的固井用水泥漿，其中按重量份計算，包括100份水泥，2～15份改性橡膠粉，2～10份彈塑劑，80～95份密度調節劑，50～65份水，0.5～2份分散劑，2～10份降失水劑，1～3份緩凝劑，0.5～2份防氣竄劑，0.1～1份消泡劑，5～15份填充劑；其中，所述密度調節劑為加重劑，所述加重劑包括重晶石、鐵礦粉、活化鐵礦粉、錳礦粉、碳酸鈣、碳酸鋇、方鉛礦粉中一種或多種；所述填充劑包括液硅、苯丙膠乳、丁苯膠乳中的一種或多種，其中固相的平均粒徑為1～100nm；但是該技術方案只包括高密度水泥漿，且對水泥漿防氣竄性能、水泥石耐溫性能均未涉及。

公開號為CN107216070A的中國專利公開了一種高效抗侵蝕防氣竄水泥漿體系，其中所述水泥漿由以下重量份的原料制備而成：60～80重量份抗侵蝕防氣竄水泥，2～4重量份丁苯膠乳或聚亞胺膠乳或液硅，0.2～2重量份的AMPS類聚合物降失水劑，0.05～0.2重量份聚羧酸醚酯分散劑，0.1～2重量份無氯鋁酸鹽復合早強劑，0.1～0.5重量份有機磷酸鹽緩凝劑，0.1～0.2重量份有機硅消泡劑，20～30重量份的蒸餾水。本發明摻入特種功能材料，使水泥石始終保持適當的堿性環境，并防止液相酸性介質進入水泥石內部；摻入特殊功能材料，保證水泥石具有良好的力學性能；增加水泥石的致密性，改善水泥石韌性，提高水泥環與地層的膠結性能和密封性能；該技術方案重點考察了水泥漿防侵蝕性能，但其對水泥漿密度考察、水泥漿溫度考察、水泥石高溫力學性能考察等均未涉及。

但針對超深超高溫環境防氣竄固井，通過加入常規膠乳防氣竄劑，摻混35％硅粉等手段已不能超高溫高壓防氣竄固井以及水泥環密封完整性需求。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種抗高溫防竄乳液彈韌性水泥漿。具體地說涉及一種抗高溫防竄乳液彈韌性水泥漿及其制備方法。該抗高溫防竄乳液彈韌性水泥漿體系，可應用于井底溫度200℃以低環空封固要求，密度在1.50～2.50g/cm³之間可調，稠化時間在30～800min之間調整。水泥漿防氣竄性能優異，水泥石高溫力學性能優良，水泥環長效密封能力強。