[发明专利]自修复胶乳固井水泥浆及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，特别涉及一种自修复胶乳固井水泥浆及其制备与应用。

背景技术

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。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明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，本发明采用的技术方案是：

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：

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WOT102或WOT108；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。

本发明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。