[發明專利]一種頁巖氣固井用高密度防竄韌性水泥漿體系及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210052442.5
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114426415B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 朱寶忠;許明標;程紅萍;何淼;周慶
• 申請（專利權）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江漢油田分公司石油工程技術研究院;長江大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B18/02;C04B24/26;C09K8/467;C09K8/48
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種頁巖氣固井用高密度防竄韌性水泥漿體系及其制備方法和應用，屬于頁巖氣井固井技術領域。包括G級水泥、水、復合加重劑、納米防竄劑、增韌劑、降失水劑、緩凝劑、分散劑和消泡劑0.5～1份，所述納米防竄劑由包括以下步驟的方法制得：將納米級氧化鋁與碳酸鈉溶液超聲混合。本發明中，納米防竄劑的加入不僅對水泥漿的施工性能無負面影響，且能夠促進水泥早期強度的形成，降低水泥石滲透率，使水泥石的結構變的更加均勻密實，有效的增強水泥石的防竄性；此外，本申請中加重劑采用的一種復合加重劑，使用復合加重劑的水泥石的彈性模量比常規加重劑形成水泥石要低，對抗沖擊強度等力學性能影響不大。

技術領域

本發明涉及頁巖氣井固井技術領域，尤其涉及一種頁巖氣固井用高密度防竄韌性水泥漿體系及其制備方法和應用。

背景技術

頁巖氣開發，為了追求最大產能，常常結合水平井鉆井和大型分段壓裂完井方式進行作業。油基鉆井液因其性能更加穩定，對頁巖抑制效果更加突出，鉆井摩阻低及更好的儲層保護性能被大范圍運用；隨著開發的深入，鉆遇異常高壓地層越來越頻繁，因此，高密度油基鉆井液體系在開發中運用越來越廣泛；在固井作業中，為了達到良好的頂替效果，固井水泥漿往往也采用高密度，以上幾種因素以至于對固井水泥漿性能的要求越來越高。

當前，頁巖氣井高密度油基泥漿開發背景下的固井水泥漿主要面臨的問題氣井防竄問題。中國專利CN108046694A公開了一種頁巖氣固井的高密度水泥漿體系，包括G級油井水泥、淡水、加重劑或減輕劑、石英砂、G403油井水泥增韌劑、可再分散乳膠粉、穩定劑、G33S油井水泥降失水劑、GH-9油井水泥緩凝劑、G401油井水泥膨脹劑、USZ油井水泥減阻劑和XP-1消泡劑，仍存在氣井防竄問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種頁巖氣固井用高密度防竄韌性水泥漿體系及其制備方法和應用。本發明提供的水泥漿體系適用于頁巖氣固井用高密度防竄，起強度時間短，利于防竄。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種頁巖氣固井用高密度防竄韌性水泥漿體系，包括以下質量份數的組分：

G級水泥100份，水46～68份，復合加重劑33～141份，納米防竄劑1～1.5份，增韌劑2～3.5份，降失水劑4～6份，緩凝劑0.5～1份，分散劑0.5～1.5份，消泡劑0.5～1份，所述納米防竄劑由包括以下步驟的方法制得：

將納米級氧化鋁與碳酸鈉溶液超聲混合。

優選地，包括以下質量份數的組分：

G級水泥100份，水57～66份，復合加重劑69～127份，納米防竄劑1份，增韌劑2.8～3.2份，降失水劑5.5份，緩凝劑0.6～0.8份，分散劑0.75～0.85份，消泡劑0.7～0.8份。

優選地，包括以下質量份數的組分：

G級水泥100份，水62.45份，復合加重劑93份，納米防竄劑1份，增韌劑3份，降失水劑5.5份，緩凝劑0.7份，分散劑0.75份，消泡劑0.7份。

優選地，所述納米級氧化鋁與碳酸鈉溶液的質量比為1.22：1，所述碳酸鈉溶液的質量百分濃度為0.25％。

優選地，所述納米級氧化鋁的粒徑為600～1000nm。

優選地，所述復合加重劑由錳礦粉和鐵礦粉通過等離子高壓霧化球形工藝制備得到，所述錳礦粉的粒徑為2500～3500目，所述鐵礦粉的粒徑為250～1200目。

優選地，所述錳礦粉和鐵礦粉的質量比為2：1。