自修复胶乳固井水泥浆及其制备与应用制造技术

一种自修复胶乳固井水泥浆体系，由固井自修复剂、油井水泥、固井胶乳、水泥浆分散剂、水泥浆滤失剂、消泡剂以及液体组成，固井自修复剂为稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂或硅烷偶联剂包覆型自修复剂或水泥基渗透结晶型防水材料母料，稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂由活性矿物和稀土配位型表面处理剂组成；硅烷偶联剂包覆型自修复剂由活性矿物和硅烷偶联剂组成，本发明专利技术还提供了其制备方法，本发明专利技术自修复胶乳固井水泥浆体系除了具有胶乳固井水泥浆基本性能外，还具有自修复性能，能够对固井水泥环损伤如微裂缝和微间隙进行自动修复，从而提高了胶乳固井水泥浆的性能。

Self repairing latex cement slurry and its preparation and Application

A self repairing latex cement slurry system, by cementing reconditionging agent, cement, cement, cement dispersant, latex cement slurry filtration agent, defoaming agent and liquid composition, cementing agent for rare earth self repairing cement type cementing oil and gas wells ring self repairing agent or silane coupling agent coated reconditionging agent or cement based capillary crystalline waterproof material Masterbatch, rare earth type cement cementing oil and gas wells ring self repairing agent by agent composed of active mineral and rare earth coordination type surface treatment; silane coupling agent coated self repairing agent is composed of active mineral and silane coupling agent group, the invention also provides the preparation the method, the invention of self repairing latex cement slurry system has the basic properties of the latex cement slurry, but also has the self repairing performance of cement, can damage such as micro cracks and micro gap automatic repair The performance of latex cement slurry is improved.

【技术实现步骤摘要】
自修复胶乳固井水泥浆及其制备与应用
本专利技术属于石油钻井
，特别涉及一种自修复胶乳固井水泥浆及其制备与应用。
技术介绍
胶乳固井水泥浆体系主要用于油气井固井的防气窜和防止酸性气体对固井水泥环的腐蚀。胶乳在防窜、防腐、提高水泥石力学性能等方面具有明显的优势，在国外已有较广泛应用，在国内的应用也越来越多。但是，目前使用的该体系中也存在着一些缺点，主要是:1.现有的胶乳固井液对固井水泥环损伤形成的微间隙和微裂缝没有自修复能力，因此对固井水泥环完整性和耐久性的改善作用依然有限； 2.现有胶乳固井液的防气窜性能和增韧抗裂性能仍需要进一步完善，还不能满足复杂井与储气库气井的防气窜、抗腐蚀和抗损伤的要求。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种自修复胶乳固井水泥浆及其制备与应用，适用于油田油气井固井，以更好地解决采用胶乳固井水泥浆固井的油气井固井水泥环损伤的自修复问题和耐久性问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种自修复胶乳固井水泥浆体系，由如下重量份的组份组成:固井自修复剂5.0-20.0份油儿水泥100.0-120 U份固井胶乳5.0-20.0份水泥浆分散剂0.3-3.0份水泥浆滤失剂0.5-3.0份消泡剂0.5-3.0份以及与固体材料的重量比为0.44-0.50的液体，其中所述固体材料包括所述固井胶乳的45%以及所述固井自修复剂、油井水泥，所述固井胶乳的55%计入液体总量；所述固井自修复剂为稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂或者硅烷偶联剂包覆型自修复剂，所述稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂由100-130重量份的活性矿物和2.0-8.0重量份的稀土配位型表面处理剂组成；所述硅烷偶联剂包覆型自修复剂由100-130重量份的活性矿物和0.2-7.0重量份的硅烷偶联剂组成。稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂是用稀土配位型表面处理剂对活性矿物表面进行包覆处理的新型自修复剂。稀土配位型自修复剂加入固井水泥浆体系后，能够在水泥环发生损伤时，因包覆层损伤使活性材料暴露，从而启动水化反应，形成水化产物修复损伤部位，实现固井水泥环的自动修复。硅烷偶联剂包覆型自修复剂是用硅烷偶联剂对活性矿物表面进行包覆处理的新型自修复剂。硅烷偶联剂包覆型自修复剂加入固井水泥浆体系后，能够在水泥环发生损伤时，因包覆层损伤使活性材料暴露，从而启动水化反应，形成水化产物修复损伤部位，实现固井水泥环的自动修复。优选地，所述固井自修复剂为10份，油井水泥100份，固井胶乳10份，水泥浆分散剂1.6份，水泥浆滤失剂1.0份，消泡剂0.5份，以及44.88份液体，其中所述固井自修复剂为稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂或者硅烷偶联剂包覆型自修复剂，所述稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂由100重量份的活性矿物和6.0重量份的稀土配位型表面处理剂组成；所述硅烷偶联剂包覆型自修复剂由100重量份的活性矿物和2.0重量份的硅烷偶联剂组成。 所述活性矿物是矿渣、粉煤灰、水泥或者煤矸石；所述稀土配位型表面处理剂为无机粉体多功能表面改性剂W0T102或W0T108 ;所述的硅烷偶联剂为KH560和KH570。所述的油井水泥是G级油井水泥，主要生产厂家是四川嘉华水泥股份有限公司。所述固井胶乳为羧基丁苯胶乳，主要的产品有重庆弘晟油气田开采技术服务有限公司的JR和淄博齐龙化工有限公司的PBOJ。所述水泥浆分散剂是是磺化酮醛缩聚物类分散剂，主要的产品有成都川锋化学工程有限责任公司的SXY-2和河南卫辉化工有限公司的USZ。所述水泥浆滤失剂是改性纤维素体系和非离子型聚合物聚乙烯醇(PVA)体系，主要产品有重庆弘晟油气田开采技术服务有限公司的BS100和BS100-2。所述消泡剂是有机醚类、磷酸脂和表面活性剂，主要的产品有重庆弘晟油气田开采技术服务有限公司的BP-1B和卫辉市凯盛化工有限公司的RS-1。所述液体是清水。本专利技术还提供了所述自修复胶乳固井水泥浆体系的制备方法，包括如下步骤:步骤1.将所述固井自修复剂与油井水泥按所述配比进行预混合；步骤2.使用固井水泥浆配制设备，将所述预混合物和所述固井胶乳、水泥浆分散剂、水泥浆滤失剂、水泥浆滤失剂、消泡剂以及液体剪切混合配制成自修复胶乳固井水泥浆体系。步骤3.使用固井水泥浆泵注设备，将自修复胶乳固井水泥浆注入封固井段，在井下养护48h后凝固形成具有自修复性能和弹韧性的固井水泥环。当所述固井自修复剂为稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂时，稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂通过如下步骤制备得到:步骤一，将2.0-8.0重量份的稀土配位型表面处理剂与100-130重量份的活性矿物混拌均匀，然后加温至90°C，保温20-40min ；步骤二，将加热后的混合物于粉碎搅拌机中，转速1000-10000转/分下粉碎搅拌10_40min ；步骤三，将步骤二粉碎搅拌后的混合物，加温至130°C，保温20_40min ；步骤四，将步骤三加热后的混合物于粉碎搅拌机中，转速1000-10000转/分下粉碎搅拌10-40min。当所述固井自修复剂为硅烷偶联剂包覆型自修复剂时，硅烷偶联剂包覆型自修复剂通过如下步骤制备得到:步骤一、将活性矿物放入固体搅拌机中，保持搅拌器转速3000-10000转/分进行搅拌，过程中将0.2-7.0重量份的所述硅烷偶联剂直接喷洒在活性矿物上并搅拌混合，维持 10-40min ；步骤二、将步骤一得到的混合物放入固体粉碎搅拌机中，保持转速3000-10000转/分粉碎搅拌10-40min。其中所述固井自修复剂还可以选用水泥基渗透结晶型防水材料母料(CCCW)，其是一种透结晶型活性添加剂，内含纳米级无机活性物质。与水拌合时，该物质迅速分散到水中，并随水迅速分散入混凝土中，与水泥浆中电离出的Ca2+离子发生络合发应，形成不稳定的钙络合物，该络合物随水在混凝土中扩散，遇到活性较高或未水化的水泥、水泥胶体，活性化学物质被更稳定的硅酸根、铝酸根所取代，发生结晶、沉淀，形成具有一定强度的晶状物，堵塞毛细孔，活性化学物质成为自由基，继续随水向内部扩散。通常，结晶体可以增长到一定的尺寸，封堵混凝土毛细管径的最大尺寸，从而使混凝土致密、防水。本专利技术将固井自修复剂作为胶乳固井水泥浆体系的一种材料加入固井液中，与油井水泥、胶乳和固井添加剂等材料一起凝固形成固井水泥环。正常情况下，固井自修复剂不参与胶乳固井水泥浆的水化反应，而一旦固井水泥环发生损伤，自修复剂能够激活自身活性，通过水化反应对损伤部位进行自动修复，从而避免或减少昂贵的修井作业，保证油气井的耐久性和开采安全性。本专利技术自修复胶乳固井水泥浆的自修复机理:所加入的自修复剂表面由一层特殊的覆盖膜所包围，使自修复剂的活性材料处于保护封闭状态，较少参与水泥浆的水化反应，保持自修复剂在固化体中处于缓慢水化的状态，能够保证胶乳固井水泥浆固化体潜在活性产物的含量，当胶乳固井水泥浆固化体能够在发生损伤时，由于自修复剂表面覆盖膜的破损暴露和外来流体的刺激，潜在的活性产物能够及时启动水化反应，形成水化产物，封闭微间隙和微裂缝，从而对损伤部位进行自修复。因此，与现有技术相比，本专利技术优点是:(I)保留和强化了胶乳固井水泥浆的优势，在抗裂增韧方面和体系乳化稳定性方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自修复胶乳固井水泥浆体系，其特征在于，由如下重量份的组份组成：以及与固体材料的重量比为0.44?0.50的液体，其中所述固体材料包括所述固井胶乳的45%以及所述固井自修复剂、油井水泥，所述固井胶乳的55%计入液体总量；所述固井自修复剂为稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂或者硅烷偶联剂包覆型自修复剂，所述稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂由100?130重量份的活性矿物和2.0?8.0重量份的稀土配位型表面处理剂组成；所述硅烷偶联剂包覆型自修复剂由100?130重量份的活性矿物和0.2?7.0重量份的硅烷偶联剂组成。FDA0000393227340000011.jpg

【技术特征摘要】
1.一种自修复胶乳固井水泥浆体系，其特征在于，由如下重量份的组份组成:固井自修复剂5.0-20.0份 油 JI..水泥100.0-120.0 份 固井胶乳 5.0-20.0份 水泥浆分散剂 0.3-3.0份 水泥浆滤失剂 0.5-3.0份消泡剂0.5-3.0份 以及与固体材料的重量比为0.44-0.50的液体，其中所述固体材料包括所述固井胶乳的45%以及所述固井自修复剂、油井水泥，所述固井胶乳的55%计入液体总量； 所述固井自修复剂为稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂或者硅烷偶联剂包覆型自修复剂，所述稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂由100-130重量份的活性矿物和2.0-8.0重量份的稀土配位型表面处理剂组成；所述硅烷偶联剂包覆型自修复剂由100-130重量份的活性矿物和0.2-7.0重量份的硅烷偶联剂组成。2.根据权利要求1所述自修复胶乳固井水泥浆体系，其特征在于，所述固井自修复剂为10份，油井水泥100份，固井胶乳10份，水泥浆分散剂1.6份，水泥浆滤失剂1份，消泡剂0.5份，以及44.88份液体，其中所述固井自修复剂为稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂或者硅烷偶联剂包覆型自修复剂，所述稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂由100重量份的活性矿物和6重量份 的稀土配位型表面处理剂组成；所述硅烷偶联剂包覆型自修复剂由100重量份的活性矿物和2.0重量份的硅烷偶联剂组成。3.根据权利要求1所述自修复胶乳固井水泥浆体系，其特征在于，所述活性矿物是矿渣、粉煤灰、水泥或者煤矸石；所述稀土配位型表面处理剂为无机粉体多功能表面改性剂W0T102或W0T108 ;所述的硅烷偶联剂为KH560和KH570。4.根据权利要求1所述自修复胶乳固井水泥浆体系，其特征在于，所述固井胶乳为羧基丁苯胶乳，所述水泥浆分散剂是是磺化酮醛缩聚物类分散剂，所述水泥浆滤失剂是改性纤维素体系和非离子型聚合物聚乙烯醇(PVA)体系，所述消泡剂是有机醚类、磷酸脂和表面活性剂，所述液体是清水。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振杰，吕志贤，刘善广，许波，王珏，马成云，
申请(专利权)人：西安石油大学，克拉玛依市创拓有限责任公司，
类型：发明
国别省市：