[发明专利]一种用于小间隙环空水平井固井的增韧防气窜水泥浆

说明书

技术领域

本发明涉及一种小间隙环空水平井固井用的增韧防气窜水泥浆，该水泥浆既能有效提高水泥石的抗冲击韧性，又具有强防气窜作用，属于油气井固井工程中的一种特殊水泥浆。

背景技术

在勘探开发油气田的过程中，固井工程是钻完井工程的重要环节之一，水平井固井质量及其水泥环长期封固性能的好坏不仅是其后续开采和强化储层改造等工程作业正常实施的前提，而且是延长水平井正常生产寿命和充分提高产能、提高油气田开发效益的重要保证。在水平井固井候凝过程中的防气窜和改善环空水泥环的长期封固质量，一直是固井界致力解决的重大难题之一。因此，关于固井过程中防止气窜和改善水泥环的抗冲击韧性的固井水泥浆技术，迄今国内外已开发出了多种添加剂和相应水泥浆体系，如美国的Halliburton和Schlumberger等公司，以及国内中石油渤星、成都川峰、重庆弘晟等公司。但是，对于小间隙水平井固井由于具有很高气窜潜力，同时为薄水泥环的抗冲击水泥浆技术却亟待进一步深入研究解决，且现有水泥浆增韧添加剂及其水泥浆体系的增韧原理相对单一，还没有既利用纤维止裂增韧，又利用弹性颗粒吸收冲击振动能增韧复合，并同时结合聚合物乳液强防气窜和具有吸收缺陷与微裂缝进一步扩展的断裂能的特性，因此其水泥石抗冲击能力有限，尤其是小间隙环空水平井情况下的固井，就很难保证固井水泥环耐后续作业冲击载荷的长期封固质量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种小间隙环空水平井固井用的增韧防气窜水泥浆。

本发明的技术方案如下：

一种用于小间隙环空水平井固井的增韧防气窜水泥浆，该增韧水泥浆是由油井水泥、复合增韧剂、聚合物乳液、降滤失剂、分散剂、缓凝剂、消泡剂与水配制而成，各添加剂组分占油井水泥的质量百分比为：

复合增韧剂3.0％～6.0％，聚合物乳液8.0％～15.0％，降滤失剂3.0％～5.0％，分散剂0.2％～0.8％，缓凝剂0.2％～3.0％，消泡剂0.1％～0.2％，自来水27.0％～36.0％。

所述的增韧防气窜水泥浆，所述的复合增韧剂由长度0.5～5mm的纤维与粒径0.2～1.0mm的弹性胶粒按质量比1∶(1～1.5)混合；聚合物乳液为羧基化丁苯聚合物乳液，固相含量40.0％～45.0％。

各添加剂组分占油井水泥的质量百分比、部分性能及厂商见下表：

本发明提供的增韧防气窜水泥浆与现有技术比较，具有以下有益效果：(1)降低水泥石的弹性模量，提高水泥石的抗冲击能力；(2)增加气体侵入水泥浆的阻力，有效防止水平井固井候凝过程中发生气窜的风险；(3)水泥浆配制和固井施工与常规水泥浆相同，不需要特殊工艺。水泥石的抗冲击韧性2.5J/cm²～4.5J/cm²；水泥浆的综合工程性能好，用于小间隙环空水平井固井工程中改善环空封固质量和提高长期封固寿命。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1：适应井底静止温度低于110℃的水泥浆

称取600.0gG级油井水泥，24.0g复合增韧剂，60.0g聚合物乳液，24.0g降滤失剂，1.8g分散剂，3.0g缓凝剂，0.9g消泡剂，218.1g自来水。先将复合增韧剂与水泥干混均匀，再将聚合物乳液、降滤失剂、分散剂、缓凝剂和消泡剂加入自来水中混配均匀后，按“GB/T19139-2003油井水泥实验方法”制备浆体，即得到密度1.90g/cm³的增韧防气窜水泥浆。该水泥浆用于井底静止温度90～110℃的小间隙环空水平井的固井，其水泥石抗冲击韧性大于3.0J/cm²，防油气水窜的能力强，API滤失量小于30ml，流变性能好，稠化时间易于调控，水泥石24h抗压强度大于16.0MPa。

实施例2：适应井底静止温度大于110℃的水泥浆