一種固井用粉體增韌防氣竄劑的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種固井用粉體增韌防氣竄劑；通過對陽離子丁苯膠乳干燥，得到丁苯粉體材料作為1重量份主劑；然后復配0.04-0.05重量份的有機硅烷表面活性劑、0.05-0.1份的五水偏硅酸鈉、0.1-0.2重量份的聚羧酸分散劑，作為粉體增韌防氣竄劑；用此增韌防氣竄劑配制的水泥漿漿體穩定，能均勻分散于水泥漿中，附著在水泥水化物表面，并形成連續的薄膜，具有良好的防氣竄性能；另一方面增強了水泥石的柔韌性，降低了水泥石彈性模量，提高了水泥石泊松比，水泥石柔韌性得到改善，適用于氣探井、儲氣庫以及頁巖氣等非常規能源固井工程的需要。
【專利說明】—種固井用粉體增韌防氣竄劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及油田完井技術固井領域所用的水泥外加劑，屬于一種增韌防氣竄劑。
【背景技術】
[0002]在油氣井注水泥作業和其它地下注水泥作業中常通要求通過地面泵送設備將含有水泥、水和外加劑的水泥漿注入地下預定的地層中，以封固地層和套管之間的環空。典型的水泥漿被泵進套管內并且通過套管和地層之間的空隙上返到環空。水泥漿在環空中凝固，形成一個堅硬的水泥環柱，這個水泥環柱能與地層、與套管之間形成膠結。為達到令人滿意的注水泥作業，實現一個高強度的膠結以防止流體沿著水泥環柱或在其內部竄通是必要的，竄通的后果是污染產層或使資源流失。
[0003]在鉆井和完井過程中，氣竄現象已經嚴重影響到了石油的生產，如何控制并減少氣竄對鉆完井工藝的危害已經成為了石油工業普遍關注的課題。目前，結合國內固井工藝，通過改變水泥漿體系來控制氣竄是最方便且行之有效的方法，尤其是利用防氣竄水泥漿。
[0004]氣竄現象是在水泥漿固化到一定程度的可塑性階段發生的，水泥漿不能產生靜壓，也不能傳遞壓力，又還沒有充分固化到足以防止氣竄所達到的抗壓強度，因此，氣體便從局部硬化的水泥中竄過。防氣竄效果最好的是不滲透水泥，而膠乳是此種水泥的主要外加劑。大量的生產實踐及研究表明，造成油、氣、水竄的一個主要原因，在于水泥漿凝結過程中，其液柱壓力不斷降低(即水泥漿失重)。當作用于井筒內的漿柱(泥漿和水泥漿)壓力降到低于油、氣、水層壓力的時刻，油、氣、水就會侵入環形空間，造成油、氣、水的竄流。
[0005]固井質量對延長油氣井壽命,提高采收率有重要影響。目前，國內對于油、氣、水竄問題沒有很好的解決，原因之一是現有水泥漿體系的水泥石形變能力不足。由于射孔、壓裂等施工，水泥環受到沖擊、振動作用，一方面會發生破壞；另一方面，水泥環第一、第二界面膠結會發生失效，在油氣井生產期間不能有效的進行層間封隔，為油氣流體及地層流體竄入環空提供通道，造成層間封隔失效。發生竄流的主要危害是:直接影響水泥石膠結強度；導致層間竄流，直接影響油氣層的測試評價，污染油氣層，降低油氣采收率；對油田開發后續作業如注水、酸化壓裂和分層開采等造成不利影響；嚴重時可在井口冒油、冒氣，甚至造成固井后井噴事故，即使采用擠水泥等補救工藝也很難奏效。
[0006]因此研究一種的具有很好的抗沖擊性能、減小水泥環體積收縮、改善水泥環與套管、地層間的膠結狀況、降低水泥石滲透率、降低水泥漿失水、具有很好的防氣竄性能的水泥漿體系十分必要。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種油井水泥增韌防氣竄劑，用此增韌防氣竄劑配制的水泥漿漿體穩定，稠化過渡時間短，具有良好的防氣竄性能；水泥石抗壓強度發展快，水泥石彈性模量降低，泊松比提高，水泥石柔韌性得到改善。
[0008] 本發明所述的增韌防氣竄劑，是通過陽離子丁苯膠乳干燥，得到丁苯粉體材料，作為I重量份主劑；然后加入0.04-0.05重量份的有機硅烷表面活性劑、0.05-0.1份的五水偏硅酸鈉、0.1-0.2重量份的聚羧酸分散劑組成的。
[0009]因此該增韌防氣竄劑的有益結果是:
[0010]1.該增韌防竄劑可溶于水，能均勻分散于水泥漿中，附著在水泥水化物表面，并形成連續的薄膜，這些聚合物絲狀膜層橫跨在水泥漿硬化體的缺陷和微裂縫中，穿梭連接，可以防止氣體侵入，達到防氣竄效果。
[0011]2.該增韌防竄劑為柔性聚合物，分子鏈節可以自由旋轉，使聚合物具有彈性和伸縮性。當與水泥混合后，在水泥水化過程中形成聚合物薄膜覆蓋的C-S-H凝膠，從而增強了水泥石的柔韌性，降低了水泥石彈性模量，提高了水泥石泊松比，增強了水泥石抗沖擊性倉泛。
[0012]3.該增韌防竄劑中0.04-0.05重量份的有機硅烷表面活性劑，可以改善丁苯粉體材料的表面親水性，有利于丁苯粉體材料附著在水泥水化物表面，形成網狀結構，縮短靜膠凝強度48-240Pa內的過渡時間，減少氣竄發生的幾率。
[0013]4.該增韌防竄劑中0.05-0.1重量份的五水偏硅酸鈉和0.1-0.2重量份的聚羧酸分散劑，可以使丁苯粉體材料更加穩定均勻的分散于水泥漿中，保證水泥漿的均勻穩定性。
[0014]5.該增韌防氣竄劑中的材料均為水溶性材料，既可溶于水進行濕混，也可與水泥干混，極大的有利于現場施工。
[0015]6.該增韌防氣竄劑，在水泥漿中形成的連續薄膜，可以防止水分滲出，降低水泥漿失水，有利于改善水泥漿漿體穩定性。
[0016]7.該增韌防氣竄劑可適用于各種密度水泥漿體系，可與多種外加劑配伍，具有良好的相容性。
【具體實施方式】
[0017]陽離子丁苯膠乳干燥過程具體為:取一定量的陽離子丁苯膠乳，加入適量的聚乙烯醇溶液(10%)作為保護膠體，加入一定量的月桂醇硫酸鈉作為乳化劑，再用10%的NaOH溶液調節PH至9.5，攪拌30分鐘后進行噴霧干燥，進料速度為50g/s，出口溫度控制在(60±5) °C，霧化盤轉速為24000r/s，通過旋風分離器接收、保存，得到粉體材料。
[0018]實施例1:
[0019]稱取1份重量的丁苯粉體材料、0.04份重量的有機硅烷表面活性劑、0.05份重量的五水偏硅酸鈉、0.2份重量的的聚羧酸分散劑，混合均勻制成粉體增韌防氣竄劑，用GOl作為代號。(所用藥品均為市售)
[0020]防氣竄性能評價方法采用行業標準油井水泥外加劑評價方法第5部分:防氣竄劑SYT5504.5-2010，所述方法進行的。
[0021]表1 80°C下不同摻量的GOl防氣竄效果及力學性能
[0022]
【權利要求】
1.一種固井用粉體增韌防氣竄劑，其特征在于:通過對陽離子丁苯膠乳干燥，得到的丁苯粉體材料作為I重量份主劑；然后復配0.04-0.05重量份的有機硅烷表面活性劑、.0.05-0.1份的五水偏硅酸 鈉、0.1-0.2重量份的聚羧酸分散劑，作為粉體增韌防氣竄劑。
【文檔編號】C09K8/493GK104178097SQ201310195458
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月23日 優先權日:2013年5月23日
【發明者】滕兆健, 邢秀萍, 謝承斌, 李立榮, 盧海川, 李建華 申請人:天津中油渤星工程科技有限公司, 中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團海洋工程有限公司