[发明专利]一种油井微裂缝自愈合材料及其制备方法

说明书

一种油井微裂缝自愈合材料及其制备方法，所述自愈合材料，包括如下组分：水泥、纳米二氧化硅、硅酸钠、氧化镁、反丁烯二酸、分散剂、降失水剂和水。所述自愈合材料的制备方法，包括以下步骤：首先，将水分成两份等质量的水；之后将纳米二氧化硅溶解至其中一份水中；将硅酸钠、氧化镁和反丁烯二酸溶解至另外一份水中；之后，将分散剂及降失水剂与水泥混合并搅拌至均匀；最后将得到的两份水溶液混合并搅拌均匀；与水泥混合物拌合得到含有自愈合复合材料的水泥浆。本发明所制备的自愈合复合材料制备方法简单，操作简单，原料廉价；能够在地层水侵入油井水泥微裂缝时，具有一定程度的自修复能力，能够保证油井的安全生产。

技术领域

本文涉及石油钻井固井技术，尤指一种油井微裂缝自愈合材料及其制备方法。

背景技术

固井工程是联系钻进作业和油气资源开采的关键环节，其程序包括向井下下入一定规格的套管，下套管结束后向套管和井壁间的环空泵注入水泥浆。注入的水泥浆这一水硬性胶凝材料在一定时间内凝结硬化为水泥环。水泥环的作用包括支撑套管并防止地层流体对套管的腐烛、封隔漏失层和坍塌层等复杂地层、封隔油气水层为实现资源分层开发奠定基础。优质的水泥环应维持长期密封完整性，这对油气井生产寿命至关重要，并直接影响后期油气开采。但是，由于水泥材料的体积收缩和脆性、在压裂增产过程中，温度和压力大幅度变化的影响以及地层蠕动的影响，目前很多油气井都存在水泥环微裂缝问题。传统修复水泥微裂缝的主要方法为二次挤水泥作业，但其作业风险高且成本昂贵。由于产生微裂缝的位置难以确定，因此，自愈合技术是解决水泥石微裂缝的有力措施。

专利CN108383411A公开了一种用于水泥基微裂缝自修复的微胶囊及其制备方法。该微胶囊由囊壁包覆囊芯形成，囊芯主要为修复剂，修复剂为偏铝酸钠、硅酸钠和硝酸钙中的一种或多种；囊壁的材料为脲醛树脂；其制备方法利用原位聚合法，甲醛溶液和脲在50-70℃，pH8-9下反应生成预聚物；预聚物冷却至室温后，加入修复剂，乳化剂与助剂，在50-70℃下搅拌0.5-1.5h，把体系pH酸化至2-4，反应；升温至50-70℃保温1-3h，待冷却后过滤，并用蒸馏水洗涤，烘干。专利CN108892407A公开了一种双壳层环氧树脂微胶囊自修复材料及其制备方法，微胶囊自修复材料采用环氧树脂为修复剂芯材，首先以原位聚合法制备三聚氰胺脲素甲醛树脂为内层壁材的单壳层微胶囊自修复材料，再通过溶胶凝胶法，制备以无机SiO₂聚合物为外层壁材的双壳层微胶囊自修复材料。专利CN108483976A公开了一种热塑性树脂包覆水性环氧树脂型水泥混凝土裂缝自修复微胶囊及其制备方法。所述微胶囊由水性环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊组成，所述水性环氧树脂微胶囊的各组分按重量份数计为：石蜡30-55份、石油树脂5-10份、水性环氧树脂35-65份，所述固化剂微胶囊的各组分按重量份数计为：石蜡35-60份、石油树脂5-10份、固化剂30-60份。

虽然上述专利可在水泥产生裂缝时一定程度的修复微裂缝，但是，由于微胶囊的壳壁强度有限，容易使得其在拌浆的过程中由于高剪切力而发生破碎，易引起水泥浆体的稠度增加，导致水泥浆体的流变性能变差，使其不易泵送。当水泥中掺加过多微胶囊时，对水泥的力学性能也可能会有影响。微胶囊的制备相对比较困难，不利于工业化生产。而且由于微胶囊的壁材采用的是有机高分子聚合物，壁材存在着老化的可能。一旦水泥石在正常服役过程中壁材老化就会导致芯材析出，使得修复剂提前固化，当水泥石产生微裂缝的时候微胶囊已经失去了作用。

发明内容

本申请针对上述中微裂缝修复方法存在的问题，提供了一种油井微裂缝自愈合材料及其制备方法。可以保证油井水泥在发生封隔失效即产生微裂缝时能够使微裂缝快速愈合，且本发明所制备的自愈合复合材料不影响水泥浆的流变性能，材料易得，制备简单，易于工业化生产。

本申请提供了一种油井微裂缝自愈合材料，所述自愈合材料的原料包含水泥、纳米二氧化硅、硅酸钠、氧化镁、反丁烯二酸、分散剂、降滤失剂和水。可选地，所述油井微裂缝自愈合材料由上述组分组成。