[发明专利]一种含有弹性粒子的油井水泥浆

说明书

本发明公开了一种含有弹性粒子的油井水泥浆。所述弹性粒子为温敏形状记忆聚合物：苯乙烯‑丁二烯共聚物、苯乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物、聚氨酯、聚乙烯醇缩醛凝胶、乙烯‑醋酸乙烯共聚物中的一种或几种；温敏形状记忆聚合物形状记忆转变温度在60℃～80℃之间；颗粒粒径在50目～300目之间。本发明的弹性粒子与水泥浆相容性好，能显著降低水泥石弹性模量，且在温度达到可引发形状转变的温度时能进一步显著降低水泥石弹性模量。

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，更进一步说，涉及一种含有弹性粒子的油井水泥浆。

背景技术

普通固井用水泥浆一般由水、水泥、外加剂(降失水剂、分散剂、缓凝剂等)和外掺料(如微硅等)组成。

普通固井用水泥浆形成的油井水泥环在井下承受高聚能射流的射孔冲击、大型压裂和分段压裂的冲击以及下套管和继续钻进时套管和钻头对水泥环的碰撞冲击时，具有脆性的水泥环其整体完整性会遭到破坏，导致后期层间密封性能失效，对油气井特别是高含酸性气体井后期增产措施及开发生产具有潜在安全隐患，无法保障油气井安全生产，造成巨大的经济损失。因此保证油井水泥环的完整性具有重要的意义。

弹性水泥是在油井水泥中加入适量弹性材料并经紧密堆积设计而成，与普通水泥相比具有较低杨氏模量和较高的泊松比，能够更好地吸收压裂时套管膨胀引起的水泥变形能量，降低水泥环密封失效的风险。有研究表明，将橡胶粉碎成颗粒作为分散相掺入到水泥基体中，可以提高水泥石的弹性。但是，由于橡胶颗粒是表面是疏水的，与水泥浆相容性差，其在水泥浆中成团聚集，不能均匀分散，严重时甚至漂浮在水泥浆表面。同时，橡胶颗粒与成型后的水泥石的界面粘结不好，影响水泥石力学性能。所以，一般需要对橡胶颗粒进行表面改性，但改性后橡胶性能不稳定或作用效果降低。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种含有弹性粒子的油井水泥浆。本发明的弹性粒子与水泥浆相容性好，能显著降低水泥石弹性模量，且在温度达到可引发形状转变的温度时能进一步显著降低水泥石弹性模量。

本发明的目的是提供一种含有弹性粒子的油井水泥浆。

所述水泥浆包括:

弹性粒子 2～8重量份；

所述弹性粒子为温敏形状记忆聚合物：苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚氨酯、聚乙烯醇缩醛凝胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种经低温冷冻粉碎制备。

温敏形状记忆聚合物形状记忆转变温度在60℃～80℃之间，优选在60℃～70℃之间；颗粒粒径在50目～300目之间，优选在100目～300目之间。

温敏形状记忆聚合物是形状记忆聚合物的一种。形状记忆聚合物(Shape MemoryPolymer,简称SMP)是一类新型智能材料，该材料在成型加工过程中被赋予某种初始固有形状，在某些条件下发生变形并被固定下来，当需要它时只要对它施加一定手段(如加热，光照，通电，化学处理等)，便能使其迅速恢复到初始形状。特定聚合物的这种“初型—形变—固定—回复初型”的特性被称为聚合物的形状记忆性能，形状记忆聚合物(SMP)属于形状记忆材料的一种。SMP可分为温(热)敏型SMP、光敏型SMP、电敏型SMP、化学感应型SMP等。其中温敏型SMP形状记忆效应由温度改变引发，本身性能相对成熟、可操作性强，得到了广泛应用。目前，尚没有资料显示以温敏形状记忆聚合物作为油井水泥弹性增强剂。选用合适的温敏形状记忆聚合物制备弹性粒子能够满足与水泥浆相容性好的需求，同时在温度达到可引发形状转变的温度时，温敏形状记忆聚合物能够发生弹性形变，进一步显著降低水泥石弹性模量。这些特性是传统橡胶粉颗粒所不具备的。

更具体地，

本发明的水泥浆包括按重量份数计的以下组分:

水泥 100重量份；