能很好地控制滤失量的水泥浆制造技术

本发明专利技术涉及油井之类注水泥用的能很好地控制滤失量的水泥浆，其特点在于水泥浆的混合液体是一种用至少一种表面活性剂稳定的水包油乳状液。Ａ６１Ｋ３１／４９５，Ａ６１Ｋ３１／５４（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能很好地控制滤失量的水泥浆。详细地说，本专利技术涉及油井、天然气井、水井、地热井等注水泥用的水泥浆。本专利技术的水泥浆供油井之类注水泥用是很有利的，供地热井、水井或天然气井注水泥用也是有利的。本专利申请尤其涉及油井的注水泥。本专利技术提出新的水泥浆，用这种水泥浆注水泥时，渗入可渗透地下地层的滤失量可减少到最低程度。油井注水泥的第一步是制备水泥浆(水泥、水和多种添加剂的混合物)，接着在压力下将该混合物注入套管周围的环状空间。注水泥的第一个目的是防止液体在不同的地质层系之间流动，其次是固定套管并使其加固，最后是防止腐蚀。要使注水泥取得很好的效果，必须控制注入的水泥浆中的液体朝多孔地层方向的流动。首先，在注入水泥浆的动态阶段，水泥浆的滤失会使水泥浆的密度改变，从而使其粘度增加和稠化时间缩短。这会危及注水泥作业。其次，在静态阶段，即注水泥后的等候期，过多的滤失也是不利的，因为这会形成“滤饼”，阻塞环状空间，限制静压的传递。这样在某些地层中所含的高压气体便会经水泥浆迁移，在不同的地质层系之间形成“渠道”，甚至通到地面(这就是气体串槽)。而且，由于滤入地层中的液体可能含有添加剂或碎屑，这会损害某些敏感地带。以前采用的控制水泥浆滤失量的方法是加入各种添加剂。特别是用很多水溶性聚合物作油井注水泥时控制滤失量的添加剂。这类聚合物有纤维素衍生物(羟乙基纤维素，羧甲基羟乙基纤维素)，由酰胺单体或丙烯酸单体或磺化单体、乙烯基吡咯烷酮或季铵盐合成而得的共聚物或三元共聚物。虽然这些聚合物在水泥浆中所起的作用各异，但它们都是可溶聚合物，因此都具有其本性所带来的相同的缺点，它们会吸附在水泥颗粒的表面，从而改变水泥浆的稠化时间、“游离水分”和流变参数等基本特性并影响与水泥表面相互作用的其它添加剂(如缓凝剂)的作用，或受这些添加剂作用的影响。正因为这样，尽管法国专利申请第2540098和2570071号中已描述了聚合物基体系，仍需要有能更好地控制滤失量、且与水泥颗粒的相互作用有限并能提供更广泛的用途的新体系。本专利技术就提出了这种体系。本专利技术是解决滤失量控制问题的独创的方法。本专利技术所涉及的水泥浆的特点不仅在于系用新的控制滤失量的添加剂，而且还在于水泥浆的混合液体是一种用至少一种表面活性剂稳定的水包油乳状液。使用这种乳状液能产生所要求的效果。该乳状液的油/水比为5-50%(重量)。业已证明，油的用量必须足以使水泥颗粒之间的油/水界面的毛细管作用能大大减少液体滤过水泥块。显然，这是一种独创的方法。以上和本申请书全文及权利要求书所使用的“油”这一术语是指任何不与水混溶的液体，特别是链烷烃、异链烷烃和芳香烃;萘衍生物;沥青;瓦斯油;石油和甚至硅油以及这些化合物的混合物。这些产品都是专业人员所熟知的。表面活性剂的用量要足以保证乳状液稳定。这种乳状液中表面活性剂的用量一般为油的用量的1-20%(重量)。表面活性剂可选自亲水亲油平衡值(HLB)为8-20的任何阴离子乳化剂、阳离子乳化剂或非离子乳化剂，HLB的选择取决于要乳化的油的性质和使用条件。如果该化合物要在高温下使用，其HLB宜取上述范围的上部。阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂可以单独使用或与非离子表面活性剂一起使用。同样，用于本专利技术的水泥浆的水包油乳状液可单用非离子表面活性剂使之稳定或用非离子表面活性剂与离子(阳离子或阴离子)表面活性剂一起使之稳定。有经验的专业人员都知道，表面活性剂一般都不是用纯的，而是用同种产物的混合物。例如，阴离子表面活性剂可选自链长约为8-14个碳原子的脂肪酸盐;带C10-C16的烷基硫酸盐;带C8-14烷基的烷基苯磺酸盐;乙氧化苯酚硫酸盐或一磷酸盐或二磷酸盐。由于水泥的间隙水的pH值高，阳离子表面活性剂为季铵型，如带C4-20烷基的烷基三甲基铵、烷基二甲苄基铵或二烷基二甲基铵的氯化物或溴化物。非离子表面活性剂可选自乙氧化烷基酚和乙氧基脂肪族醇。由于表面活性剂的HLB必须为8-20，因此烷基酚或脂肪族醇在含4-50环氧乙烷基的疏水部分中必须有6-20个碳原子。这种表面活性剂都是普通的，是专家们所熟悉的。本专利技术在水泥浆中用水包油乳状液作混合液体能使滤失量减少，如下面的实施例所示。而且，使用这种乳状液决不排除使用其它添加剂。例如，本专利技术的水泥浆也可含传统的添加剂如阻泡剂、速凝剂或缓凝剂、减重剂、增重剂等。此外，已证明本专利技术的水泥浆在下述严峻条件下使用时是有效的-温度高达200℃(392°F);-含盐环境，盐的浓度可达37%(饱和);-密度，含少量或大量体积的水，含减重剂或增重剂;-含高浓度的缓凝剂。通过研究以下的实施例可以更好地了解本专利技术的其它特点和优点。这些实施例是按照API10标准用去离子水在试验室进行试验的。实施例1按照API(美国石油学会)标准(API10)用Dyckerhoff G级热带水泥制备密度为1.89克/厘米3(15.8ppg(磅/加伦))的水泥浆。水泥浆含有17.76升/吨(0.2加伦/袋水泥)传统添加剂(萘磺酸与甲醛的缩合产物的钠盐，PNS)，并用本专利技术的水包油乳状液制备而得。在本实施例和以下的实施例中，乳状液均指用来制备水泥浆的水与油和表面活性剂的混合产物。它有异链烷烃油基(EXXON CHEMICAL公司销售的ISOPAR L)，并含下面三种表面活性剂(S1，S2或S3)中的一种表面活性剂-S1为聚氧乙烯壬基酚醚硫酸盐(30OE)-S2聚氧乙烯壬基酚醚(10OE)-S3为乙氧化C-13脂肪族醇(6OE)在25℃(77°F)下ISOPARL油的粘度为1.34CP(或mpa-s)。滤失量和流变参数是在25℃(77°F)下按照API10标准测定结果列于表1中 用三种表面活性剂(S1、S2和S3)得到了值得注意的结果。实施例2表2说明油的用量的影响。所用的水泥浆与实施例1相同，并实用S1表面活性剂和不同的水包油乳状液，乳状液中ISOPARL油所占的百分数是不同的(分别为10，20，30%)。表中的第2栏表示水泥浆中所有的水与水泥的重量比。最后一栏表示所试验的三种水泥浆中的两种水泥浆的稠化时间。试验值有很大的差异，这是由于这两种水泥浆中所用的水的数量是不同的。 结果表明滤失量的控制情况是很好的，即使在油的用量很少(10%)的情况下也是如此。实施例3同样，表3表明用S2表面活性剂和富水乳状液也能得到很好的结果。 实施例4可用不同的油制备本专利技术的乳状液。表4所示为-用实施例1的异构链烷烃ISOPARL所得的结果。-用另一种粘度更大的异构链烷烃油(在25℃(77°F)下的粘度为7.45cp)(EXXONCHEMICAL公司制造的ISOPARV)得到的结果。-用一种芳香油(EXXONCHEMICAL公司制造的ACTAEL400)得到的结果-用标准柴油得到的结果 用以上四种油进行试验都得到很好的结果。实施例5表5所示为在25、60、85、120和150℃下测得的滤失量;在25、60和85℃下测得的流变参数以及在25、85、120和150℃下测得的稠化时间，所用的水泥浆与实施例2所用的低温用水泥浆相似，在水泥浆中加入了硅粉和耐高温缓凝剂。 实施例6表6表示，密度为1.89g/cm3(15.8ppg)和1.56g/cm3(13.0ppg)的水泥浆在25本文档来自技高网...

【技术保护点】
供油井等注水泥用的能很好地控制滤失量的水泥浆，其特征在于其混合液体是一种用至少一种表面活性剂稳定的水包油乳状液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：琼弗朗克斯贝尔特，贝尔卡赛姆布撒拉，
申请(专利权)人：帕姆普泰克公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]