[发明专利]一种水泥添加剂、水泥组合物和水泥浆

说明书

本发明涉及一种水泥添加剂、水泥组合物和水泥浆，属于油井固井技术领域。本发明的水泥添加剂主要由弹塑增韧剂、降失水剂、膨胀剂、防窜剂和减阻剂组成；所述弹塑增韧剂、降失水剂、膨胀剂、防窜剂和减阻剂的质量比为2.1～2.8:1.8～3:0.8～1.2:2.5～3.5:0.1～0.3。本发明的水泥添加剂，用于制备水泥石时，同时具有低成本、高强度、高弹性和高韧性的优点，可满足小井眼固井的要求。

技术领域

本发明涉及一种水泥添加剂、水泥组合物和水泥浆，属于油井固井技术领域。

背景技术

由于小井眼可显著降低钻井成本，因此在国内外应用广泛。国外从20世纪90年代开始，BP公司将小井眼技术作为其勘探战略技术手段，节约费用已经超过40％。瑞典采用小井眼井开采浅层气藏，井深为200～2438m，井眼尺寸最小为63.5mm，钻井成本降低了75％。国内长庆油田为了降低钻井成本，在2008年便开始推广小井眼钻井，通过近12年的发展，目前长庆油田小井眼钻井工艺技术已经成熟，平均单井钻井周期较常规井缩短3.5天。固井技术是小井眼钻井成功的关键，已经在国内外广泛推广。小井眼由于井眼小，环空间隙小，水泥环薄，后期射孔、压裂等作业对水泥环的破坏较大，进而影响后期水泥环的封固完整性。要求小井眼井固井水泥浆体系既要具有较高的抗压强度和抗折强度，又要具有较低的弹性模量，即要求水泥石具有良好的弹性和韧性。为了提高水泥石的弹性和韧性，需要在水泥浆体系中加入合适的添加剂，但是目前的水泥添加剂用于小井眼固井时，制备的水泥石的抗压强度和弹性模量不能同时满足要求，并且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥添加剂，解决使用目前的水泥添加剂制备的水泥石的抗压强度和弹性模量不能同时满足小井眼固井要求的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种水泥组合物。

本发明的第三个目的在于提供一种水泥浆。

为了实现以上目的，本发明的水泥添加剂所采用的技术方案是：

一种水泥添加剂，所述水泥添加剂主要由弹塑增韧剂、降失水剂、膨胀剂、防窜剂和减阻剂组成；所述弹塑增韧剂、降失水剂、膨胀剂、防窜剂和减阻剂的质量比为2.1～2.8:1.8～3:0.8～1.2:2.5～3.5:0.1～0.3。

本发明的水泥添加剂，用于制备水泥石时，同时具有低成本、高强度、高弹性和高韧性的优点，可满足小井眼固井的要求。弹塑增韧剂由弹性剂和增韧剂组成，弹性剂可填充水泥石内部的空隙，提高水泥石的密实程度；增韧剂可提高水泥石的力学性能，主要表现在提高水泥石的抗拉强度和刚度，当水泥石开始起裂时，增韧剂和水泥石共同承受冲击力，阻止裂纹的扩张，并能控制水泥石多点开裂，保证水泥石的整体性能；当弹性剂和增韧剂同时使用时，既能降低水泥石的弹性模量，又能增加水泥石的韧性；降失水剂可有效降低水泥浆浆体对产层的污染，保护油气井周围有效的渗流通道，其良好的密封性可以有效防止气窜，增加产能，保证后期油井、气井的稳定生产；膨胀剂可以使水泥石发生微膨胀，从而降低其凝固时产生的体积收缩的程度。

优选地，所述弹塑增韧剂、降失水剂、膨胀剂、防窜剂和减阻剂的质量比为2.5:2～3:1:3:0.2。

进一步优选地，所述弹塑增韧剂、降失水剂、膨胀剂、防窜剂和减阻剂的质量比为2.5:2:1:3:0.2。

优选地，所述弹性剂选自橡胶粉、胶乳、焦炭粉中的一种或任意组合。

进一步优选地，所述弹性剂为橡胶粉。

优选地，所述增韧剂为碳纤维。

优选地，所述碳纤维的长度为1-3mm。

进一步优选地，所述碳纤维的长度为3mm。

优选地，所述弹塑增韧剂为XJTR型弹塑增韧剂。