[發(fā)明專利]固井水泥漿用增韌膨脹劑及韌性微膨脹水泥漿體系

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• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111454032A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 黃熠;李中;彭志剛;陳浩東;劉和興;顏幫川;杜威;顧純巍;徐璧華;吳怡;胡文軍;鄭勇;羅東輝;馮茜;張嘯鋒
• 申請（專利權）人: 中海石油(中國)有限公司湛江分公司;西南石油大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B22/06;C09K8/467
• 代理公司: 成都領航高智知識產權代理有限公司 51285
• 代理人: 王斌

本發(fā)明公開了一種固井水泥漿用增韌膨脹劑及韌性微膨脹水泥漿體系，屬于油氣井固井工程領域。所述固井水泥漿用增韌膨脹劑，以重量百分含量計，包括以下組分：碳酸鈣晶須35～55wt％、氧化鋁30～38wt％、氧化鈣15～22wt％、氧化鎂1～3wt％。所述韌性微膨脹水泥漿體系的水灰比為0.44，其水泥及添加劑包含以下組分：硅酸鹽水泥降失水劑、分散劑和消泡劑，本發(fā)明所制備的固井水泥漿用增韌膨脹劑可以明顯改善水泥石的力學性能與體積收縮量，使水泥石脆性降低、體積收縮程度減小，防竄性能増加，對于改善油井質量、延長油井壽命具有重要的意義。

技術領域

本發(fā)明涉及固井技術領域，具體涉及一種固井水泥漿用增韌膨脹劑及包含有該增韌膨脹劑的水泥漿體系。

背景技術

固井是鉆完井作業(yè)中不可缺少的一部分，它的主要過程包括下套管和注水泥，主要目的是將套管和井壁的環(huán)形空間封固起來，形成一個高抗壓強度和高膠結能力的水泥環(huán)，以封隔油氣水層，防止層間竄流。因此，固井質量的好壞與油氣井能否正常生產以及生產壽命有著直接的關系。

固井工程中常用的硅酸鹽水泥，水泥石存在著脆性過高、體積收縮以及水泥漿膠凝失重等缺陷；水泥石本身具有一定的脆性，抗拉強度低，在試壓、壓裂等后期作業(yè)時水泥石易產生微裂隙，完整性遭到破壞的水泥環(huán)的層間封固能力也遭到破壞甚至徹底失效；水泥水化過程中發(fā)生的體積收縮使得環(huán)空水泥環(huán)易產生裂縫或微環(huán)隙，降低水泥環(huán)與套管和井壁間的第一、第二界面膠結質量，并導致層間竄流，嚴重影響油氣井的生產壽命。

發(fā)明內容

針對目前的固井水泥漿用增韌膨脹劑的缺點，本發(fā)明提出了一種類固井水泥漿用增韌膨脹劑，該新型增韌膨脹劑能有效減少水泥漿水化過程中的體積收縮并增強水泥石的韌性，目的在于提高環(huán)空水泥環(huán)的層間封固能力，防止竄流發(fā)生，滿足固井施工需求。

為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案為：一種固井水泥漿用增韌膨脹劑，以重量比計，由以下組分組成：

所述碳酸鈣晶須相對密度為2.8g/cm3，長度為20～300μm，直徑為0.5～2μm，比徑長為 20～40μm。

所述氧化鎂顆粒需在800～1000℃的條件下煅燒150～300s，冷卻后通過20目，而不通過40 目篩。

所述氧化鋁通過80目，而不通過100目篩網；所述氧化鈣通過40目，而不通過80目篩網。

本發(fā)明還提供了一種韌性微膨脹水泥漿體系，該水泥漿體系通過在常用的水泥漿中加入4.5～5.5％的前述增韌膨脹劑，具體的，該水泥漿體系的水灰比為0.44，以重量百分比計，該水泥漿體系中的水泥及其添加劑包括以下組分：

所述降失水劑為AMPS類聚合物。

所述分散劑為甲醛和丙酮的縮聚物。

所述消泡劑為磷酸酯類消泡劑。

本發(fā)明有益效果如下：

1、本發(fā)明所涉及增韌膨脹劑能均勻分布于水泥漿中，有效填充水泥漿體系中的微孔隙，提高水泥石致密性。

2、本發(fā)明所涉及增韌膨脹劑在不影響水泥漿流動度的同時，大大增加了抗壓、抗折強度以及韌性等水泥石力學性能。

3、本發(fā)明所涉及增韌膨脹劑能有效減少水泥石的體積收縮，增強水泥石與套管、井壁間的膠結能力，能有效防止油氣水竄的發(fā)生。

附圖說明

圖1水泥石的掃描電子顯微鏡(SEM)的電鏡掃描圖，其中，a為空白水泥石，b為本發(fā)明韌性微膨脹水泥石。

具體實施方式