[發(fā)明專利]天然氣固井用的水泥納米增韌劑

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910959136.8
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110845175A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高飛;田寶振;黨冬紅;宋元洪;王永春;張鑫;李思彬;程海林;張曄;劉寧澤;段玨宏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C04B24/42
• 分類號: C04B24/42;C04B28/02
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

本發(fā)明公開了一種石油天然氣固井用的水泥納米增韌劑包括以重量份計(jì)的100份清水、40～80份冷凝納米硅粉、5～10份柔性顆粒、1.2～1.5份羥丙基淀粉、0.1～0.3份聚氯乙烯纖維；其中，所述柔性顆粒為苯乙烯類熱塑性彈性體，其制備方法簡單，僅通過將上述組分按照一定的重量比例稱量后混拌均勻即可得到；該天然氣固井用的水泥納米增韌劑液與水泥漿配伍性良好，能夠滿足現(xiàn)場施工需求，同時(shí)在保證水泥石抗壓強(qiáng)度的前提下降低水泥石的彈性模量，使環(huán)空水泥石抗沖擊性能力強(qiáng)，保證環(huán)空水泥石能夠承受大型壓裂以及儲氣庫井井筒交變應(yīng)力變化帶來的影響，延長油氣井壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣固井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種天然氣固井用的水泥納米增韌劑。

背景技術(shù)

固井就是用某種手段把裸眼井段內(nèi)下入的套管串與地層之間進(jìn)行有效封固。近些年隨著頁巖氣開發(fā)力度的不斷加大，對固井水泥漿體系的要求越來越高，尤其是增加水泥石韌性，降低水泥石彈性模量，已經(jīng)逐漸被列入頁巖氣固井的重要指標(biāo)。

目前增加水泥石韌性，最常用的水泥漿外加劑有三類，膠乳、纖維和橡膠。在頁巖氣開發(fā)過程中，最常用的是膠乳水泥漿體系，其優(yōu)點(diǎn)是有效防止氣竄和防腐，但缺點(diǎn)是敏感性強(qiáng)、難以配伍、易絮凝成團(tuán)。纖維則存在分散性差，密度差會導(dǎo)致纖維上浮、混拌不均勻，現(xiàn)場泵送困難。橡膠材料在混拌過程中也存在密度差的問題，容易浮在水泥漿上層，導(dǎo)致水泥漿性能不穩(wěn)定。

已公開專利CN201410504903.3采用改性蛭石作為增韌劑主劑，輔以改性瀝青和分散劑，但是由于蛭石密度較低，無法配制常規(guī)密度乃至高密度水泥漿，且蛭石的加量超過25％后會嚴(yán)重影響抗壓強(qiáng)度。已公開專利CN201410047943.X使用了改性瀝青作為油井水泥增韌劑，但該種材料抗溫性能比較差，無法滿足高溫超高溫的固井需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在保證水泥石抗壓強(qiáng)度的前提下降低水泥石的彈性模量的天然氣固井用的水泥納米增韌劑。

為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種天然氣固井用的水泥納米增韌劑，包括以重量份計(jì)的100份清水、40～80 份冷凝納米硅粉、5～10份柔性顆粒、1.2～1.5份羥丙基淀粉、0.1～0.3份聚氯乙烯纖維。其中，所述柔性顆粒為苯乙烯類熱塑性彈性體。

優(yōu)選，所述冷凝納米硅粉的粒徑為50～100nm。

優(yōu)選，所述柔性顆粒材料粒徑為50～250目。

優(yōu)選，所述聚氯乙烯纖維為經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理后的長度為 3～30mm，直徑為40～50μm，拉伸強(qiáng)度為270～800MPa的聚氯乙烯纖維。

在該天然氣固井用的水泥納米增韌劑的配方中，冷凝納米硅粉為該增韌劑的穩(wěn)定劑，減小體系的彈性模量，以實(shí)現(xiàn)提升體系的抗沖擊性能；柔性顆粒為該增韌劑的懸浮劑，其密度為0.92～0.95g/cm³,具有柔性好、硬度小、彈性好，韌性很好、抗拉能力強(qiáng)、伸長率高、變形能力強(qiáng)、穩(wěn)定性很好等特點(diǎn)；聚氯乙烯纖維的加入能使其他組分能夠較好的分散于水溶液中；羥丙基淀粉為該增韌劑的流變性調(diào)節(jié)劑，使水泥納米增韌劑具有一定的粘度。

該天然氣固井用的水泥納米增韌劑的制備方法簡單，僅通過將上述組分按照一定的重量比例稱量后混拌均勻即可得到。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該天然氣固井用的水泥納米增韌劑液與水泥漿配伍性良好，能夠滿足現(xiàn)場施工需求，同時(shí)在保證水泥石抗壓強(qiáng)度的前提下降低水泥石的彈性模量，使環(huán)空水泥石抗沖擊性能力強(qiáng)，保證環(huán)空水泥石能夠承受大型壓裂以及儲氣庫井井筒交變應(yīng)力變化帶來的影響，延長油氣井壽命。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但下述實(shí)施例絕非對本發(fā)明有任何限制。