一种固井水泥浆用自由液控制剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及油气井固井领域的一种固井水泥浆用自由液控制剂及其制备方法与应用。本发明专利技术的固井水泥浆用自由液控制剂，包含有共混的以下组分：以总重量100份数计，有机提粘剂30～50份、无机胶凝剂10～30份、无机增稠剂29～50份、交联剂0.1～0.3份；所述有机提粘剂选自羧甲基纤维素钠、黄原胶、硬葡聚糖、温轮胶中的至少一种；所述无机胶凝剂选自碱式氯化铝、偏硅酸钠中的至少一种；所述无机增稠剂选自粉煤灰、微硅中的至少一种；所述交联剂为硼酸。本发明专利技术的固井水泥浆用自由液控制剂可有效消除或降低固井水泥浆自由液，便于固井用零自由液水泥浆的制备，具有较好的推广和应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气井固井领域的固井水泥浆用自由液控制剂，更进一步说，涉及一 种固井水泥浆用自由液控制剂及其制备方法与应用。
技术介绍
在油气井固井领域的直径段固井时，在环空水泥柱中，较大的颗粒在重力的作用 下会发生沉降，可能有聚集和桥塞的倾向，而桥塞下面的位置自由液聚集有时就可生成水 槽或水带，加压时造成水泥石破裂。除此以外，自由液聚集形成水囊还妨碍水泥对套管和地 层的胶结。也可能过早地胶凝，对地层产生较低的静压或不产生静压，而发生气窜。水平井 固井中，水平段形成的自由液会逐渐上移，当达到一定量时，在环空水泥上部的自由液囊相 互连通，构成自由液槽或水带，也易导致气窜，影响固井质量。 目前固井中控制自由液的外加剂或外掺料主要有：膨润土、绿坡缕石、偏硅酸钠、 硅藻土、水玻璃、天然火山灰、粉煤灰、明矾或硫酸铝、纤维素、碱式氯化铝、超细水泥等，但 其作用效果有一定的局限性。如膨润土、绿坡缕石、硅藻土等控制自由液效果不明显且影 响水泥石强度；超细水泥水化速度过快，存在不确定性；偏硅酸钠、水玻璃常作为早强剂使 用，其加量变化会影响水泥浆流变性质，控制自由液效果不明显；明矾或硫酸铝、纤维素、碱 式氯化铝等易使水泥浆增稠。以上这些外加剂或外掺料单独使用并没有完全解决固井中自 由液的控制问题，没有形成稳定成熟的自由液控制剂。 邱燮和等介绍了液硅能减少水泥浆的自由液。（邱燮和，王良才，郭广 平.Microblock液硅的评价及在中国油田的应用.钻井液与完井液.2010 (04).)其中 介绍液硅作为自由液控制剂，有明显的效果，但该技术方案中液硅的加量较大，一般加入 10%以上。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种固井水泥浆用自由液 控制剂及其制备方法与应用。 本专利技术的第一个目的是提供一种固井水泥浆用自由液控制剂。 本专利技术的一种固井水泥浆用自由液控制剂包含有共混的以下组分：以总重量100 份数计，有机提粘剂为30~50份、无机胶凝剂为10~30份、无机增稠剂为29~50份、交 联剂为〇. 1~〇. 3份；所述有机提粘剂选自羧甲基纤维素钠、黄原胶、硬葡聚糖、温轮胶（文 莱胶）中的至少一种；所述无机胶凝剂选自碱式氯化铝、偏硅酸钠中的至少一种；所述无机 增稠剂选自粉煤灰、微硅中的至少一种；所述交联剂为硼酸。其中有机提粘剂、无机胶凝剂 和无机增稠剂一起协同起到增粘、增稠作用，目的是在使用时增加对水泥浆中颗粒的悬浮 稳定性，降低颗粒沉降；同时，形成复合结构，降低自由水的游离。专利技术中的交联剂主要是与 有机提粘剂发生物理络合作用，进一步提高其增粘作用，降低自由液。 优选的，以总重量100份数计，所述有机提粘剂为40~50份；所述无机胶凝剂为 10~25份；所述无机增稠剂为29~40份；所述交联剂为0. 1~0. 2份。 本专利技术的第二个目的是提供一种固井水泥浆用自由液控制剂的制备方法，包括以 下步骤： 将所述组分混合均匀后，在70~90°C烘箱中烘干，即得所述固井水泥浆用自由液 控制剂。其中烘干的优选时间为12~36小时。 本专利技术的第三个目的是提供所述固井水泥浆用自由液控制剂的应用。 所述固井水泥浆用自由液控制剂在水泥浆中的应用，包括将所述固井水泥浆用自 由液控制剂与水泥混合均匀后配成水泥浆；配成水泥浆的所加助剂，比如消泡剂、降失水剂 等，以及配成水泥浆的步骤和设备均为现有技术中已有的。 其中所述固井水泥浆用自由液控制剂的用量为水泥重量的1~2%。固井水泥浆 用自由液控制剂与水泥的混合方式优选为干混。 以上所述混合可以是现有技术中的各种混合方式，比如搅拌等，所用设备可以为 现有技术中各种混合设备，比如搅拌机、捏合机等。 本专利技术的自由液控制剂可有效消除或降低固井水泥浆自由液，便于固井用零自由 液水泥浆的制备，其制备方法简单，成本低廉，而且使用效果好，使用量少，具有较好的推广 和应用价值。【具体实施方式】 下面结合实施例，进一步说明本专利技术。 所用材料来源： 硬葡聚糖：法国 Sanofi Industrie 公司，Actigum CS-11 ; 碱式氯化铝：河南华明水处理材料有限公司，PAC ; 微娃：灵寿县山川矿产品加工厂，105 ; 硼酸：山东嘉成硼业新型材料科技有限公司，硼酸； 黄原胶：淄博中轩生化有限公司，黄原胶BP9260 ; 羧甲基纤维素钠：邹平县好生华唯纤维素厂，羧甲基纤维素钠； 温轮胶：美国斯比凯可公司，KELCO-CRETE?:DG-F定优胶； 降失水剂：德州大陆架石油工程技术有限公司，DZJY ; 消泡剂：德州大陆架石油工程技术有限公司，DZX ; 油井水泥：四川嘉华企业（集团）股份有限公司，嘉华G级高抗油井水泥； 水：通用自来水； 其他试剂均为市售。 实施例1 使用原料如下（用量以总重量100份数计）： 有机提粘剂：硬葡聚糖300g，占30份； 无机胶凝剂：碱式氯化铝200g，占20份； 无机增稠剂：微娃498g，占49. 8份； 硼酸 2g，占 0.2 份。 制备方法：将上述四种原料按上述配比混合均匀后，在80°C烘箱中烘干24小时， 即得本专利技术的固井水泥浆用自由液控制剂。 称取500g油井水泥，215g水，0. 5g消泡剂，5g降失水剂，5g上述所得的固井水泥 浆用自由液控制剂。将油井水泥与固井水泥浆用自由液控制剂混合均匀成混合灰；将水、降 失水剂和消泡剂放在混合容器中，搅拌器（青岛海通达专用仪器厂，HTD3070型恒速瓦楞搅 拌机）以低速（4000±200转/分）转动，并在15秒内加完上述油井水泥和固井水泥浆用 自由液控制剂的混合灰，盖上搅拌器的盖子，并在高速（12000±500转/分）下继续搅拌35 秒，制得自由液测试水泥浆。 实施例2 使用原料如下（用量以总重量100份数计）： 有机提粘剂：黄原胶50g，占5份；硬葡聚糖350g，占35份； 无机胶凝剂：碱式氯化铝200g，占20份； 无机增稠剂：微娃399g，占39. 9份； 硼酸 lg，占 0· 1 份。 制备方法：将上述四种原料按上述配比混合均匀后，在80°C烘箱中烘干24小时， 即得本专利技术的固井水泥浆用自由液控制剂。 称取500g油井水泥，215g水，0. 5g消泡剂，5g降失水剂，5g上述所得的固井水泥 浆用自由液控制剂。将油井水泥与固井水泥浆用自由液控制剂混合均匀成混合灰；将水、 降失水剂和消泡剂放在混合容器中，搅拌器以低速（4000±200转/分）转动，并在15秒内 加完上述油井水泥和固井水泥浆用自由液控制剂的混合灰，盖上搅拌器的盖子，并在高速 (12000±500转/分）下继续搅拌35秒，制得自由液测试水泥浆。 实施例3 使用原料如下（用量以总重量100份数计）： 有机提粘剂：羧甲基纤维素钠300g，占30份；温轮胶200g，占20份； 无机胶凝剂：碱式氯化铝100g，占10份； 无机增稠剂：粉煤灰100g，占10份，微硅297g，占29. 7份； 硼酸 3g，占 0.3 份。 制备方法：将上述四种原料按上述配比混合均匀后，在80°C烘箱中烘干24小时， 即得本专利技术的固井水泥浆用自由液控制剂。 称取500g油井水泥，215g水，0. 5g消泡剂，5g降失水剂，10g上述所得的固井水泥 浆用自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固井水泥浆用自由液控制剂，包含有共混的以下组分：以总重量100份数计，有机提粘剂30～50份、无机胶凝剂10～30份、无机增稠剂29～50份、交联剂0.1～0.3份；所述有机提粘剂选自羧甲基纤维素钠、黄原胶、硬葡聚糖、温轮胶中的至少一种；所述无机胶凝剂选自碱式氯化铝、偏硅酸钠中的至少一种；所述无机增稠剂选自粉煤灰、微硅中的至少一种；所述交联剂为硼酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张明昌，刘学鹏，杨龙杰，方春飞，张林海，黄金营，刘伟，周仕明，汪晓静，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11