一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆制造技术

本发明专利技术公开了一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～65份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子

【技术实现步骤摘要】
一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆


[0001]本专利技术涉及一种亲油性水泥浆，具体涉及一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆。

技术介绍

[0002]在钻井工程中，固井在其中占有重要地位，水泥环是否能对地层的封隔作用将影响后续钻井作业的顺利进行，影响油气井的建井周期和建井成本，甚至影响整个区块的勘探、开发。在川庆、克拉玛依等地，钻井时常遭遇页岩层，由于页岩水敏性强且井壁不稳定，相对于水基钻井液来说，油基钻井液具有抑制性强、润滑性好的特点，且有利于保持页岩井壁稳定，所以现场常使用油基钻井液。但是，油基钻井液粘度高，固相含量多，对井壁及套管的吸附性较强，在钻井后可能大量滞留油基钻井液在一二界面上，形成油膜或含油泥饼。
[0003]目前，油基钻井液条件下固井中，均采用含表面活性剂的前置液对井筒进行冲洗，通过表面活性剂溶胀、润湿反转、乳化分散等作用清除套管、井壁上附着的油基钻井液和油膜。国内外学者已研制出高效前置液用于冲洗油基钻井液，如Seyyed等研发了一种由表面活性剂、润湿剂和流型调节剂组成的隔离液，对油基钻井液冲洗效果较好(Optimization of Cement Spacer System for Zonal Isolation in High
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Pressure High Temperature Wells[R].SPE Journal；https://doi.org/10.2118/171282
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MS)；沙特阿拉伯石油公司专利技术了一种隔离液用添加剂(专利申请号：201280050102.3)，由磺甲基化单宁和乙氧基化醇表面活性剂组成，可以有效清除油基钻井液；中国专利技术专利CN02148985.8，公开了油基泥浆冲洗液及其制备方法，由氢氧化钠、乙二胺四乙酸、油酸、有机硅消泡剂和表面活性剂(十二烷基硫酸钠和烷基脂肪醇聚氧乙烯醚)组成的冲洗液，具有隔开钻井液和水泥浆的作用，防止接触污染，更有效的冲净二界面，使水泥浆不发生絮凝、闪凝现象，可有效解决油基钻井液带来的胶结质量差等问题。但是，由于页岩气水平井水平段越来越长(＞1500m)，长水平段中隔离液用量有限，冲洗和润湿效率随顶替距离增加会下降，仍然存在被油基钻井液污染的一二界面。水泥浆顶替到位后，滞留在套管和井壁上的油膜和油基钻井液会阻碍水泥环的胶结，导致界面形成间隙，造成后期流体沿界面窜流，如何解决界面含油条件下的水泥环胶结与密封性能是关键。
[0004]目前，尚不存在具有亲油效果的水泥浆，只能依赖前置液改变界面的润湿性，局限性太大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，解决了现有水泥浆不具有亲油性的问题，该水泥浆具有亲油能力，实现水泥环与含油固井一二界面的良好胶结，还能克服只使用前置液使界面达到润湿反转的不足做法，大大提高油基钻井液条件下水泥环的封隔效果，减少对前置液性能的依赖。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水
泥浆，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～65份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子
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非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值(表面活性剂的亲水亲油平衡值，HLB＝亲水基的亲水性/亲油基的亲油性)在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～80份密度调节剂、1份分散剂。
[0007]其中，所述阴离子
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非离子型表面活性剂的化学结构式如式(Ⅰ)所示：
[0008][0009]式(Ⅰ)中，R选自C
12
～C
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的饱和烷烃。
[0010]本专利技术的组分中，水泥中添加的两种表面活性剂主要提供亲油作用，其余外加剂为维持水泥基本性能的必须组分，保证水泥体系本身稳定。
[0011]更优选地，所述阴离子
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非离子型表面活性剂的化学结构式中，R为C
12
的饱和直链烷烃。具体地，所述阴离子
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非离子型表面活性剂的制备，为：将脂肪醇聚氧乙烯醚在搅拌下升温至30℃，再加入氨基磺酸作为磺化剂，加入尿素作为催化剂，三者的摩尔比为n(脂肪醇聚氧乙烯醚)：n(氨基磺酸)：n(尿素)＝1：1：0.1，反应时间为90min。待反应结束后，加入0.5mol/L的NaOH溶液中和至pH＝7，即可得到阴离子
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非离子型表面活性剂。
[0012][0013]优选地，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～44份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子
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非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～15份密度调节剂、1份分散剂。
[0014]优选地，所述阴离子或非离子型表面活性剂选自直链烷基苯磺酸(HLB＝11.5，如十二烷基苯磺酸)、十二烷基苯磺酸钠(HLB＝11)、α
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烯基磺酸钠(HLB＝11)、月桂基葡糖苷(HLB＝12～14)、脂肪酸甲酯乙氧基化物(HLB＝14.5)、月桂醇聚氧乙烯醚(HLB＝13)、烷基
酚聚氧乙烯醚(HLB＝12.8)和癸基葡糖苷(HLB＝14～16)中的任意一种。
[0015]优选地，所述密度调节剂选自空心玻璃微珠、粉煤灰、硅藻土、重晶石、铁矿粉和锰矿粉中的任意一种或两种以上。密度调节剂为调节水泥浆密度的外加剂，在特定工况下选择合适的外加剂，其中玻璃微珠、粉煤灰、硅藻土为减轻剂，重晶石和铁矿粉为加重剂。
[0016]优选地，所述强度稳定剂选自二氧化硅粉、纳米二氧化硅和硅溶胶中的任意一种或两种以上。强度稳定剂为含有二氧化硅成分的外加剂，二氧化硅的加入可促进其火山灰反应，促使Ca(OH)2被消耗，水泥加速凝结。
[0017]优选地，所述分散剂选自为甲醛
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丙酮缩聚物、甲醛和聚苯乙烯磺酸盐混合物、六偏磷酸钠中任意一种或两种以上。更优选地，所述甲醛
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丙酮缩聚物为甲醛和丙酮以质量比1：2进行缩聚获得的缩聚物。所述甲醛和聚苯乙烯磺酸盐混合物为甲醛和聚苯乙烯磺酸盐以质量比1：2混合获得的。分散剂可有效改善水泥浆的流变性能，也可提高水泥浆的沉降稳定性，为水泥浆体系不可缺少的外加剂，上述化合物具有良好的提高流体流变性能的作用，具备良好的性能。
[0018]优选地，所述降失水剂选自含酰胺基单体、含羧基单体和含磺酸基单体的三元共聚物，含酰胺基单体、含羧基单体和含磺酸基单体的摩尔比为7.5～8.2：0.8～2：0.8～1.7；其中，所述含酰胺基单体选自丙烯酰胺(AM)、N，N
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二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N
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乙烯基吡咯烷酮(NVP)中的任意一种；所述含羧基单体选自丙烯酸(AA)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，其特征在于，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～65份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子
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非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～80份密度调节剂、1份分散剂；其中，所述阴离子
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非离子型表面活性剂的化学结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，R选自C
12
～C
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的饱和烷烃。2.根据权利要求1所述的亲油性水泥浆，其特征在于，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～44份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子
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非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～15份密度调节剂、1份分散剂。3.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述阴离子或非离子型表面活性剂选自直链烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、α
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烯基磺酸钠、月桂基葡糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物、月桂醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和癸基葡糖苷中的任意一种。4.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述密度调节剂选自空心玻璃微珠、粉煤灰、硅藻土、重晶石、铁矿粉和锰矿粉中的任意一种或两种以上。5.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述强度稳定剂选自二氧化硅粉、纳米二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄盛，周灿，李早元，刘健，孙劲飞，苏东华，李进，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：