[發(fā)明專利]適用大斜度段和水平段打水泥塞的水泥漿體系及制備方法

在審

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• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN116496030A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任勇強(qiáng);張偉;陳小虎;朱其亮;魏志紅;夏天寶;屈興華;傅小勇;馬越;李進(jìn);楊春華;楊小濤;鐘世銘;宋立
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B18/08;C04B18/14
• 代理公司: 北京市恒有知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發(fā)明屬于油田化學(xué)及油氣井固井材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種適用大斜度段和水平段打水泥塞的水泥漿體系及制備方法，旨在解決現(xiàn)有的水泥漿體系無法同時滿足低粘度、低體積收縮率和強(qiáng)觸變的要求的問題。本發(fā)明提供了一種適用大斜度段和水平段打水泥塞的水泥漿體系包括膠凝體系、降失水劑、緩凝劑、球形吸水凝膠和水；水泥漿體系中的配漿水和球形吸水凝膠中的含有的水的總量使水灰比達(dá)到0.48以上。本發(fā)明中的水泥漿體系具有低粘度、低體積收縮率和強(qiáng)觸變性能，滿足大斜度段和水平段打水泥塞的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油田化學(xué)及油氣井固井材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種適用大斜度段和水平段打水泥塞的水泥漿體系及制備方法。

背景技術(shù)

注水泥塞工藝是將一定量的水泥漿替到套管或井眼的某一部位，使其形成滿足工程需要的新的人工井底或滿足工藝要求的封閉某井段的工藝技術(shù)，鉆井、完井施工及井下作業(yè)、修井中都會遇到注水泥塞工藝技術(shù)。注水泥塞是井下作業(yè)常見的施工工序，隨著油田的開發(fā)，尤其是在油水井開發(fā)中后期，儲層改造、增油增注等措施的實施都不離開注水泥塞施工。井下作業(yè)中注水泥塞的用途主要有以下幾種：(1)封閉已試油層上返新層試油，或進(jìn)行分層作業(yè)時的封堵非目的層；(2)封閉底部水層；(3)找堵漏、找封竄、上部套管試壓等隔開封閉某一層段：(4)堵塞報廢井及回填枯竭層位；(5)出于安全目的封閉層位(如封閉高壓層、有毒有害流體層)等。

在井內(nèi)密度較小的大量液體上面打密度大的用漿量較小的水泥塞難度較大。針對常規(guī)打水泥塞施工存在一次成功率低的問題，各研究機(jī)構(gòu)和施工單位都在不斷開發(fā)新的工藝技術(shù)和井下工具，以適應(yīng)不同現(xiàn)場情況的需要。其中水泥漿體系是決定水泥塞質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，由于大斜度段和水平段的特殊井型，對用于打水泥塞的水泥漿性能要求高。為了保證水泥塞有效密封性能，防止出現(xiàn)高邊密封漏失通道，要求水泥漿體系析水為0、高沉降穩(wěn)定性、水泥石體積不收縮；同時由于打水泥塞常采用細(xì)管注水泥漿，為了能夠順利實施打水泥塞施工，注水泥過程中摩阻要低，因此要求水泥漿體系粘度低；但低粘度水泥漿，在大斜度段和水平段侯凝過程中，會沿下井壁流延，請參考圖2所示，影響水泥塞質(zhì)量，因此還要求水泥漿具有較強(qiáng)的觸變性能。

析水、沉降穩(wěn)定性、流動度，歸根結(jié)底是對水泥漿中水的控制，水加入量少，雖然降低了自由水，提升了沉降穩(wěn)定性，但是水泥漿流動度受影響，需要加入大量的減阻劑；如果水加量多，改善了水泥漿流動度，但是水泥漿吸水量及沉降穩(wěn)定性難以控制。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，減少水泥漿用水量對析水和沉降穩(wěn)定性都有利，損失的流動度則可以通過增加減阻劑加量進(jìn)行補(bǔ)償。但是降低水加量容易導(dǎo)致水泥石體積收縮。統(tǒng)計資料顯示，當(dāng)水灰比小于0.4時，水泥石體積就會出現(xiàn)明顯的自收縮。以固井行業(yè)常用的0.44水灰比為例，失水量為50ml時，水泥漿中的剩余水灰比僅為0.35，此時水泥漿將發(fā)生嚴(yán)重的自收縮。只有水灰比達(dá)到0.48以上時，當(dāng)失水量為50ml時，可以保證水泥漿中剩余水灰比達(dá)到0.4。但是在水平井中過高的水灰比又增加了析水和沉降的風(fēng)險。

低粘度和觸變是一對矛盾的性能，通常情況下觸變性能的實現(xiàn)在一定程度要要增加水泥漿的粘度，但是注水泥塞通常采用小內(nèi)徑管柱施工，要求漿體粘度低，以降低摩阻，但是水泥漿粘度低，在井下容易與鉆井液混漿且沿井壁流延，影響水泥塞封隔性能。

針對大斜度井段或水平井段水泥塞對水泥漿性能要求集合了低粘度、低體積收縮率和強(qiáng)觸變的要求，現(xiàn)有的水泥漿體系幾乎無法滿足上述要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種適用大斜度段和水平段打水泥塞的水泥漿體系，以有效解決現(xiàn)有的水泥漿體系無法同時滿足低粘度、低體積收縮率和強(qiáng)觸變的要求的問題。為了緩解上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案在于：

一種適用大斜度段和水平段打水泥塞的水泥漿體系包括膠凝體系、降失水劑、緩凝劑、球形吸水凝膠和水；水泥漿體系中的配漿水和球形吸水凝膠中的含有的水的總量使水灰比達(dá)到0.48以上。