[发明专利]适用于高温下的甲酰胺-水玻璃复合型化学灌浆材料

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种应用于石油、煤田、地质等能源勘察等失稳、出水复杂地层的化学灌浆材料，尤其在欠平衡气体钻井深井井壁稳定性方面有着不可替代的作用，能够解决欠平衡钻井的瓶颈问题。

背景技术

气体钻井常遇到垮塌涌水地层而导致钻进停止转换为泥浆钻井液，影响了钻井效果和钻进速度。传统的很多化学灌浆材料都有胶凝时间较短、高温下胶凝效果差等特点，而采用双液灌浆系统，但是由于石油钻井本身的特点决定了不适宜应用双液灌浆系统。

作者：向阳、乌效鸣、刘浩、张汉林、蒋振伟、王锐等，作者单位为中国地质大学、中石油川庆钻探公司钻采工程激素研究院，刊名《石油钻采工艺》，第33卷第1期，发表日期2011年1月，文章编号为1000-7393（2011）01-0045-04，名称为“水玻璃-甲酰胺新型化学灌浆材料研究”的期刊文件中，公开了一种在高温下的水玻璃-甲酰胺化学灌浆材料的具体配方和对该配方的验证试验，综合全文来看，其所选用的配方其组分包括：水玻璃，甲酰胺，缓凝剂LP和水，其配比如文件中表2所示，和实验配方（甲酰胺、水玻璃、水、缓凝剂LP分别为10ml，200ml，200ml，4g），经测试固结体单轴抗压强度为2.1MPa。

上述技术方案中，具有一定的缓凝效果，并且固结体具有一定的强度，但是在高温下的缓凝效果不甚理想，并且该技术方案中需要加入缓凝剂LP，组分比较复杂，生产成本较高，并且经使用发现，上述技术方案在高温环境下胶凝时间较短暂，约为30min，仍然不能较好地解决高温下空气钻井井下出水复杂、坍塌等难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种适用于高温下的甲酰胺-水玻璃复合型化学灌浆材料，本发明具有良好的时间可调性，较强的流动性以及很好的固结强度和抗高温性能，较好地解决了高温下空气钻井井下出水复杂、坍塌等难题，对于提高钻井安全和效率有很大的作用。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种适用于高温下的甲酰胺-水玻璃复合型化学灌浆材料，其特征在于：以体积百分比计，包括如下组分和配方：

甲酰胺-六偏磷酸钠溶液：32.9%；

水玻璃-十二烷基苯磺酸钠溶液：1.3%；

清水：65.8%；

其中，所述的甲酰胺-六偏磷酸钠溶液是指甲酰胺和六偏磷酸钠的混合溶液，甲酰胺为液体，六偏磷酸钠为固体，甲酰胺和六偏磷酸钠之间的重量配比为5：3；

所述的水玻璃-十二烷基苯磺酸钠溶液是指水玻璃与十二烷基苯磺酸钠的混合溶液，水玻璃为硅酸钠溶于水后形成的粘稠溶液，十二烷基苯磺酸钠为固体，水玻璃和十二烷基苯磺酸钠之间的重量配比为200：1。

所述甲酰胺的比重为1.1.31-1.134，凝固点为2℃。

所述六偏磷酸钠中，以P₂O₅计含量占65.0%-70.0%。

所述水玻璃比重为1.38，模数为2.75～3.06，波美度be=40。

所述十二烷基苯磺酸钠中硫酸钠含量≤12%，水分及挥发物含量≤5%。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：

采用本发明所述的甲酰胺-六偏磷酸钠溶液，水玻璃-十二烷基苯磺酸钠溶液和清水进行充分混合反应后所得的甲酰胺-水玻璃复合型化学灌浆材料，具有：

（1）材料胶凝固结时间较长，容易控制，在常温下，可以控制胶凝时间在两个小时以上，在90℃的高温下可以控制胶凝时间为半个小时以上，参见表1（目前国内外还很少有固结材料能够在高温下达到如此长的胶凝时间）；

（2）灌浆材料粘度较低，流动性好，常温下初始粘度接近清水的粘度，因此容易灌注进小的孔隙、裂隙中；

（3）化灌材料抗温性能较好，能够抵抗100℃高温，在130℃温度下虽有失水现象，但是整体结构仍然保持完整；

（4）固结强度较高，在高温下与岩石固结强度达到2MPa以上；

（5）除固结时释放一定刺激性气体（氨气），固结材料对环境友好；

（6）背景技术中的“水玻璃-甲酰胺新型化学灌浆材料研究”期刊文件，在高温环境下胶凝时间较短暂约为30min，而本申请中，采用的32.9%：1.3%：65.8%特定组分制成的复合型化学灌浆材料胶凝时间相对较长，在80℃高温环境下约为60min，在高温深井中使用可靠性更高。

同时本发明克服了很多无机类和有机类灌浆材料的缺陷，是一种性能较好的复合型灌浆材料。

附图说明