[发明专利]油井水泥防漏增韧剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种增韧剂，更具体地说涉及一种油井水泥防漏增韧剂。

背景技术

固井作业是钻井完井作业的一个关键环节，它既意味着投资几百万到上亿元钻井施工的结束，又标志着持续几十年采油作业的开始，是一个承上启下的重要工程环节。固井质量的优劣与油气井生产寿命和油气采收率的提高有着直接的关系，不同种类的油井水泥是油气井固井施工的主要材料，其固有的三高缺陷(高体积收缩、高脆性和高滤失量)和井漏问题一直是造成油气井固井质量差、寿命短和油气资源散失的主要根源，也是国内外尚未完全解决的重大技术难题之一。其中井漏对钻井和固井作业的危害最大，据统计：前苏联石油部所属企业每年井漏复杂时率(处理井漏时间/钻井总时间)为4％～10％；1990年国内油田发生重大井漏复杂853次，损失钻井时间7万小时以上，平均井漏复杂时率3％左右；在四川气田裂缝性灰岩储层所钻的近百口井中，约90％发生过井漏，其中20多口高产井就有16口发生漏失(漏失量上万立方米的有5口)，井漏复杂时率为7.6％。1999年川东钻探公司在川东北探区钻井17口，平均井漏复杂时率超过20％，经济损失巨大。我国目前的石油资源十分欠缺，石油工业要持续发展，就必须重视固井质量的提高，特别要解决井漏问题，为后续的开发工作提供坚实的保障。

目前国内外用于固井防窜防漏的水泥浆体系主要有三类：①低滤失早强体系；②低滤失膨胀体系；③专用防窜水泥浆体系，如大庆油田的锁水抗窜剂。从材料我发和应用效果来看，前两类材料作用单一，只具有早强效果或只能产生塑性体微膨胀，没有真正解决水泥体系的收缩问题，因而防窜作用不明显且效果不稳定；锁水抗窜剂属硫铝酸盐体系，只能适用于中抗硫酸盐高C₃A含量的油井水泥，具使用地层温度不能高于75℃，从而限制了它的使用。国外为提高水泥浆的韧性进行了多年的研究，如CARTE等人1988年提出在水泥中加入0.5％纤维材料可增加水泥石抗射孔应力破坏的能力；H00K在1997年提出用5％磨碎橡胶可明显改善水泥的抗冲击强度，油井寿命得以提高。为确保固井质量，解决井漏问题，近几年国外对纤维水泥的研究增多，《世界石油》编辑的“世界主要固井公司产品汇总”中，七大固井公司有有四家公司(哈里伯顿、福拉斯马斯特公司、道威尔公司、BJ服务公司)均提供纤维增韧产品，并通过多种外加剂复配和使用你密度材料(漂珠、硅藻土和水玻璃等)解决存在的固井和井漏问题，取得了一定的效果，但材料费用昂贵，单井外加剂费用高达20～80万美元，同时其油井水泥外加剂的功能也比较单一，只能解决某一方面的问题。而国内尚无油井水泥防漏增韧材料，研制出既具有防漏功能又能提高水泥石韧性、且综合工程性能良好的油井水泥防漏增韧新材料，则可一剂双效，同时解决固井过程中的水泥浆漏失和水泥石固有脆性的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油井水泥防漏增韧剂，以解决现有技术存在的不足，该油井水泥防漏增韧剂既具有防漏功能又能提高水泥石韧性、且综合工程性能良好，一剂双效，同时解决固井过程中的水泥浆漏失和水泥石固有脆性的技术难题。

本发明的技术方案为：

本发明的油井水泥防漏增韧剂，按重量百分比由以下组分组成：

高性能有机纤维材料         5％～30％

特种无机纤维               35％～70％

有机高分子材料             1.0％～10％

改性剂                     5.0％～15％

辅料                       1.0％～10％

所述的高性能有机纤维材料为改性聚丙烯异形纤维或聚酯类异形纤维，优选改性聚丙烯纤维或聚酯类异形纤维的直径为10～30μm，弹性模量为5～20GPa，长径比为200～800；所述的特种无机纤维为富含硅、镁和铝的天然矿物经1300℃～1750℃熔融拉丝制成，制成的特种无机纤维的直径为5～20μm，弹性模量为15～30GPa，长径比为100～600，其中所述的富含硅、镁和铝的天然矿物中SiO₂的含量≥30％，MgO的含量≥40％，Al₃O₂含量≥10％，所述的富含硅、镁和铝的天然矿物优选玄武岩、蛇纹石、海泡石或硅灰石。