一種油井水泥用抗滲彈性體及水泥漿制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種油井水泥用抗滲彈性體及水泥漿制備方法，屬于油氣井固井領 域。
【背景技術】
[0002] 井筒中水泥環長期有效的層間封隔能力是實現油氣田開發增產的前提，是實現分 層開采、分層管理、分層注水和分層改造的基礎，一口井要達到應有的產能，主要取決于完 井過程中所達到的層間封隔程度。但是一般來說，固井水泥石是屬于先天微觀缺陷的脆性 材料，存在抗拉強度低、抗破裂性能差和抗沖擊能力低等固有缺陷，在后續開發和作業中， 水泥環在井下溫度壓力環境下，受到外界力的作用使內部應力發生變化極易發生開裂，使 水泥環的封隔作用失效，造成地下流體（油、氣、水）層間竄流。
[0003]目前國內大多數油田已進入中后期開采階段，為了提高油井壽命，保證穩產高產， 固井質量成為油氣固井工程所面臨的突出問題。同時，非常規油氣資源開發已成為重要的 能源組成部分，致密油氣、頁巖氣等勘探開發一般采用長水平段水平井工廠化作業+分段 壓裂或體積壓裂開發方式，需要對儲層進行大型酸化壓裂改造，對水泥環密封性提出了更 高要求。因此，迫切需要開發一種與水泥漿相容性好，改善水泥力學性能的彈性體材料，優 化水泥石力學性能，以抵抗鉆柱的沖擊，射孔以及壓裂等后期作業對水泥石破壞，保證水泥 環的密封完整性，防止油氣水竄，提高油氣采收率和油氣井使用壽命，滿足油氣勘探開發需 要。
[0004] 目前常用的固井增韌材料主要膠乳、橡膠粉和纖維等，在專利CN201210029067， CN20121022859等有一定的介紹和描述。但是一般存在加量大、抗壓強度損失、改善抗沖擊 性能差，不易分散，環境污染等問題，而且沒有考慮水泥石的抗滲性。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有抗拉強度低、抗沖擊性能弱，本發明提供一種油井水泥用抗滲彈性 體及水泥漿制備方法，本發明加入固井水泥漿中，不僅提高了水泥石的抗拉強度和抗沖擊 性能；而且降低了水泥石的彈性模量，在井下水泥環受力由脆性形變轉化成塑性形變，保持 水泥環的完整性，同時水泥石具有極低的抗氣、水滲能力，為不滲透水泥，保證密封，延長了 油氣井的使用壽命。
[0006] 本發明采用的技術方案：
[0007] -種油井水泥用抗滲彈性體，抗滲彈性體的組分及質量比例為：丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物粉末20~80份，烯類醋酸乙烯酯共聚物粉末20~80份，有機硅烷或聚 硅烷疏水材料〇. 4~16份。
[0008] 所述的丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物是以彈性體為主鏈的接枝共聚物和以堅硬 的AS樹脂為主鏈的接枝共聚物的均勻混合物，顆粒細度325目。
[0009] 所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉粉末用濃度為5%的鹽酸硝酸復合溶液 進行浸泡處理，處理溫度50°C，浸泡時間3~4小時。
[0010] 所述的烯類醋酸乙烯酯共聚物粉末為分散膠粉，分散膠粉為乙烯醋酸乙烯酯共聚 物粉末，簡稱EVA。
[0011] 所述有機硅烷為為國民淀粉公司提供的SEAL80,聚硅烷粉末疏水材料為道康寧 SPH50或瓦克公司BSP0WDERA。
[0012] -種如權利要求1-5中任意一項權利要求所述的油井水泥用抗滲彈性體的制備 方法，在臥式螺帶混合機中加入20~80的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉末和0. 4~ 16的有機硅烷或聚硅烷疏水材料，攪拌30分鐘，然后再將20~80的烯類醋酸乙烯酯共聚 物粉末加入混料中再攪拌30分鐘。
[0013] -種包含權利要求1-5中任意一項權利要求所述的油井水泥用抗滲彈性體的水 泥衆，其組成為：抗滲彈性體5~15份，降濾失劑1~4份，分散劑0~2份，緩凝劑0~ 5份，水44~53份，消泡劑0? 2份，水泥100份。
[0014] 所述水泥為硅酸鹽G級油井水泥；分散劑為磺化單寧、磺化酮醛縮合物、聚奈磺酸 或其混合物；降失水劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物或PVA降失水劑；緩凝劑為有 機磷酸鹽、多羥基有機酸、AMPS不飽和羧酸共聚物或他們的復配物；消泡劑為二甲基硅油 或磷酸三丁酯。
[0015]-種如權利要求7所述的水泥漿制備方法，具體步驟為：
[0016] 1)制備抗滲彈性體，在臥式螺帶混合機中加入20~80的丙烯腈-丁二烯-苯乙 烯共聚物粉末和〇. 4~16的有機硅烷或聚硅烷疏水材料，攪拌30分鐘，然后再將20~80 的烯類醋酸乙烯酯共聚物粉末加入混料中再攪拌30分鐘；
[0017] 2)制備抗滲彈性體水泥漿，將步驟1)中制備的抗滲彈性體選取5~15份，1~4 份降濾失劑，〇~2份分散劑，0~5份緩凝劑，44~53份水，0. 2份消泡劑，100份水泥；將 所有粉料干混，液料濕混，然后按GB/T19139-2012油井水泥試驗方法規定步驟進行制備。
[0018] 本發明的有益效果：
[0019] 1、本發明將工業五大合成樹脂之一的丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物（ABS)樹 脂作為抗滲彈性體材料，并引入了烯類醋酸乙烯酯共聚物和有機硅烷或聚硅烷粉末疏水材 料。
[0020] 2、由本發明配制的抗滲彈性體水泥具有不滲透和增韌效果，水泥石強度損失很 小、彈性模量降低30 %，水泥石抗沖擊功提高10~15 %，抗拉強度增加5~10 %，水泥石滲 透率小于 0.001X10 3ym2。
【具體實施方式】：
[0021] 實施例1 :
[0022] 為了克服現有抗拉強度低、抗沖擊性能弱，本發明提供一種油井水泥用抗滲彈性 體及水泥漿制備方法，本發明加入固井水泥漿中，不僅提高了水泥石的抗拉強度和抗沖擊 性能；而且降低了水泥石的彈性模量，在井下水泥環受力由脆性形變轉化成塑性形變，保持 水泥環的完整性，同時水泥石具有極低的抗氣、水滲能力，為不滲透水泥，保證密封，延長了 油氣井的使用壽命。
[0023] -種油井水泥用抗滲彈性體，抗滲彈性體的組分及質量比例為：丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物粉末20份，烯類醋酸乙烯酯共聚物粉末20份，有機硅烷或聚硅烷疏水材 料0.4份。
[0024] 本發明中，采用丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物（簡稱ABS)粉末作為彈性體主體 材料。ABS具有優異抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性和耐化學藥品性，加入水泥中ABS和水泥顆 粒、水泥水化產物相結合通過充填孔隙和分散水泥石內部應力，改善水泥石韌性性能。
[0025] 采用烯類醋酸乙烯酯共聚物粉末作為彈性體輔助材料，烯類醋酸乙烯酯共聚物易 成膜，提高水泥石抗滲和抗沖擊性能。
[0026] 加入有機硅烷或聚硅烷粉末疏水材料，在水泥漿中，疏水劑釋放出包裹的硅烷使 其再分散到拌合水中，在水泥水化后的高堿性環境下硅烷中親水的有機官能團水解形成高 反應活性的硅烷醇基團，硅烷醇基團繼續同水泥水化產物中的羥基基團進行不可逆反應形 成化學結合，從而使通過交連作用連接在一起的硅烷牢固地固定在水泥石孔壁的表面，由 于疏水的有機官能團朝向孔壁的外側，使得孔隙的表面獲得了疏水性，提高水泥石整體抗 水滲能力。
[0027] 實施例2 :
[0028] 本實施例中選取抗滲彈性體的組分及質量比例為：丙烯腈_ 丁二烯-苯乙烯共聚 物粉末80份，烯類醋酸乙烯酯共聚物粉末80份，有機硅烷或聚硅烷疏水材料16份。
[0029] 本發明中，采用丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物（簡稱ABS)粉末作為彈性體主體 材料。ABS具有優異抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性和耐化學藥品性，加入水泥中ABS和水泥顆 粒、水泥水化產物相結合通過充填孔隙和分散水泥石內部應力，改善水泥石韌