一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆制造技术

本发明专利技术提供了一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，主要由油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水组成，其中，采用改性丁苯橡胶与聚丙烯纤维复合而成的增韧剂，以及聚合物胶乳类的改性PVA类降失水剂。本发明专利技术采用上述复合增韧剂和降失水剂，配合胶结增强剂和减阻剂等，使该水泥石脆性低，抗冲击及阻裂效果明显，交变应力作用下依然能保持水泥环完整，满足储气库频繁周期性高压注采。实验结果表明，采用本发明专利技术提供的增韧膨胀水泥浆，在承受100个周期以上的35MPa疲劳试验后，水泥环依然保持完整，各项综合性能良好，能够满足储气库周期性频繁高压注采需要，保证储气库的正常运行。

A toughened and expanded cement slurry for cementing in gas storage

【技术实现步骤摘要】
一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆
本专利技术涉及固井
，尤其涉及一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆。
技术介绍
地下储气库在调峰和保障供气安全方面具有不可替代的作用和明显的优势，因而越来越受到各国的重视。枯竭气藏是最适合建设地下储气库的一种类型，其工作气量约占全球地下储气库总工作气量的78％。气库注采井按至少30年不修井原则进行设计，钻完井施工须以固井为核心。通常，向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业称为固井。储气库井与常规油气井固井不同，须长期承受频繁注采产生的应力变化，油井水泥属水硬性胶凝材料，具有高强度和高脆性，体积收缩在4％以上，水泥环在交变应力条件下很容易产生微裂缝、微环空，会产生气窜和套管带压风险，影响气库运行安全及寿命。目前，一种技术是采用普通固井水泥浆体系，使用早强、微膨胀等外加剂，结合固井工艺优化设计进行储气库固井。这种技术一般未对水泥石在压力、温度变化情况下的力学性能进行考察，显然，其水泥石性能难以保证在储气库长期强注、强采等情况下对密封性的要求。为了克服水泥石的上述缺陷，有些研究者会在水泥浆体系中加入橡胶粉，以增加弹性和膨胀性。比如，申请号为201410638311.0的中国专利文献提供了一种膨胀韧性固井水泥浆及其制备方法。该水泥浆包括以下组分：100重量份水泥、6-14重量份增韧材料、3-80重量份增强材料、8-120重量份密度调节剂、0.5-2.5重量份悬浮稳定剂、20-40重量份高温稳定剂、35-100重量份蒸馏水、0.5-2重量份分散剂、0.5-4重量份降失水剂、0.3-4重量份缓凝剂、0.1-2重量份抑泡剂、0.1-2重量份消泡剂，其中，所述增韧材料为改性丁腈橡胶粉不同粒径的级配混合物。该水泥浆经硬化形成的水泥石具有微膨胀和低弹性模量等特性，但是，该水泥浆中增韧材料加量较大，影响水泥石渗透率，可能引发渗透性气窜，影响气库运行安全及寿命。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，本专利技术提供的水泥浆能改善水泥石脆性，增强变形能力，在频繁高压注采下保持水泥环的完整，从而保证储气库的正常运行。本专利技术提供一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，包括：油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水；所述复合增韧剂由包括改性丁苯橡胶和聚丙烯纤维的物料经混炼制得；所述降失水剂由交联剂和化学交联聚乙烯醇经反应制得。优选地，所述油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水的质量比为100：(3.0～5.0)：(1.0～2.0)：(6.0～8.0)：(0.5～1.0)：(36～44)。优选地，所述增韧膨胀水泥浆还包括：A质量份的调凝剂，0＜A≤2.5。优选地，所述复合增韧剂的制备物料中改性丁苯橡胶与聚丙烯纤维的质量比为100：(3～5)。优选地，所述复合增韧剂的制备物料中聚丙烯纤维长度为3mm～5mm。优选地，所述交联剂与化学交联聚乙烯醇的质量比为1：(4～6)。优选地，所述交联剂为硼酸和醋酸。优选地，所述化学交联聚乙烯醇由聚乙烯醇和丙烯磺酸钠及醋酸经交联反应制得。优选地，所述胶结增强剂为可再分散乳胶粉。优选地，所述减阻剂为丙酮甲醛缩合物类减阻剂。与现有技术相比，本专利技术提供的增韧膨胀水泥浆主要由油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水组成，其中，采用改性丁苯橡胶与聚丙烯纤维复合而成的增韧剂，以及聚合物胶乳类的改性PVA类降失水剂。本专利技术采用上述复合增韧剂和降失水剂，配合胶结增强剂和减阻剂等，能改善水泥石脆性，增强变形能力，使水泥石具有微膨胀、高强度、低弹性模量等特性，显著增加水泥石的抗冲击能力，适用于储气库固井。实验结果表明，采用本专利技术提供的增韧膨胀水泥浆，在承受100个周期以上的35MPa疲劳试验后，水泥环依然保持完整，各项综合性能良好，能够满足储气库周期性频繁高压注采需要，保证储气库的正常运行。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，包括：油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水；所述复合增韧剂由包括改性丁苯橡胶和聚丙烯纤维的物料经混炼制得；所述降失水剂由交联剂和化学交联聚乙烯醇经反应制得。本专利技术提供的储气库固井用增韧膨胀水泥浆能使该水泥石脆性低，抗冲击及阻裂效果明显，交变应力作用下依然能保持水泥环完整，各项综合性能良好，满足储气库频繁周期性高压注采。本专利技术提供的增韧膨胀水泥浆包括油井水泥，其为主要原料之一。在本专利技术的实施例中，所述油井水泥优选为符合GB10238《油井水泥》要求的G级高抗油井水泥，应用性能好。本专利技术以淡水或淡盐水为配浆水，所述淡水即本领域普通的水，不含盐类，可以是生活用水；所述淡盐水含盐量较少，总盐度低于5％。本专利技术对所述淡水的类型没有特殊限制，采用本领域常用的淡水即可。在本专利技术中，所述增韧膨胀水泥浆包括复合增韧剂，其由包括改性丁苯橡胶和聚丙烯纤维的物料经混炼制得。混炼时，本专利技术实施例采用改性丁苯橡胶粉，其为丁苯橡胶粉经表面活化、蚀刻和接枝改性制得的弹性橡胶粉。在本专利技术的实施例中，所述改性丁苯橡胶粉的粒径可为0.15mm～0.18mm；在其他的实施例中，所述改性丁苯橡胶粉的粒径可为0.18mm～0.25mm；在另外的实施例中，所述改性丁苯橡胶粉的粒径可为0.12mm～0.16mm。在本专利技术中，所述复合增韧剂的制备物料中聚丙烯纤维长度优选为3mm～5mm。本专利技术实施例所用的聚丙烯纤维为束状单丝，纤维直径可为31μm，长度优选为3mm。在其他的实施例中，所述聚丙烯纤维长度可为5mm。所述复合增韧剂的制备物料中，所述改性丁苯橡胶与聚丙烯纤维的质量比为100：(3～5)。在本专利技术的实施例中，所述改性丁苯橡胶粉和聚丙烯纤维的质量比优选为100:(3～5)。在本专利技术中，所述复合增韧剂优选为濮阳市明化化工有限公司市售的M-91S型号的产品。本专利技术提供的增韧膨胀水泥浆包括降失水剂，其由交联剂和化学交联聚乙烯醇经反应制得。所述化学交联聚乙烯醇可称为改性聚乙烯醇、改性PVA；所述降失水剂即为聚合物胶乳类的改性PVA类降失水剂。在本专利技术的实施例中，所述改性聚乙烯醇由聚乙烯醇和丙烯磺酸钠及醋酸经交联反应制得，优选为化学交联的聚乙烯醇1788，更优选为10％丙烯磺酸钠和2％醋酸化学改性的聚乙烯醇1788。具体优选地，将聚乙烯醇1788溶于水，在70℃下加入10％(占聚乙烯醇质量)的丙烯磺酸钠及2％(占聚乙烯醇质量)的醋酸反应，即成改性聚乙烯醇。在本专利技术的实施例中，所述交联剂为硼酸和醋酸。在本专利技术的实施例中，所述改性聚乙烯醇和交联剂的质量比为(4～6):1。在本专利技术的实施例中，所述降失水剂可为濮阳市明华化工有限公司提供的M-89L型号的产品。本专利技术提供的储气库固井用增韧膨胀水泥浆的制备原料包括胶结增强剂；所述胶结增强剂优选为可(再)分散乳胶粉，具有极突出的粘结强度等特性。所述可再分散乳胶粉分为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，包括：油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水；所述复合增韧剂由包括改性丁苯橡胶和聚丙烯纤维的物料经混炼制得；所述降失水剂由交联剂和化学交联聚乙烯醇经反应制得。

【技术特征摘要】
1.一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，包括：油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水；所述复合增韧剂由包括改性丁苯橡胶和聚丙烯纤维的物料经混炼制得；所述降失水剂由交联剂和化学交联聚乙烯醇经反应制得。2.根据权利要求1所述的增韧膨胀水泥浆，其特征在于，所述油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水的质量比为100：(3.0～5.0)：(1.0～2.0)：(6.0～8.0)：(0.5～1.0)：(36～44)。3.根据权利要求2所述的增韧膨胀水泥浆，其特征在于，所述增韧膨胀水泥浆还包括：A质量份的调凝剂，0＜A≤2.5。4.根据权利要求1～3中任一项所述的增韧膨胀水泥浆，其特征在于，所述复合增韧剂的制备物料中改性丁苯橡胶与聚丙烯纤维的质量比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀玲，李艳，李社坤，任文亮，孙丽，李光辉，刘卫军，周战云，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司固井公司，
类型：发明
国别省市：北京,11