[發明專利]油井水泥抗污染劑

在審

• 申請號: 201811205618.6
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109097012A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 田寶振;高飛;和建勇;黨冬紅;孫萬興;覃毅;劉鑫;楊棋翔;沈磊;劉方義
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467;C09K8/40
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

本發明公開了一種油井水泥抗污染劑，其由重量比為(40～60):(60～40)的氫氧化物A和硅酸鹽B構成，其中，氫氧化物A為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂中至少一種，硅酸鹽B為硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋁、硅酸鈣中至少一種；該抗污染劑適用于石油、天然氣鉆井固井過程中，具有防止水泥漿與鉆井液的污染的作用，可以防止水泥漿與鉆井液發生“鼓包”、“包芯”和提前稠化的現象發生，同時可以增加水泥漿流動度，提高水泥石的強度的效果。

技術領域

本發明涉及油田固井用的抗污染劑技術領域，特別涉及一種油井水泥抗污染劑。

背景技術

油氣井鉆井完成后，需要下入套管并泵入水泥漿來封固套管與地層之間的環形空間。受井眼狀況、水泥漿和鉆井液性能、環空內頂替流態的影響，固井中水泥漿與鉆井液常會摻混而出現接觸污染，即混漿段出現流動性急劇變差的現象，接觸污染的危害在于：①混漿流動性下降不僅影響頂替效率，還可能使泵壓快速升高，易壓漏薄弱地層造成注水泥“低返”與“漏封”；②混漿出現“假凝”(也稱早凝或過早稠化)，造成“灌香腸”或“插旗桿”事故。

接觸污染的作用機理是水泥漿中Ca²⁺對鉆井液產生“鈣侵”造成鉆井液流變性能變差；水泥水化產生的Fe³⁺、Al³⁺可與鉆井液中的多種聚合物類處理劑交聯形成凝膠，凝膠的形成加之處理劑對水泥顆粒的吸附架橋，造成水泥漿體多級絮凝結構的加強，導致混漿流動性急劇降低。

目前，通常使用抗鈣先導漿、在隔離液中加入掩蔽劑、加大隔離液用量等措施來解決接觸污染難題，或者處理鉆井液解決污染問題；還沒有從處理水泥漿方面解決接觸污染的先例。

發明內容

本發明的目的是提供一種防止水泥漿與鉆井液之間相互污染導致出現“鼓包”、“包芯”和提前稠化等問題的油井水泥抗污染劑。

為此，本發明技術方案如下：

一種油井水泥抗污染劑，其為氫氧化物A和硅酸鹽B的混合物，二者重量比為(40～60):(60～40)。

優選，所述氫氧化物A為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂中至少一種。

優選，所述硅酸鹽B為硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋁、硅酸鈣中至少一種。

該油井水泥抗污染劑的抗污染原理為：在堿性的抗污染劑作用下，油井水泥表面的Ca²⁺、Mg²⁺與抗污染劑中的OH^-生成Ca(OH)₂和Mg(OH)₂，使水泥內部結構破壞，促使水泥進一步水化。Ca(OH)₂與抗污染劑中溶出的活性SiO₂反應生成離子濃度很小的C-S-H凝膠，隨著水化反應的繼續，Ca(OH)₂晶體不斷溶解，C-S-H凝膠不斷沉積，使漿體逐漸變稠并硬化，同時漿體也由粘塑性轉向彈塑性，最后向脆性發展，最終完成固化過程；在這個過程中，由于油井水泥的Ca²⁺、Mg²⁺等金屬離子被抗污染劑成分占有，減少了其與鉆井液中多種聚合物類處理劑交聯形成凝膠的機會，進而減少了對鉆井液“鈣侵”的危害，達到了防止污染情況發生的目的。

使用時，將氫氧化物A和硅酸鹽B按比例稱量后混拌均勻即可使用，具體地，該油井水泥抗污染劑的加入量為：抗污染劑占水泥及外摻料(如：硅粉)總重量的0.5～6％。

與現有技術相比，該油井水泥抗污染劑能夠有效防止水泥漿與鉆井液之間的污染作用，防止水泥漿與鉆井液混合后出現“鼓包”、“包芯”和提前稠化的現象，同時該油井水泥抗污染劑還能夠增加水泥漿流動度，提高水泥石的強度。

附圖說明

圖1為在油井水泥中加入0.5wt.％本發明實施例1的油井水泥抗污染劑的稠化曲線圖；