一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系及其制法和应用制造技术

本发明专利技术涉及油气井固井领域的一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系及其制法和应用。所述的固井防漏堵漏水泥浆体系，包含重量份数计的以下组分：油井水泥100份，温敏记忆膨胀球0.1～5份；温敏记忆膨胀网0.5～10份；刚性颗粒0～8份；高温悬浮稳定剂5～40份；水75～135份；所述基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系的体系密度在1.20～1.50g/cm3可调，水泥浆综合性能优良，应用温度在90～150℃温度时0.5～6mm裂缝承压不小于6MPa，为恶性漏失地层固井提供具有优良防漏堵漏效果的水泥浆体系，实现水泥浆返高达到设计井深，提高固井质量。提高固井质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系及其制法和应用


[0001]本专利技术涉及油气井固井领域，更进一步说，涉及一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系及其制法和应用。

技术介绍

[0002]钻完井过程中，由于地层裂缝、孔洞发育，地层承压能力低，固井过程中极易发生固井液漏失，甚至失返，导致水泥浆返高不足，严重影响固井质量，增加补救作业成本。而针对固井漏失，在提高低压易漏层承压能力的基础上，通过优化水泥浆防漏堵漏性能而防止固井漏失显得尤为重要。防漏堵漏性能优异的水泥浆体系，若能实现不承压固井，则可大大降低钻完井作业成本。目前常用的防漏堵漏水泥浆体系主要有以下几种：
[0003](1)低密度水泥浆
[0004]低密度水泥浆通常是掺混一定量的低密度减轻材料，常用的低密度减轻材料为粉煤灰、3M高抗挤玻璃微珠等。国外斯伦贝谢公司研发了多套低密度水泥浆体系，包括Ultra liteCRETE超低密度水泥浆，密度0.9-1.04g/cm3；LiteCRETE低密度水泥浆，密度1.04-1.44g/cm3；LiteCRETE HP抗高压低密度水泥浆，密度1.44-1.56g/cm3。国内中石化工程院的DFS复合低密度水泥浆体系和高抗挤微珠低密度水泥浆体系，密度1.15-1.65g/cm3；中石化胜利油田开发1.25-1.50g/cm3微硅-漂珠复合低密度水泥浆体系；中石油大港钻井公司开发1.30-1.50g/cm3的高强超低密度水泥浆体系等等。低密度水泥浆本身只能降低液柱压力，其本身不具备堵漏能力。r/>[0005](2)纤维防漏水泥浆
[0006]水泥浆堵漏主要在常规水泥浆中加入纤维和极小颗粒物进行固井防漏堵漏。国外公司具有代表性的如斯伦贝谢公司的CemNET纤维堵漏水泥浆。中石化工程院以高强有机聚合物单丝短纤维作为堵漏材料，通过向水泥浆中添加5mm和10mm的复配纤维增强水泥浆的堵漏性能。但纤维堵漏水泥浆由于缺乏架桥和支撑结构，效果不好，不能杜绝固井过程中的漏失发生。其次，纤维尺寸有限制，过长易堵塞水泥车滤网，影响安全施工。另外，长纤维易团聚不能干混，只能人工抛撒，加量难以保证，抛洒均一性不好。
[0007](3)触变防漏水泥浆
[0008]触变防漏水泥浆是利用水泥浆的触变特特性实现防漏性能，当水泥浆到达漏失层位后泵送速度降低，剪切速率降低，水泥浆变稠凝固，防止逆流回落或地层流体的涌入。BJ公司研制出一种触变水泥浆，其是把水泥和压裂液混合在一起，在井下条件下，胶联水泥具有压裂液的特性，替入井下后可以迅速凝固。哈里伯顿Sentinelcem
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水泥是一种可在漏失层位快速生成凝胶结构的低密度流体。其初期黏度低，利用下部钻具组合很容易泵送至漏层深部，而后通过流速降低实现增稠凝固，实现防漏。但触变水泥浆施工风险高，一般不适用于深井防漏固井。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系。具体地说涉及一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系及其制备方法和应用。本专利技术提供了一种油气井固井领域用水泥浆体系，防止低压易漏层固井过程中水泥浆漏失，预防水泥浆返高不足。
[0010]本专利技术所述的一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系特点在于，体系密度在1.20～1.50g/cm3可调，水泥浆综合性能优良，应用温度在90～150℃温度时0.5～6mm裂缝承压不小于6MPa，为恶性漏失地层固井提供具有优良防漏堵漏效果的水泥浆体系，实现水泥浆返高达到设计井深，提高固井质量。
[0011]本专利技术目的之一是提供一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系，可包含重量份数计的以下组分：
[0012]油井水泥100份，
[0013]温敏记忆膨胀球0.1～5份，优选0.1～1.5份；
[0014]温敏记忆膨胀网0.5-10份，优选0.5～6份；
[0015]刚性颗粒0～8份，优选为0.5～6份，优选1～3份；
[0016]高温悬浮稳定剂5～40份，优选10～35份；
[0017]水75～135份。
[0018]其中，所述刚性颗粒，在裂缝宽度＞3mm时必须添加；裂缝宽度1～3mm时建议添加；裂缝宽度＜1mm时可以不加。
[0019]优选地，
[0020]针对小于3mm裂缝，所述温敏记忆膨胀网与温敏记忆膨胀球的重量比例为(1.5～7):1；
[0021]针对3～6mm裂缝，所述的温敏膨胀网、刚性颗粒、温敏记忆膨胀球三者的重量比例为：温敏记忆膨胀网与刚性颗粒比例为(1.5～3):1，温敏记忆膨胀网与温敏记忆膨胀球比例为(2～7):1。
[0022]所述水泥可为G级油井水泥，优选为G级高抗硫酸盐油井水泥。
[0023]所述温敏记忆膨胀网可选自环氧树脂、聚苯乙烯、聚己内酯、聚氨酯、外消旋聚乳酸、全氟磺酸离子聚合物、聚乙烯、聚异戊二烯、聚酰胺中的一种或多种；其经过固化成型、压缩定型后形成常温下约为(0.8-1.2)mm
×
(0.8-1.2)mm
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(0.8-1.2)mm的小颗粒，待温度升高至记忆温度(60～90℃)后，可恢复至记忆形变状态为(0.8-1.2)mm
×
(0.8-1.2)mm
×
(5-15)mm的长方体纤维网。所述温敏记忆膨胀网可耐温150℃。所述温敏记忆纤维网在回复至记忆形态后可覆盖在裂缝之上形成防漏层，增强水泥浆防漏堵漏性能。
[0024]具体地，所述温敏记忆膨胀网制备方法可包括以下步骤：首先将温敏性形状记忆材料放置于加热平台上(例如：硫化机加热平台)，设定加热平台温度为120～130℃，加热约3～4min；然后将温敏记忆材料压缩至1mm厚度，随后冷却至室温使温敏记忆材料定型至1mm，然后再采用橡胶切粒机按照1mm宽
×
10mm长的程序进行切粒，即得到(0.8-1.2)mm
×
(0.8-1.2)mm
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(0.8-1.2)mm小颗粒温敏记忆膨胀网。待温度升高至记忆温度后，温敏记忆膨胀网可恢复至记忆形变状态为(0.8-1.2)mm
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(0.8-1.2)mm
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(5-15)mm的长方体纤维网。和/或，
[0025]所述温敏记忆膨胀球可选自环氧树脂、聚苯乙烯、聚己内酯、聚氨酯、外消旋聚乳酸、全氟磺酸离子聚合物、聚乙烯、聚异戊二烯、聚酰胺中的一种或多种；其经过固化成型、压缩定型后形成常温下平均直径约(0.8-1.2)mm的球型颗粒，待温度升高至记忆温度(60～90℃)后，可恢复至记忆形变状态为直径1.5-4.5mm的球型颗粒。所述温敏记忆膨胀球耐温150℃。所述温敏记忆膨胀球再回复至记忆状形态后可充填于裂缝、纤维网中，增强防漏层致密性，进一步提高水泥浆防漏性能。和/或，
[0026]所述刚性颗粒可为橡胶粒、贝壳、蛭石、核桃壳、空心陶粒、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系，包含重量份数计的以下组分：油井水泥100份，温敏记忆膨胀球0.1～5份，优选0.1～1.5份；温敏记忆膨胀网0.5～10份，优选0.5～6份；刚性颗粒0～8份，优选为0.5～6份；高温悬浮稳定剂5～40份，优选10～35份；水75～135份。2.根据权利要求1所述的基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系，其特征在于：所述油井水泥为G级油井水泥，优选为G级高抗硫酸盐油井水泥；和/或，所述高温悬浮稳定剂选自黄原胶、瓜尔胶、微硅、膨润土的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系，其特征在于：所述温敏记忆膨胀网的材质选自环氧树脂、聚苯乙烯、聚己内酯、聚氨酯、外消旋聚乳酸、全氟磺酸离子聚合物、聚乙烯、聚异戊二烯、聚酰胺中的一种或多种；和/或，所述温敏记忆膨胀网为(0.8～1.2)mm
×
(0.8～1.2)mm
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(0.8～1.2)mm的颗粒，待温度升高至记忆温度后，可恢复至记忆形变状态为(0.8～1.2)mm
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(0.8～1.2)mm
×
(5～15)mm的长方体纤维网；优选地，所述记忆温度选自60～90℃。4.根据权利要求1所述的基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系，其特征在于：所述温敏记忆膨胀球的材质选自环氧树脂、聚苯乙烯、聚己内酯、聚氨酯、外消旋聚乳酸、全氟磺酸离子聚合物、聚乙烯、聚异戊二烯、聚酰胺中的一种或多种；和/或，所述温敏记忆膨胀球为平均直径为0.8～1.2mm的球型颗粒，待温度升高至记忆温度后，可恢复至记忆形变状态为直径1.5～4.5mm的球型颗粒；优选地，所述记忆温度选自60～90℃。5.根据权利要求1所述的基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系，其特征在于：所述刚性颗粒为橡胶粒、贝壳、蛭石、核桃壳、空心陶粒、沥青中的一种或多种；优选地，所述刚性颗粒的粒径为2～4mm。6.根据权利要求1所述的基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系，其特征在于包含刚性无机纤维；其中，以所述的油井水泥的用量为100重量份数计，所述刚性无机纤维的用量为0.5～5份，优选0.5～2份；和/或，所述刚性无机纤维为矿物纤维，矿物纤维的长度为3～5m。
7.根据权利要求1所述的基于温敏记忆聚合物的固井防漏堵漏水泥浆体系，其特征在于包含柔性有机纤维；其中，以所述的油井水泥的用量为100重量份数计，所述柔性有机纤维的用量为0.05～0.5重量份，优选0.05～0.2重量份；和/或，所述柔性有机纤维为聚丙烯纤维、PVA纤维、聚丙烯腈纤维中的至少一种；优选地，所述柔性有机纤维的纤维长度为5～10mm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：高元，杨广国，彭金龙，桑来玉，李全双，刘仍光，王洁文，
申请(专利权)人：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：