[发明专利]一种高温水泥浆用悬浮稳定剂及其制备的抗高温水泥浆

说明书

本发明公开了一种高温水泥浆用悬浮稳定剂及其制备的抗高温水泥浆，该悬浮稳定剂由以下各组分按重量份组成：0.5～4份纤维类材料，1～5份表面活性剂类粉体材料，0.5～2份絮凝剂类粉体材料；纤维类材料为晶须、海泡石、陶瓷纤维、玄武岩纤维、水镁石纤维中的一种或两种材料的混合物；表面活性剂类粉体材料为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、石油磺酸钠、白糊精、黄糊精中的一种；絮凝剂类粉体材料为聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁中的一种。利用悬浮稳定剂制备的抗高温水泥浆，初始稠度低，沉降稳定性好。本发明提高了水泥浆高温悬浮稳定性和水泥石强度，为深层油气资源的勘探开发提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种高温水泥浆用悬浮稳定剂及其制备的抗高温水泥浆，属于石油天然气勘探开发领域。

背景技术

随着油气藏勘探开发的深入，深井超深井数目日益增多，井底温度越来越高，部分层段含有大段膏盐层、盐水层，对水泥浆的沉降稳定性设计提出了很大挑战。井底温度越高，水泥浆沉降稳定越难以保证；且盐水水泥浆的沉降稳定性较非盐水水泥浆更难以保证。水泥浆沉降稳定性不好，易出现沉降分层现象，影响界面胶结质量，导致层间油气水窜流；注水泥过程会因水泥浆沉降分层严重而造成环空憋堵，致使固井失败。因此开发一种高温水泥浆用悬浮稳定剂，对于保证浆体具有良好的沉降稳定性，从而确保固井施工安全，提高层间封隔质量非常必要。

目前水泥浆用悬浮稳定剂包括：1)黄原胶、瓜尔胶、温轮胶、纤维素等聚合物；2)膨润土、凹凸棒石、硅藻土、微硅等粉体材料；3)将上述的多种粉体材料复配而成水泥浆用悬浮稳定剂。

目前，使用上述悬浮稳定剂，可以保证160℃以下水泥浆的沉降稳定性和120℃以下的盐水水泥浆的沉降稳定性，但仍存在一些问题：1)常温增稠效果明显，易影响水泥浆下灰时间，且水泥浆稠化初始稠度普遍偏高，增加现场施工作业难度；2)由于常温增稠效果明显，若现场灰样混拌不均匀，易出现水泥浆局部增稠、流动性差的问题，甚至影响施工安全；3)悬浮作用机理主要是依靠高分子材料和无机材料的增稠作用，一般随着温度升高，增稠悬浮效果逐渐降低，因此水泥浆稠化曲线经常会出现“倒置馒头峰”的高温稀释现象，高温下水泥浆会出现不同程度的沉降；4)悬浮剂中的抗高温增稠高分子聚合物粉体材料，目前主要依靠国外进口，价格居高不下，致使水泥浆悬浮稳定剂的市场价格偏高；5)温度超过160℃时，高温非盐水水泥浆的沉降稳定性未能较好解决，水泥浆的上下密度差超过0.03g/cm³；温度超过120℃时，高温盐水水泥浆的沉降稳定性未能较好解决，上下密度差超过0.03g/cm³。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温水泥浆用悬浮稳定剂，由纤维类材料、表面活性剂类粉体材料、絮凝剂类粉体材料干混均匀而成，利用纤维类材料无序分散的网络结构搭桥、表面活性剂类粉体材料改善液体表面张力、絮凝剂类粉体材料螯合或络合高价阳离子形成胶束提高浆体内部结构力，通过上述材料的特性及相互间的联合作用机理，提高水泥浆的高温悬浮稳定性。

本发明的另一目的还在于提供利用上述悬浮稳定剂制备的抗高温水泥浆，该水泥浆原理可靠，具有常温增稠不明显，水泥浆初始稠度低，不会随温度升高出现高温稀释的现象，水泥浆稠化曲线平稳呈直线型，且有效改善高温水泥石力学结构，提高了高温水泥石强度，为深层油气资源的勘探开发提供了技术支撑。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种高温水泥浆用悬浮稳定剂，由以下各组分按重量份组成：0.5～4份纤维类材料，1～5份表面活性剂类粉体材料，0.5～2份絮凝剂类粉体材料，将以上材料干混均匀，即得高温水泥浆用悬浮稳定剂。

所述纤维类材料为晶须、海泡石、陶瓷纤维、玄武岩纤维、水镁石纤维等无机纤维类材料中的一种或两种材料的混合物。

所述表面活性剂类粉体材料为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、石油磺酸钠、白糊精、黄糊精等表面活性剂类材料中的一种。