[發(fā)明專利]一種頁(yè)巖油氣井耐高溫彈韌性水泥漿體系

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110219984.2
• 申請(qǐng)日: 2021-02-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112830723A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 符鐵松;李早元;黃盛;薛元陶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/00
• 分類號(hào): C04B28/00
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

本發(fā)明公開(kāi)了一種頁(yè)巖油氣井耐高溫彈韌性水泥漿體系，屬于水泥漿體系技術(shù)領(lǐng)域，該水泥漿體系包含以下重量份數(shù)的組分：100份水泥、2～5份增韌材料、4～10份彈性材料、3～20份增強(qiáng)材料、10～45份高溫強(qiáng)度穩(wěn)定劑、0～120份密度調(diào)節(jié)劑、0.5～1份分散劑、2～4份緩凝劑、3～7份降失水劑、0.1～1份消泡劑。本發(fā)明的水泥漿通過(guò)向水泥漿中加入新型彈韌性材料，讓水泥石具有高強(qiáng)度、低彈模、低滲透等特點(diǎn)，改善水泥環(huán)受到?jīng)_擊時(shí)的應(yīng)力變形，以滿足頁(yè)巖油氣井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水泥漿體系領(lǐng)域，具體涉及一種頁(yè)巖油氣井耐高溫彈韌性水泥漿體系。

背景技術(shù)

頁(yè)巖油氣是蘊(yùn)藏于頁(yè)巖層可供開(kāi)采的新型能源，中國(guó)探明的頁(yè)巖油氣可采儲(chǔ)量較大，但長(zhǎng)期以來(lái)由于頁(yè)巖氣的的開(kāi)采技術(shù)不成熟，頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)程度較低，近年來(lái)，隨著水平井以及大型水力壓裂等技術(shù)的應(yīng)用使得頁(yè)巖油氣具有了商業(yè)開(kāi)采的價(jià)值，但其獨(dú)特的開(kāi)采方式易于對(duì)固井產(chǎn)生不利影響且對(duì)固井質(zhì)量提出更高的要求。

頁(yè)巖油氣井由于自然產(chǎn)能極低，需要采用水力壓裂的手段進(jìn)行儲(chǔ)層改造，達(dá)到增產(chǎn)的目的，但水力壓裂所產(chǎn)生巨大的沖擊力會(huì)使得水泥環(huán)產(chǎn)生一定的形變，水泥環(huán)質(zhì)量較差時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致水泥環(huán)產(chǎn)生裂縫，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致水泥環(huán)破碎，嚴(yán)重影響固井施工安全和固井質(zhì)量。

目前國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖油氣井固井時(shí)通常向水泥漿中加入彈韌性材料來(lái)改善水泥環(huán)的彈韌性，如專利CN105254226A《彈性水泥漿及其制備方法》中，通過(guò)加入樹脂，橡膠粉或膠乳來(lái)改善水泥石的彈性；專利CN104371678《一種膨脹韌性固井水泥漿及其制備方法》中，通過(guò)加入纖維以及膨脹劑改善水泥石的韌性。但目前彈性材料膠乳存在環(huán)境污染嚴(yán)重，加量大，價(jià)格貴的問(wèn)題；樹脂存在耐溫性較差的問(wèn)題；橡膠粉與水泥石基體的膠結(jié)能力差的問(wèn)題。而目前韌性材料如纖維的缺點(diǎn)是分散性差，混拌困難，與水泥石基體膠結(jié)差且纖維自身的強(qiáng)度和彈性模量低，無(wú)法有效提高水泥石的抗拉強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種頁(yè)巖油氣井耐高溫彈韌性水泥漿體系，通過(guò)向水泥漿中加入新型彈韌性材料，讓水泥石具有高強(qiáng)度、低彈模、低滲透等特點(diǎn)，改善水泥環(huán)受到?jīng)_擊時(shí)的應(yīng)力變形，以滿足頁(yè)巖油氣井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的要求。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種頁(yè)巖油氣井耐高溫彈韌性水泥漿體系，該水泥漿體系包含以下重量份數(shù)的組分：100份水泥、2～5份增韌材料、4～10份彈性材料、3～20份增強(qiáng)材料、10～45份高溫強(qiáng)度穩(wěn)定劑、0～120份密度調(diào)節(jié)劑、0.5～1份分散劑、2～4份緩凝劑、3～7份降失水劑、0.1～1份消泡劑；所述增韌材料選自氧化鋁納米線、碳化硅納米線和氧化鋅納米線中的任意一種，所述增韌材料的納米線的直徑為10～200納米，具有一維結(jié)構(gòu)；所述彈性材料選自改性橡膠粉，該改性橡膠粉是將200目橡膠粉經(jīng)低溫等離子改性制得的；所述增強(qiáng)材料選自超細(xì)水泥、納米二氧化硅和液硅中的任意一種，所述高溫強(qiáng)度穩(wěn)定劑選自石英砂；所述密度調(diào)節(jié)劑為減輕劑或加重劑，所述減輕劑選自空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠，所述加重劑選自鐵礦粉或重晶石粉；所述分散劑選自酮醛縮合物分散劑；所述緩凝劑選自耐高溫的AMPS類緩凝劑；所述降失水劑選自耐高溫的AMPS類降失水劑；所述消泡劑選自有機(jī)硅消泡劑。

本發(fā)明的改性橡膠粉相較于未改性前橡膠粉，改性橡膠粉表面潤(rùn)濕性好，能夠均勻分散在水泥漿中。本發(fā)明通過(guò)密度調(diào)節(jié)劑加入水泥漿，能夠有效增大或者降低水泥漿密度，獲得不同密度的水泥漿體系，具有密度適應(yīng)性范圍廣的特點(diǎn)。

優(yōu)選地，該水泥漿體系包含以下重量份數(shù)的組分：100份水泥、2～5份增韌材料、4～6份彈性材料、3～20份增強(qiáng)材料、10～35份高溫強(qiáng)度穩(wěn)定劑、0～90份密度調(diào)節(jié)劑、0.5～1份分散劑、2.5～3份緩凝劑、5～6份降失水劑、0.5～1份消泡劑。

優(yōu)選地，所述增韌材料的納米線的長(zhǎng)度為1～50微米。

優(yōu)選地，所述改性橡膠粉的水接觸角為30.7°～31.2°。