[发明专利]一种长封固段大温差固井用水泥浆体系

说明书

本发明公开了一种长封固段大温差固井用水泥浆体系，涉及油气田固井材料技术领域。本发明的水泥浆体其组成为74‑88 wt%油井水泥，4‑8 wt%降失水剂，1‑3 wt%悬浮稳定剂，10‑20 wt%高温强度稳定剂，1‑3 wt%缓凝剂；缓凝剂是由乙二胺四亚甲基膦酸钠、硼砂和三元聚合物混合复配而成的；三元聚合物是以甲基丙烯磺酸钠、异戊烯醇聚乙烯醚和马来酸酐为单体，采用自由基溶液共聚法制备得到的。本发明的水泥浆体具有宽泛的使用温度区间，能够满足固井施工注水泥浆井段上下端温度分别为50℃和180℃的整个温度区间内对水泥浆的缓凝作用，且能够保证在顶部50℃的高温大温差的环境下，能够具有一定的强度，避免顶部水泥出现“超缓凝现象”。

技术领域

本发明涉及油气田固井材料技术领域，更具体地说涉及一种长封固段大温差固井用水泥浆体系。

背景技术

随着油气勘探开发工作的不断深入，勘探开发对象日益复杂。国内剩余油气资源40% 以上分布在深层，油气上产必须动用深层油气资源，深井超深井钻井数量越来越多，固井复杂程度增大，特别是长裸眼、大温差、多套压力系统并存，给固井工作带来了严峻挑战。复杂地层长封固段大温差固井技术已成为制约勘探开发的瓶颈技术问题之一。

高温大温差固井要求水泥浆既要保证高温下安全泵送，又要满足顶部水泥石早期强度发展较快给水泥浆设计带来的严峻挑战。现有的油田固井用水泥浆体在大温差井况中使用,容易出现如下问题：缓凝剂的研究没有从本质上解决低温条件下水泥浆的缓凝、超缓凝问题，对于温度和加量都较为敏感，抗大温差性能差。

因此，亟需研发出高温大温差水泥浆，提高水泥石的顶部早期抗压强度，以满足高温深井长封固段大温差固井需求。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种长封固段大温差固井用水泥浆体系，本发明的发明目的在于解决现有技术中水泥浆体无法消除温差效应对其形成的水泥石强度的影响，在井段顶部低温区抗压强度发展缓慢，甚至无法凝结的问题。本发明的水泥浆体系可以应用于高温固井和大温差固井，能够有效避免发生水泥浆柱顶部的超缓凝现象。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种长封固段大温差固井用水泥浆体系，其组成为：

油井水泥：74-88 wt%；

降失水剂：4-8 wt%；

悬浮稳定剂：1-3 wt%；

高温强度稳定剂10-20 wt%；

缓凝剂1-3 wt%；

所述缓凝剂是由乙二胺四亚甲基膦酸钠、硼砂和三元聚合物混合复配而成的；所述三元聚合物是以甲基丙烯磺酸钠、异戊烯醇聚乙烯醚和马来酸酐为单体，采用自由基溶液共聚法制备得到的。

所述缓凝剂中是由10-30%乙二胺四亚甲基膦酸钠、10-20%硼砂和60-70%三元聚合物混合复配而成的。

所述三元聚合物中，甲基丙烯磺酸钠、异戊烯醇聚乙烯醚和马来酸酐的配比为是15:3:10。

所述三元聚合物的制备方法为：

步骤A1、按各单体设计比例依次精确称取甲基丙烯磺酸钠、异戊烯醇聚乙烯醚和马来酸酐；用纯水将称取的三种单体溶解，得到三单体混合溶液；

步骤A2、利用NaOH的水溶液将步骤A1中得到的三单体混合溶液的pH值调节至5，充分混合后，将调节pH值后的三单体混合溶液转移到三颈烧瓶中；

步骤A3、向步骤A2中的三颈烧瓶中通入氮气，排除氧气；

步骤A4、采用恒压漏斗装置将过硫酸铵水溶液以滴加方式加入到三颈烧瓶中进行反应，反应温度为70-75℃，反应时间为6h；