[發明專利]一種低剪切增粘型防漏早強水泥漿體系

有效

• 申請號: 202110637836.2
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113372890B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 田輝;步玉環;柳華杰;郭勝來;郭辛陽;曹成章
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/487
• 分類號: C09K8/487
• 代理公司: 濟南克雷姆專利代理事務所(普通合伙) 37279
• 代理人: 楊婷

本發明涉及油田化學及油氣井固井材料領域，具體涉及一種低剪切增粘型防漏早強水泥漿體系，包括油井水泥，以重量份計，其原料組成為：G級油井水泥100份，降失水劑2.0?5.0份，分散劑0.25?1.5份，硅溶膠4?8份，水40?55份。本發明組合利用硅溶膠和含有羧酸基團的油井水泥降失水劑，不僅簡化了水泥漿構成，而且使水泥漿達到早強性能，并且具有在高剪切力作用下粘度低，在低剪切力作用下粘度急速上升的特性，實現泵送水泥漿過程中，水泥漿流變性優良，頂替到位后，水泥漿于井筒內快速提粘，防止漏失，對提升淺部弱膠結儲層固井質量具有重要意義。

技術領域

本發明涉及油田化學及油氣井固井材料領域，具體涉及一種低剪切增粘型防漏早強水泥漿體系。

背景技術

針對淺部弱膠結儲層(常見于海上，如我國南海和渤海灣)，固井時，由于儲層弱膠結，具有高滲透的特點，水泥漿在壓差作用下容易滲透進入儲層，導致水泥漿漏失，影響水泥漿設計返高和固井質量，同時水泥漿漏失進入地層深部，會顯著降低儲層滲透率，影響開采效率，并且由于儲層埋深淺，水泥石強度發展緩慢，延長固井侯凝時間，增加了建井成本。

常見的水泥漿防漏方式是在水泥漿中加入纖維，降低水泥漿密度(CN111662048A)。纖維材料單獨適用效果差，有效含量難以保證，并且纖維在水泥漿泵送過程中容易團結成球，影響水泥漿的均勻性；而低密度水泥漿長期力學性能難以保證，并且高滲透層的漏失能力相比裂縫漏失能力弱，因此并沒有必要采用纖維進行防漏。基于達西定律，針對高滲透儲層，提升水泥漿粘度亦可以有效防漏，但是增加水泥漿粘度會導致水泥漿難以泵送，影響頂替效率等問題。

發明內容

本發明的目的在于為了解決上述現有技術中存在問題之一，提供一種低剪切增粘型防漏早強水泥漿體，本發明組合利用硅溶膠(液體納米二氧化硅)和含有羧酸基團的油井水泥降失水劑，不僅簡化了水泥漿構成，而且使水泥漿達到早強性能，并且具有在高剪切力作用下粘度低，在低剪切力作用下粘度急速上升的特性，實現泵送水泥漿過程中，水泥漿流變性優良，頂替到位后，水泥漿于井筒內快速提粘，防止漏失，對提升淺部弱膠結儲層固井質量具有重要意義。

本發明提供一種適用于淺部弱膠結儲層固井的低剪切增粘型防漏早強水泥漿體系，以重量份計，其原料組成如下：

1.膠凝體系

G級油井水泥100份

2.外加劑

磺酸基團和羧酸基團共聚型降失水劑2-5份。

該類降失水劑含有大量的羧酸基團，可以與硅溶膠中的羥基形成氫鍵結構，可以形成空間網絡結構，在低剪切速率條件下增粘，而在高剪切速率下，空間網絡結構被打破，降粘。加量小了，達不到降失水效果，加量過高，則不經濟。當然，降失水劑加量低，形成的空間網絡結構也是比較弱。當降失水劑加量低時，為了達到低剪切增粘效果，則應增加硅溶膠加量。該類降失水劑可以直接購買到，如中海油服的降失水劑PC-80L，中石油渤星工程科技有限公司的降失水劑BCG和BXF-200L，也可以按照現有技術進行合成。

磺化醛酮型分散劑0.25-1.5份。

磺化醛酮類分散劑可以直接購買，例如衛輝的SGJZ分散劑。

硅溶膠4-8份。

本發明通過實驗確定了硅溶膠的加量，根據降失水劑加量，用其最小加量確定了硅溶膠最大加量，用降失水劑最大加量，確定了硅溶膠最低加量，如果硅溶膠加量過大，則水泥漿漿體太稠。優選的，硅溶膠成分SiO2含量30～40％，硅溶膠密度為1.2～1.4g/cm3，納米二氧化硅粒徑5～15nm。硅溶膠二氧化硅濃度，最高做到40％，濃度不能過低，過低一個是加量大，而且會增加水泥漿中水的含量。密度是根據SiO2含量確定的。粒徑大小是經過試驗選擇出來的，如果粒徑過大，硅溶膠就不能維持長期穩定。

水40-55份。