[发明专利]防窜固井水泥浆

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气钻井工程技术油田化学领域，具体的，涉及防窜固井水泥浆。

背景技术

在石油天然气勘探开发钻井中，在井眼中下入套管并在套管与井眼的环空间注入水泥，这一过程叫做固井。固井质量的好坏直接决定着后续油气开采是否顺利和开采时间的长短。固井时环空水泥浆对于地层中流体、气体的阻挡作用直接关系着固井水泥环是否能有效封隔不同压力系统的地层，且直接关系着固井质量的好坏，所以目前对于固井水泥浆的防窜作用越来越重视，固井水泥浆的防窜性能已成为固井领域的世界性研究课题。

随着国内油气勘探开发的深入，陆续发现了四川普光气田、元坝气田、龙岗气田、罗家寨气田等新兴油气田，这些油气田的勘探开发钻井深度深、井底温度高、目的层气层活跃，对于固井作业提出了较多的难题，不仅仅要求固井水泥浆要满足高温深井固井需要，且要求水泥浆具有较强的防窜作用，防止固井时出现气窜、油窜、水窜影响固井质量或安全隐患。如果在固井时水泥浆防窜能力不强，气体、流体窜入环空水泥浆中，水泥浆凝固后就会形成气体、流体的运移通道，各个地层的压力将会窜通导致后期开采地层压力不足，更为严重的是气体形成气窜通道后窜入地面将会引起井喷等严重安全事故，所以固井水泥浆防窜性能的好坏不仅关系着固井工程质量，还对于整个石油行业安全稳定的发展具有重要作用。

目前固井水泥浆的防气窜性能主要采用两种技术手段来解决，一是加入气体补偿性油井水泥外加剂即发气型添加剂，当加入该类产品后油井水泥浆随着井底温度升高激活发气型产品产生气体来提高水泥浆的压力损失，以此阻挡外部流体、气体侵入水泥浆中而达到防窜的作用；二是加入非渗透材料如胶乳到水泥浆中，胶乳具有不渗透特性，可以提高对流体、气体的阻挡能力，从而防止发生气窜。发气型防窜水泥浆基本局限于低温浅井中应用，由于发气时间难以掌控，高温深井固井作业中一般不采用该防窜措施，胶乳类非渗透防窜水泥浆由于胶乳必须有配套胶乳稳定剂及其它外加剂才能使用，对外加剂的配伍性要求高，且胶乳防窜水泥浆受温度、剪切、陈化时间影响较大，在施工时受外在影响较多，现场操作不便且容易造成固井事故，在川东北地区曾有三起胶乳水泥浆因为陈化时间问题造成固井事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题还在于提供一种防窜固井水泥浆，该固井水泥浆使用的防窜剂不仅可以大大提高固井水泥浆的防窜能力，而且可以起到降失水剂的作用，降低水泥浆失水量；该固井水泥浆的综合性能相比现有技术更加优良，并且强度发展快，防窜能力强。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：防窜固井水泥浆，包括如下组分及相应的重量份数组成：以水泥的质量为基准，水泥100份，抗盐缓凝剂0.2～3.5份，消泡剂0.1～0.2份，高温强度稳定剂6～30份，水28～80份，防窜剂4.5～18份；所述缓凝剂为丙烯酰胺为分子主链的高分子聚合物，所述消泡剂为聚醚类；所述高温稳定剂为微硅或纯度大于95%的无定型二氧化硅；所述防窜剂为用丙烯酸改性的酮醛树脂，并且所述改性后的酮醛树脂的分子量范围是30万-80万道尔顿。

所述防窜剂为丙烯酸改性后的酮醛树脂制备成的胶粒状颗粒。

所述防窜剂为丙烯酸改性后的酮醛树脂制备成的胶粒状颗粒，所述胶粒状颗粒的直径为0.03～0.8mm。所述胶粒状颗粒是指具有弹性的球状颗粒物质，本文中也称为弹性胶粒。防窜剂采用酮醛树脂这种高分子树脂类物质作为原料，再用丙烯酸进行改进，增加酮醛树脂的水溶性，并经过剪切造粒后形成细小的弹性胶粒，在水泥中有压差存在时弹性胶粒迅速聚集形成滤饼，同时弹性胶粒由于其润滑滚承作用可以提高水泥浆流变性，降低水泥浆摩阻且凝固前长时间具有较强的静液柱压力，实现对油气层的压稳，同时该弹性胶粒的存在还可以提高抗流体侵入能力。因此该防窜剂不仅具有固井水泥浆的防窜能力，而且还具有一定的降失水功能。

进一步的技术方案，所述防窜剂由下列原料及相应的重量份数制备得到：水35～40份，甲醛20～60份；丙酮12～33份；丙烯酸4～15份；亚硫酸钠8～19份，过硫酸铵1～5份。