[发明专利]一种油井水泥用增韧剂及其应用

说明书

本发明公开了一种油井水泥用增韧剂，其包括如下重量份数的原料组分：热塑性橡胶100份、硅烷偶联剂5～30份；本发明还公开了一种固井水泥浆，其包括如下重量份数的原料组分：水泥100份，降失水剂1～3份，分散剂0.2～1份，增强剂1～3份，缓凝剂0.3～1份，消泡剂0.5～2份和所述增韧剂1～4份；本发明还公开了所述油井水泥用增韧剂及固井水泥浆的制备方法；该油井水泥用增韧剂在水溶液中分散性好，性能稳定；所得固井用水泥浆稳定性好，无沉降现象，流变性好，稠化时间可调，失水量小，且形成的水泥石力学性能优异，柔性好，具有高的弹性变形能力，不仅能满足现场固井施工要求，而且能保障固井长期封固完整性。

技术领域

本发明涉及水泥增韧剂技术领域，尤其涉及一种油井水泥用增韧剂。

背景技术

固井作业是在套管与地层环空注入水泥浆，凝固后形成水泥环，对地层进行有效层间封隔，同时支撑和保护套管。未改性的固井水泥浆体系形成的水泥石具有先天脆性，在经受井下载荷作用时，易产生微裂缝或微环隙导致固井封隔失效，影响油气井安全、高效开采。为获得良好的层间封隔性能，需要使用柔性材料改善固井水泥浆性能。橡胶作为一种弹性粒子，应用在油井水泥基材料中可以降低其脆性，达到改善固井封隔能力的目的。研究表明了橡胶颗粒材料在油井水泥中应用可以降低水泥石弹性模量，改善水泥石变形能力，提高水泥石抵抗冲击破坏的能力。

热塑性橡胶是一类在常温下显示橡胶弹性、受热时呈可塑性的高分子材料，兼有热塑性的加工成型特征和硫化橡胶的橡胶弹性性能，主要用作粘合剂、塑料改性剂等。目前，将热塑性橡胶应用于油井水泥中没有相关文献报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种油井水泥用增韧剂及一种固井水泥浆，油井水泥用增韧剂在水溶液中分散性好，性能稳定；使用所述油井水泥用增韧剂制备的固井用水泥浆稳定性好，无沉降现象，流变性好，稠化时间可调，失水量小，且形成的水泥石力学性能优异，柔性好，具有高的弹性变形能力，不仅能满足现场固井施工要求，而且能保障固井长期封固完整性。

本发明是这样实现的：

本发明目的之一在于提供一种油井水泥用增韧剂，其包括如下重量份数的原料组分：热塑性橡胶100份、硅烷偶联剂5～30份。

本发明的目的之二在于提供所述油井水泥用增韧剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、称取所述硅烷偶联剂溶于溶剂中搅拌均匀得到硅烷偶联剂的溶液，所述溶剂为为水、丙酮、乙醇中的至少一种；

步骤2、称取所述热塑性橡胶加入到所述硅烷偶联剂溶液中，搅拌均匀得到热塑性橡胶分散液，所述热塑性橡胶与硅烷偶联剂的重量比为20:1～6；

步骤3、将所述热塑性橡胶分散液放在干燥的环境下，待颗粒表面完全干燥，即得增韧剂。

本发明的目的之三在于提供一种固井水泥浆，其包括如下重量份数的原料组分：水泥100份，降失水剂1～3份，分散剂0.2～1份，增强剂1～3份，缓凝剂0.3～1份，消泡剂0.5～2份，增韧剂1～4份，其中所述增韧剂为权利要求1-3任一所述的油井水泥用增韧剂。

本发明的目的之四在于提供所述的油井水泥浆的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、将所述重量份数的水泥、降失水剂、分散剂、增强剂和增韧剂干混，得到混合干粉；

步骤2、将所述重量份数的缓凝剂和消泡剂溶于水中搅拌均匀得到混合水溶液；

步骤3、将所述步骤1得到混合干粉加入到所述步骤2所得的混合水溶液中搅拌均匀，即制得固井用水泥浆。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：