[發(fā)明專利]一種固井水泥石增彈增強(qiáng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910967113.1
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN112645644B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉學(xué)鵬;劉偉;周仕明
• 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石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C09K8/467
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發(fā)明提供了一種固井水泥石增彈增強(qiáng)方法，包括如下步驟：(a)提供固井水泥、蜂巢狀吸儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)材料、硅酸鈣水合物結(jié)晶晶種和水的混合物；所述蜂巢狀吸儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)材料的用量為0.5?10重量％，以所述固井水泥的重量計(jì)算；所述硅酸鈣水合物結(jié)晶晶種的用量為0.5?6重量％，以所述固井水泥的重量計(jì)算；(b)所述混合物制備成水泥漿；(c)所述水泥漿凝固后得到所述的固井水泥石。本發(fā)明還提供了增彈增強(qiáng)的固井水泥石。本發(fā)明獲得了一種提高水泥石彈性(降低水泥石彈性模量)的同時(shí)，提高水泥石的抗壓強(qiáng)度的固井方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固井領(lǐng)域，特別涉及固井水泥石增彈增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

固井是鉆井作業(yè)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在油井的鉆井周期內(nèi)，一般需要多次固井。固井主要通過將水泥漿注入井下，在固井套管和油井巖壁之間固化形成“水泥環(huán)”。通常情況下，固井用水泥漿形成的油井“水泥環(huán)”在井下需要承受高聚能射流的射孔沖擊、大型壓裂和分段壓裂的沖擊以及下套管和繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí)套管和鉆頭對“水泥環(huán)”的碰撞沖擊。此外，由于地殼作用的存在，固井“水泥環(huán)”還要受到地殼結(jié)構(gòu)改變而產(chǎn)生的巨大內(nèi)應(yīng)力，如果固井水泥石強(qiáng)度和韌性不夠，將產(chǎn)生變形和裂紋，其整體完整性遭到破壞，導(dǎo)致后期層間密封性能失效，對油氣井特別是高含酸性氣體井后期增產(chǎn)措施及開發(fā)生產(chǎn)具有潛在安全隱患，嚴(yán)重的會(huì)影響油井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至造成油井的永久性破壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，固井“水泥環(huán)”通常需要添加能夠提高其彈性和強(qiáng)度的組分，以減弱其脆性導(dǎo)致被破壞的可能性。

為提高水泥石彈性，現(xiàn)有的技術(shù)主要通過添加橡膠彈性體等彈性粒子的方法改性。彈性粒子是一種彈性材料，由彈性粒子構(gòu)成的水泥與普通水泥相比具有較低楊氏模量和較高的泊松比，能夠更好地吸收壓裂時(shí)套管膨脹引起的水泥變形能量，降低“水泥環(huán)”密封失效的風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)固井用彈性粒子一般是彈性的橡膠粉末，由于橡膠粉表面疏水或親水性差與水泥膠結(jié)性不好，且會(huì)破壞水泥石強(qiáng)度。

因此綜上所述，本領(lǐng)域亟需一種提高水泥石彈性(降低水泥石彈性模量)的同時(shí)，提高水泥石的抗壓強(qiáng)度的固井方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是提供一種提高水泥石彈性(降低水泥石彈性模量)的同時(shí)，提高水泥石的抗壓強(qiáng)度的固井方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種提高水泥石彈性(降低水泥石彈性模量)的同時(shí)，提高水泥石的抗壓強(qiáng)度的固井水泥石。

為解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明第一方面提供了一種固井水泥石增彈增強(qiáng)方法，包括如下步驟：

(a)提供固井水泥、蜂巢狀吸儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)材料、硅酸鈣水合物結(jié)晶晶種和水的混合物；

(b)所述混合物制備成水泥漿；

(c)所述水泥漿凝固后得到所述的固井水泥石。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述蜂巢狀吸儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)材料的用量為0.5-10重量％，以所述固井水泥的重量計(jì)算。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述硅酸鈣水合物結(jié)晶晶種的用量為0.5-6重量％，以所述固井水泥的重量計(jì)算。

優(yōu)選地，所述蜂巢狀吸儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)材料占固井水泥(干燥)重量的3-重量6％的量。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，

所述(a)的蜂巢狀吸儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)材料具有包括無機(jī)相和有機(jī)相的多相結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述有機(jī)相的含量為10-40重量％，以所述蜂巢狀吸儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)材料的總重量計(jì)算。

更優(yōu)選地，所述有機(jī)相的含量為30-40％，以所述蜂巢狀吸儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)材料的總重量計(jì)算。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述有機(jī)相的軟化點(diǎn)不低于140℃。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，