[发明专利]一种抗高温防窜乳液弹韧性水泥浆及其制备方法

说明书

本发明涉及油气井固井用水泥浆领域的一种抗高温防窜乳液弹韧性水泥浆及其制备方法。所述抗高温防窜乳液弹韧性水泥浆，包含重量份数计的以下组分：G级油井水泥100份；抗高温有机防窜乳液3～20份；抗高温无机防窜乳液3～15份；抗高温增韧材料0.5～5份；高温强度稳定材料20～90份；高温膨胀剂1～10份；抗高温降失水剂1～12份；高温缓凝剂0.1～10份；消泡剂0.5～3份；密度调节材料0～300份；水35～200份；该水泥浆体系主要应用200℃以下高温油气井固井领域，防气窜性能优异，水泥石高温强度高且稳定，水泥石弹性模量低，能够在高温高压气井固井中实现对气层有效封固和环空密封，防止环空气窜与井口带压，保证油气井的高效生产，具有较好的推广和应用价值。

技术领域

本发明涉及油气井固井用水泥浆领域，更进一步说，涉及一种抗高温防窜乳液弹韧性水泥浆及其制备方法。

背景技术

随着勘探开发的深入，深井、超深井越来越多，超深高温高压油气井固井面临水泥浆高温防气窜性能差问题，使得固井候凝阶段不能有效防止气窜；水泥石高温强度衰退，水泥石承载能力降低易发生本体破裂，水泥环与界面胶结能力变差易产生微环隙等问题，使得水泥环密封失效，环空窜流，甚至井口带压问题。

目前，针对深井超深井高温防气窜固井，防气窜水泥浆体系主要有两种：一是胶乳防气窜水泥浆，通过胶乳防气窜剂提高水泥浆防气窜性能，如哈里伯顿的latex系类和斯伦贝谢的Gasblock系类；二是非渗透防气窜水泥浆，通过加入超细颗粒材料，如微硅、炭黑等材料，如哈里伯顿和艾肯公司使用超细二氧化硅颗粒等。国内主要使用胶乳防气窜水泥浆，如中石化工程院的DC200系列等，在防气窜固井中也取得了较好的效果。针对硅酸盐水泥石高温强度衰退问题，主要是通过加入35％的硅粉以提高水泥石高温强度与稳定性。

公开号为CN107721272A的中国专利公开了一种高韧性、高弹塑性、高密度的固井用水泥浆，其中按重量份计算，包括100份水泥，2～15份改性橡胶粉，2～10份弹塑剂，80～95份密度调节剂，50～65份水，0.5～2份分散剂，2～10份降失水剂，1～3份缓凝剂，0.5～2份防气窜剂，0.1～1份消泡剂，5～15份填充剂；其中，所述密度调节剂为加重剂，所述加重剂包括重晶石、铁矿粉、活化铁矿粉、锰矿粉、碳酸钙、碳酸钡、方铅矿粉中一种或多种；所述填充剂包括液硅、苯丙胶乳、丁苯胶乳中的一种或多种，其中固相的平均粒径为1～100nm；但是该技术方案只包括高密度水泥浆，且对水泥浆防气窜性能、水泥石耐温性能均未涉及。

公开号为CN107216070A的中国专利公开了一种高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，其中所述水泥浆由以下重量份的原料制备而成：60～80重量份抗侵蚀防气窜水泥，2～4重量份丁苯胶乳或聚亚胺胶乳或液硅，0.2～2重量份的AMPS类聚合物降失水剂，0.05～0.2重量份聚羧酸醚酯分散剂，0.1～2重量份无氯铝酸盐复合早强剂，0.1～0.5重量份有机磷酸盐缓凝剂，0.1～0.2重量份有机硅消泡剂，20～30重量份的蒸馏水。本发明掺入特种功能材料，使水泥石始终保持适当的碱性环境，并防止液相酸性介质进入水泥石内部；掺入特殊功能材料，保证水泥石具有良好的力学性能；增加水泥石的致密性，改善水泥石韧性，提高水泥环与地层的胶结性能和密封性能；该技术方案重点考察了水泥浆防侵蚀性能，但其对水泥浆密度考察、水泥浆温度考察、水泥石高温力学性能考察等均未涉及。

但针对超深超高温环境防气窜固井，通过加入常规胶乳防气窜剂，掺混35％硅粉等手段已不能超高温高压防气窜固井以及水泥环密封完整性需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种抗高温防窜乳液弹韧性水泥浆。具体地说涉及一种抗高温防窜乳液弹韧性水泥浆及其制备方法。该抗高温防窜乳液弹韧性水泥浆体系，可应用于井底温度200℃以低环空封固要求，密度在1.50～2.50g/cm³之间可调，稠化时间在30～800min之间调整。水泥浆防气窜性能优异，水泥石高温力学性能优良，水泥环长效密封能力强。