[发明专利]一种聚合物负载型促凝剂及其制备方法和水泥浆

说明书

本发明涉及石油钻采领域的一种聚合物负载型促凝剂及其制备方法和水泥浆。所述聚合物负载型促凝剂，包含聚合物负载型有机组分和无机物；其中，所述聚合物负载型有机组分和无机物之间重量比例为1:0.1～100，优选1:0.5～10。本发明的一种聚合物负载型促凝剂，可用作油井固井用水泥促凝剂，尤其是在低温环境下固井使用。所述聚合物负载型促凝剂在5℃～10℃温度范围有良好适应性；促凝剂加量线性良好；可与多种外加剂体系配伍，具有良好的相容性；水泥石24小时抗压强度3.5MPa，对水泥浆的综合性能没有影响。

技术领域

本发明涉及石油钻采领域的聚合物型结构功能材料助剂，更进一步说，涉及一种聚合物负载型促凝剂及其制备方法和水泥浆。

背景技术

深海资源具有储量规模大、产能高和回报高等特点，吸引了全世界的关注，但是，在水深超过2000ft(609m)海域进行的深水钻井作业存在高成本、高技术和高风险等特点。固井技术是油气资源高效、经济、安全开采的前提条件和重要保障。目前，深水领域的固井技术面临着低温（4℃以下）、窄安全作业窗口、浅层流等亟待解决的难题，制约了深水固井技术的发展。在低温环境下，水泥浆的流变性、抗压强度和胶凝强度发展均受到影响。深水低温会造成常规水泥浆凝结时间延长，在短时间内难以形成有效强度；水泥石强度发展缓慢不仅会增加候凝时间，而且由于浅层流的存在，会造成严重的浅层水、气窜，甚至导致固井失败和其他复杂情况。

针对深水固井中存在的问题和挑战，国外从固井设备到水泥浆体系都进行了变革和创新，提出了相应的解决方案。以水泥浆体系为例，快凝石膏水泥浆体系、PSD水泥浆技术、高铝水泥、硅酸盐水泥以及充气水泥浆技术等技术体系的创建，提高了深水水泥浆固井质量，延长了油气井寿命。BJ公司和斯伦贝谢等公司针对深水低温与浅层流，开发出了相应的水泥浆体系。以斯伦贝谢为例，斯伦贝谢公司开发的DeepCrete水泥浆结合了CemCrete系列水泥浆的颗粒级配技术优点和DeepCEM添加剂增强水泥浆低温性能的特性，是一种能够控制水窜、气窜的水泥浆体系，适用于深水易漏失地层，也适合可能存在气窜或水窜危险的固井作业。DeepCrete水泥浆的密度调节范围为1.0～1.7g/cm³，混合水盐度从淡水到37％盐水，温度范围0～55℃。具有良好的低温性能：早凝，缩短候凝时间；胶凝强度发展快，良好的防窜性能；良好的流变性能；与常规密度水泥浆一样的抗压强度。无论是斯伦贝谢的DeepCRETE水泥浆体系，还是BJ公司的AFCS体系，在深水固井作业中都取得了很好效果，既克服了深水低温问题，也解决了浅层窜流问题。在我国，适用于深海固井的低温促凝剂的研发集中在中海油等少数企业，解决深海固井过程中存在问题的手段有限，产品和技术比较单一。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明致力于设计一种功能性促凝剂，不但能改善水泥浆的流体力学行为，而且，更为重要的是，能够促进水泥水化，解决低温下水泥硬化时间长的问题，获得一种新的低温促凝剂体系，满足深海固井作业要求。本发明提出一种聚合物负载型促凝剂。具体地说涉及一种聚合物负载型促凝剂及其制备方法和水泥浆。本发明的促凝剂适用温度范围较广，应用温度范围4℃～10℃；水泥石24小时抗压强度3.5MPa，对水泥浆的综合性能没有影响。本申请的聚合物负载型有机组分和无机物之间具有协同作用的聚合物负载型促凝剂，具有特定聚合物负载型有机组分的结构与组成，以聚合物型结构功能材料，解决固井水泥浆促凝过程中的问题，尤其是深海固井等作业环境下出现的低温固化慢的问题。

本发明的目的之一是提供一种聚合物负载型促凝剂，包含聚合物负载型有机组分和无机物；其中，所述聚合物负载型有机组分和无机物之间重量比为1:0.1～100，优选1:0.5～10。所述聚合物负载型有机组分的颗粒为球形粒子形态，其粒径为10～500微米，比表面积为10～500m²/g，平均孔径为2～20nm，孔容为0.1～1.0cm³/g；