[发明专利]一种过饱和氯化钠固井水泥浆体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种过饱和氯化钠固井水泥浆体系，属石油钻井固井用水泥浆技术领域。

背景技术

采用厚壁套管+水泥浆组合固井，是石油钻井必须的、常规的固井手段。在盐膏层特别是深井盐膏层、巨厚盐膏层等复杂井段进行固井作业时，使用常规水泥浆存在如下问题：其一是在注水泥阶段，由于浓差效应，地层中的盐溶解于水泥浆中会使水泥浆增稠或胶凝，同时，盐层溶解会扩大井眼，造成井壁不规则，影响钻井作业；其二是在水泥浆硬化阶段，地层盐份的持续溶解，既影响水泥浆的硬化速率，又影响其硬化后的强度，且在水泥环与盐膏层间也将形成溶解性裂缝，可能为地下的油气水上窜提供通道；其三是由于盐溶解现象是持续发生的，常规水泥浆形成的水泥石强度低，与地层胶结的质量较差，不能够有效的抵御因盐层地层的蠕变而引起的外挤力导致厚壁套管变形，无法进行以后的井下作业，甚至发生厚壁套管被错断或挤毁，缩短油气井的使用寿命。其四是常规水泥浆形成的水泥石不具备防腐蚀能力，当地层水中的电解质与水泥石中的离子发生离子交换时，首先腐蚀水泥石，进而腐蚀厚壁套管，严重时下部的厚壁套管和水泥石会被完全腐蚀掉。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有优异的抗盐污和抗钙侵能力，具有较高强度和胶结性能，能有效避免对厚壁套管的侵蚀，延长油气井使用寿命；保证复杂盐膏层井段套管地层的有效封固，固井效果好，使用方便；解决常规水泥浆在复杂盐膏层施工时不耐腐蚀、胶结性能差、胶凝强度发展缓慢、早期强度低、不能有效抵御因盐层地层蠕变引起的外挤力导致厚壁套管变形问题的过饱和氯化钠固井水泥浆体系。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种过饱和氯化钠固井水泥浆体系，其特征在于：它由下列重量份的原料构成：

高抗硫G级硅酸盐水泥             100份

加重剂                           0～200份

抗盐降失水剂                     7～15份

防腐剂                           6～15份

缓凝剂                           0.5～2份

淡水                             38～60份

氯化钠                           38～40份

增强防窜剂                       0.2～1份

膨胀剂                           0.25～1份。

所述的抗盐降失水剂为：N，N-二甲基丙烯酰胺（NNDMA）、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AA/AMPS类聚合物)、丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AM/AMPS类聚合物）中的一种，聚合物的相对分子量在10万～250万。

所述的加重剂为赤铁矿粉，其主要成分为Fe₂O₃，其粒径范围为1200目至200目，其密度为4.8～5.1 g/cm³。

所述的防腐剂为200nm超细高活性二氧化硅（SiO₂）微粒与水按1:1的比例混合形成的悬浊液。

所述的缓凝剂为葡糖糖酸钠，葡庚糖酸钠，酒石酸钾钠，硼酸，有机磷酸盐中的一种。

所述的增强防窜剂为三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺中的一种与氯化钾按10比1的比例混合而成的混合物。

所述的膨胀剂是高活性氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化锌中的一种或几种与铁金属或铝金属颗粒的混合物，铁金属颗粒或铝金属颗粒的混入量均在1%以下；氧化物可以是任意两种混合也可以是多种混合，混配比例根据膨胀需要任意调节。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该过饱和氯化钠固井水泥浆体系以高抗硫G级硅酸盐水泥为基础，利用过饱和溶液性质的不稳定性及具有介稳状态的性质，按配比加入抗盐降失水剂、缓凝剂、增强防窜剂、膨胀剂、加重剂、淡水、氯化钠，使该过饱和氯化钠固井水泥浆体系具有以下优点：

（1）具有良好的抗盐污和抗钙侵能力；

（2）克服了过饱和盐水水泥浆稠化时间难以控制的缺点，稠化时间可以根据需要任意调节，且温度变化对稠化时间的影响呈线性规律变化；