一种油气田固井自愈合水泥浆

摘要

本发明涉及一种油气田固井自愈合水泥浆，适用于石油固井领域，其组成为：以水泥的重量为基准，各添加剂占水泥重量的百分比为：降失水剂2～4%；自愈合组分5～40%；稳定剂0.2～1.0%；分散剂0.5～2.0%；消泡剂0.3～1.0%；缓凝剂0.03～0.5%；水灰比为0.44，在低剪切速率下将各添加剂组分含分混合均匀，再称取一定量的水泥加入到配浆液体中，按照API标准混浆即得。本发明具有低失水、稠化时间可调、防气窜以及抗渗性能优异等特点，以及阻裂和自愈合的功能，还对水泥力学性能有显著改善。

说明书

技术领域

本发明属于油田固井注水泥领域，涉及固井水泥浆，尤其是一种油气田固井自愈合水泥 浆。

背景技术

在油气井作业中，水泥浆主要目的是含填在套管与井壁界面之间的环空中，其作用是1、 支撑和保护套管，2、层间分割，因水泥浆凝固、硬化后会形成不渗透水泥石，可以阻止不同 层位的流体之间互窜。

随着时间的推移，各种作业都会对水泥施加一定的应力，任何一种情况也都可能对水泥 环造成损害。这些由外力引起的水泥环损害结果往往会导致形成微环隙，而这些微环隙过于 细小，几乎不可能准确确定其具体位置，更不用说对其进行修复。但是即使是最小的微环隙 也足以成为流体流动的通道，在高能聚流以及强烈的冲击下会造成水泥环断裂形成微裂缝。 这些都可能在后续的生产过程中引发层间流体互窜，导致降渗抗渗性能大大降低。尽管固井 专家可以利用各种技术增强水泥基质对各种应力的抵御力，但一旦水泥环出现破坏，这些技 术将无法发挥作用。现有的水泥浆体系还不能很好地解决微裂缝自行愈合的问题。

通过检索，发现如下两篇与本发明申请相关的公开专利文献：

1、一种高温高密度韧性固井水泥浆（CN102516965A），其由以下重量份的组分制备而成： H级油井水泥100份、硅石粉30～40份、GM加重剂80～120份、悬浮剂0.6～0.8份、高温 降失水剂4～6份、分散剂4.0～5.0份；消泡剂0.1份、NaCl?5.0～6.0份、胶乳3份、水57.35～ 59.72份。该水泥浆密度达到2.40-2.50g/cm3，抗温达到160℃，其在高温条件下流变性、沉 降稳定性好，水泥石韧性好，适用于深井、超深井固井，有利于改善封固质量，提高固井质 量。

2、一种防气窜非渗透胶乳固井水泥浆（CN102212352A），其特征在于各组分的重量百分 比以100％的水泥的重量为基准，各添加剂占水泥重量的百分比为：降滤失剂：2～5％；胶 乳稳定剂：0.5～2％；胶乳：5～40％；分散剂：0.5～3％；非渗透剂：0.5～2％；抑泡消泡 剂：0.5～2％；缓凝剂：0.5～3％；加重剂：0～40％；海水：35～60％；按比例称取所需材 料，将加重剂与水泥干混混合均匀备用；将其他添加剂与海水湿混混合均匀，在低剪切速率 的条件下将湿混的添加剂加入到干混的材料中，搅拌均匀即得到本发明。

通过技术特征对比，上述两篇公开专利文献与本发明申请有所不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种新型油气田固井自愈合水泥浆， 该水泥浆可在固井施工结束、水泥石已硬化且因井下条件发生变化出现裂隙和微环隙时，遇 到油气产生膨胀使之自行封闭裂缝。

本发明实现目的的技术方案是：

一种油气田固井自愈合水泥浆，以水泥的质量为基准添加各种添加剂，各添加剂占水泥 的质量百分比范围分别为：

降失水剂：2~4%；

自愈合组分：5~40%；

稳定剂：0.2~1.0%

分散剂：0.5~2.0%；

消泡剂：0.3~1.0%；

缓凝剂：0.03~0.5%；

配浆水：水灰比为0.44。

而且，所述水泥为G级油井水泥。

而且，所述降失水剂为丙烯酰胺-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠共聚物或聚乙烯醇的其中至 少一种。

而且，所述自愈合组分为天然含油胶乳或丁苯含油胶乳或聚异戊二烯含油胶乳的其中至 少一种。

而且，所述含油胶乳的所含油为环烷油和/或芳香油，其加入量为胶乳质量的5%-20%。

而且，所述稳定剂为非离子表面活性剂。

而且，所述分散剂为木素磺酸盐或甲醛丙酮缩合物。

而且，所述消泡剂为有机硅类和/或磷酸酯类。

而且，所述缓凝剂为柠檬酸或马来酸共聚物。

本发明的优点和积极效果是：

1、本水泥浆掺入了自愈合组分，当水泥环的完整性受到损害导致层间封隔遭到破坏时， 水泥会在遇到油气产生反应并开始膨胀，在没有外部干预的条件下使间隙封闭，从而有效地 闭合空隙，阻止地层流体的流动，起到降渗、防窜，修复的功能。

2、本水泥浆还具有低失水、沉降稳定性好、无自由水、稠化时间可调，以及幂律流体 可以实现紊流顶替的特性；此外，还可以改善水泥石的力学性能，满足固井工程的需要。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能 以下述实施例来限定本发明的保护范围。

实施例1：

一种油气田固井自愈合水泥浆，其原料构成及其质量分别为：

G级油井水泥的质量为800g；丙烯酰胺-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠共聚物16g；含油量为 10%的天然含油胶乳80g；OP-40稳定剂2g；木素磺酸盐8g；磷酸三丁酯消泡剂4g；柠檬酸 0.24g；水282g。

配浆水的称取量是按照水灰比计算所得总水量，再减去各添加剂中所含水量。

本发明的制备方式为：在低剪切速率下将各添加剂组分含分混合均匀，再称取一定量的 水泥加入到配浆液体中，按照API标准混浆即得到本发明。

实施例2：

一种油气田固井自愈合水泥浆，其原料构成及其质量分别为：

G级油井水泥的质量为800g，丙烯酰胺-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠共聚物16g；OP-40稳 定剂2g；含油量为10%的丁苯含油胶乳80g；木素磺酸盐8g；磷酸三丁酯消泡剂4g；柠檬酸 0.24g；水282g。

实施例3：

一种油气田固井自愈合水泥浆，其原料构成及其质量分别为：

G级油井水泥的质量为800g，丙烯酰胺-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠共聚物24g；OP-40稳 定剂2g；含油量为10%的天然含油胶乳80g；木素磺酸盐8g；有机硅消泡剂4g；柠檬酸2.4g； 水271.5g。

下面通过对比例来验证本发明的使用效果：

G级油井水泥800g，丙烯酰胺-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠共聚物16g；木素磺酸盐8g； 磷酸三丁酯4g；柠檬酸0.24g；自来水324g。

表1水泥浆基本性能

表2水泥浆自愈合性能

注：表2中“—”表示无法实现自愈合。