一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆及其制备方法和应用，所述用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，包含重量份数计的以下组分：油井水泥100份，粉煤灰5～35份，硅灰0～50份，减水剂0.5～4份，疏水絮凝剂2～8份，水55～100份。本发明专利技术所公开的用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆具有优异的抗水分散特性，配制的水泥浆密度在1.4～1.7g/cm3，初始稠度低于30Bc，满足现场泵注需求，水泥浆在80～160℃情况下的稠化时间在3

【技术实现步骤摘要】
一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钻井
，更进一步说，涉及一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]据统计，全世界井漏发生率约占总井数的百分之二十到百分之二十五，全球石油行业中每年因为井漏而耗费的资金高达数十亿美元；井漏不仅浪费大量钻井时间，损失大量材料和钻井液，而且还可能引起井喷、井塌、卡钻等一系列复杂事故，甚至可能导致整个井眼报废，造成重大经济损失。而其中因含水漏失层漏失、地下水层暗河漏失造成的恶性井漏，一直是个世界级难题。
[0003]含水漏层通常与地下潜流或暗河连通，地下水十分活跃，所发生的井漏漏速快、漏失量大，往往很难处理。因为堵漏浆液一般为水基体系，与水的亲和度好，当堵漏浆进入地层时不可避免的与水相混，堵漏浆则很容易被稀释或者随水流运移，直接结果是：
⑴
冲稀使堵漏浆粘度下降，堵漏材料浓度降低，在压力作用下容易流走，难以滞留堆集在漏层内的入口附近；
⑵
对于固结堵漏浆来说，堵漏液冲稀后难以凝结固化，或凝结强度大大降低，难以支撑泥浆的破坏作用，从而使堵漏失败。(3)如果地层水有流动水，在水流的作用下，堵漏浆将很快被地层水带走，形成不了封堵墙，导致堵漏失败。含水地层，尤其是含流动水地层的堵漏一直未得到很好的解决。
[0004]西南石油大学曾用智能凝胶与水泥浆配合使用，取得了一定的成功案例，其主要特点是使用ZND系列智能凝胶的高粘度和不易被水冲稀的特性，把水泥浆与地层水隔绝开，不影响水泥浆的正常稠化与固结，但是由于地层裂缝通道和地层水的复杂多变特性，当ZND凝胶不能完全阻隔地层水和水泥浆接触时，堵漏极易失败。
[0005]建筑混凝土行业水下作业现场常使用水下不分散水泥或水下不分散混凝土进行施工，其能够在水中直接浇筑，不易发生分散和离析，保证浇筑混凝土的质量和强度，其核心是在普通混凝土中添加一种水溶性高分子化合物，一般称为絮凝剂或抗分散剂，利用其长链高分子相互吸引、交叉，形成具有较强吸附能力的网状结构，把水泥颗粒吸附在一起，即使遇水冲释也能很好保持黏聚状态，从而具有水下不分散效果。由于常规的水不分散剂在高温情况下效能大幅度降低，目前混凝土行业的水下不分散混凝土技术还没有应用到石油井下的堵漏作业中。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，尤其是高温高压条件下含水漏失层堵漏浆特别是水泥浆被水流冲稀而导致堵漏失败的问题，本专利技术提出一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆。具体地说涉及一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆及其制备方法和应用。本专利技术所述的用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆具优异抗水分散特性，并具有优异的抗高温性能，能在高温条件下仍保持良好的水下不分散性能，不易被水冲稀，水泥浆流动性好，
稠化时间可调，发生终凝后能在较短时间内固化成高强度的水泥石，能极大提高井下水层堵漏成功率。
[0007]本专利技术目的之一是提供一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，该用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆由包含水，油井水泥，粉煤灰，硅灰，减水剂，疏水絮凝剂等组成。
[0008]具体地，
[0009]所述用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，可包含重量份数计的以下组分：
[0010][0011][0012]其中，
[0013]所述油井水泥可选自G级油井水泥。
[0014]所述的G级油井水泥，粉煤灰，硅灰均为石油固井行业常用的材料，市场上容易购得。
[0015]所述的减水剂可为磺化醛酮缩合物(如河南卫辉市化工有限公司生产的USZ，或者如中石化石油工程技术研究院生产的DZS)或萘系分散剂中的至少一种，可减少水泥浆配制用水，或提高水泥浆的流动性。
[0016]所述粉煤灰的粒径可为0.5～300μm；和/或，
[0017]所述硅灰的粒径可为0.1～0.3μm。以所述油井水泥的用量为100重量份数计，所述硅灰的用量可为0～50份，优选5～45份，更优选8～30份。具体可根据实际情况进行调节。
[0018]所述的钻井堵漏用水泥浆的密度可比水层当量压力梯度高0.1～0.3。
[0019]在一些优选的具体实施方式中，所述用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，还可包含增强剂，以所述油井水泥的用量为100重量份数计，所述增强剂的用量可为0.5～8重量份，优选为1～8重量份；所述的增强剂可选自为提高水泥浆水化强度而使用的三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝等中的至少一种。增强剂用量可根据疏水剂的用量和稠化时间要求而进行调节。
[0020]在一些优选的具体实施方式中，所述用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，还可包含消泡剂，以所述油井水泥的用量为100重量份数计，所述消泡剂的用量可为0
‑
0.5重量份，优选为0.05
‑
0.3重量份。所述消泡剂可选自聚醚类消泡剂、有机硅消泡剂、三丁酯消泡剂中的至少一种。
[0021]在一些优选的具体实施方式中，所述用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，还可包含密度调节剂，以所述油井水泥的用量为100重量份数计，所述密度调节剂的用量可为0～30重量份，优选为0～18重量份；所述密度调节剂可为减轻剂；所述减轻剂选自膨胀珍珠岩、高炉矿渣、空心玻璃微珠等本领域常规种类中的至少一种。所述密度调节剂的具体用量可
根据实际需要进行调节。
[0022]在一些优选的具体实施方式中，所述疏水絮凝剂，可包含无机物粉末和有机物粉末的混合物；所述无机物粉末的重量可为有机物粉末重量的25～50％，优选为30～40％；
[0023]优选地，所述无机物粉末和有机物粉末的平均粒径均为100～500目，优选为200～400目；更优选为200～300目；
[0024]优选地，所述无机物粉末可选自碳酸钙、粉煤灰、膨润土或二氧化硅中的至少一种，更优选为碳酸钙和二氧化硅中的至少一种；
[0025]所述有机物粉末来自有机聚合物；所述的有机聚合物是采用N
‑
乙烯基酰胺类单体、丙烯酰胺类单体、含乙烯基的磺酸单体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酸酯类单体在内的组分在高分子聚合物溶液中单体聚合反应得到；具体地，所述有机聚合物可由包含重量百分比计的以下组分聚合而得：
[0026]N
‑
乙烯基酰胺类单体5～40％，优选7～30％；
[0027]丙烯酰胺类单体4～30％，优选4～20％；
[0028]含乙烯基的磺酸单体40～85％，优选50～70％；
[0029]丙烯酸类单体2～20％，优选2～10％；
[0030]甲基丙烯酸酯类单体1～30％，优选10～25％。
[0031]其中，
[0032]所述N
‑
乙烯基酰胺类单体具体可选自N
‑
乙烯基甲酰胺、N
‑
乙烯基乙酰胺或N
‑
甲基
‑
N
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，包含重量份数计的以下组分：2.根据权利要求1所述的一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，其特征在于包含增强剂，以所述油井水泥的用量为100重量份数计，所述增强剂的用量为0.5～8重量份，优选为1～8重量份；所述的增强剂选自三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、硫酸铝中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，其特征在于包含消泡剂，以所述油井水泥的用量为100重量份数计，所述消泡剂的用量为0
‑
0.5重量份，优选为0.05
‑
0.3重量份；所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、有机硅消泡剂、三丁酯消泡剂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，其特征在于包含密度调节剂；以所述油井水泥的用量为100重量份数计，所述密度调节剂的用量为0～30份，优选范围0
‑
18份；所述密度调节剂优选为减轻剂；所述减轻剂选自膨胀珍珠岩、高炉矿渣、空心玻璃微珠中的至少一种；和/或，所述油井水泥选自G级油井水泥。5.根据权利要求1所述的一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，其特征在于：所述粉煤灰的粒径为0.5～300μm；和/或，所述硅灰的粒径为0.1～0.3μm；和/或，所述减水剂为磺化醛酮缩合物或萘系分散剂中的至少一种。6.根据权利要求1～5之任一项所述的一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，其特征在于：所述疏水絮凝剂，包含无机物粉末和有机物粉末的混合物；所述无机物粉末的重量为有机物粉末重量的25～50％，优选为30～40％；优选地，所述无机物粉末和有机物粉末的平均粒径均为100～500目，优选为200～400目；优选地，所述无机物粉末选自碳酸钙、粉煤灰、膨润土或二氧化硅中的至少一种，更优选为碳酸钙和二氧化硅中的至少一种；所述有机物粉末来自有机聚合物；所述有机聚合物由包含重量百分比计的以下组分聚合而得：N
‑
乙烯基酰胺类单体5～40％，优选7～30％；
丙烯酰胺类单体4～30％，优选4～20％；含乙烯基的磺酸单体40～85％，优选50～70％；丙烯酸类单体2～20％，优选2～10％；甲基丙烯酸酯类单体1～30％，优选10～25％。7.根据权利要求6所述的一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，其特征在于：所述的N
‑
乙烯基酰胺类单体选自N
‑
乙烯基甲酰胺、N
‑
乙烯基乙酰胺或N
‑
甲基
‑
N
‑
乙烯基乙酰胺中的至少一种；和/或，所述的丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基丙烯酰或N,N
‑
二乙基丙烯酰胺中的至少一种。8.根据权利要求6所述的一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆，其特征在于：所述的含乙烯基的磺酸单体选自2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸或2
‑
丙烯酰氧基
‑2‑
甲基丙磺酸中的至少一种；和/或，所述的丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种；和/或，所述的甲基丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯中的至少一种。9.根据权利要求1～8之任一项所述的一种用于钻井堵漏的水下不分散水泥浆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将所述油井水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂、疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋碧涛，李大奇，金军斌，刘金华，李凡，张凤英，陈曾伟，张杜杰，王西江，
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：