[发明专利]油井水泥自愈合剂的制备方法、固井自愈合水泥浆及应用

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探领域，具体涉及一种油井水泥自愈合剂制备及含有该方法制备得到的自愈合剂的油井自愈合水泥浆，更具体的，其涉及一种深井固井用的一种油井水泥自愈合剂的制备方法和及含有该方法制备得到的自愈合剂的固井自愈合水泥浆及其应用。

背景技术

油气井在水泥浆凝固后，由于水泥自身特性或后期作业的影响，水泥石中易形成裂缝等缺陷，由于水泥环损伤出现油气窜流引起环空带压的情况发生，后期一般采用成本昂贵的挤水泥大修井和化学堵漏修复方法，但成功率低，有的修复作业需要进行很多次，并且修复后的油气井往往在很短的时间内又可能出现问题，需要重新修复，往往会造成大量的经济损失和钻井作业周期的延长，目前，国内外各大石油企业、科研院所也在致力于解决水泥石损伤、自修复的研究，但是尚无公开的关于自愈合剂的制备。国内建筑行业水泥基材料微裂缝的自修复研究起步较早，但是建筑行业的自愈合剂由于使用温度较低，难以应用于油井水泥中。国外在固井水泥环自修复的研究和使用中取得了一些进展，斯伦贝谢和哈里伯顿在关于水泥环损伤、水泥环微膨胀方面的研究，但是具有的修复剂研发尚未公开。

中国专利专利CN201010531412.X、CN201210587842.2、CN201110375710.9、CN201010530012.7等所公开的苯丙乳液只适用于建筑行业、涂料行业等，在温度高于100℃的高温高压油井中难以适用，并且加入油井水泥中，造成了油井水泥无流动性，难以泵送入井。

中国专利CN201010617895.5、CN201310031979.4所发明的自愈合剂只适用于常温下的建筑水泥，对于高温下的油井水泥无法起作用。

中国专利CN201110326575.9是利用改性树脂作为自愈合材料，但是该材料的使用温度在70℃左右；中国专利CN201210264282.7未给出自愈合材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备油井水泥自愈合剂的方法，该方法制备的自愈合剂可以在高温下修复水泥石裂缝，降低水泥石渗透率，封隔油气水窜流通道，防止窜流的发生，提高固井水泥环的胶结质量和耐久性，保证良好封隔，提高油气井的使用寿命和开发效益。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

1）一种油井水泥用自愈合剂的制备方法，包括：

i)将取代或未取代的将苯乙烯、丙烯酸酯类、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、二乙烯基苯、丙烯酰胺及其衍生物、马来酸单聚乙二醇单甲醚酯、乳化剂、链转移剂和水混合进行预乳化，得到预乳化液A；

ii)将水与引发剂配成引发剂溶液B；

iii)将一部分量的预乳化液A作为底料加热至70-90℃，然后加入一部分量的引发剂溶液B进行反应；

iv)随后将剩余量的预乳化液A和剩余量的引发剂溶液B也加入其中进行进一步反应；

v)反应结束后，调节产物的pH值为7-9，得到所述油井水泥用自愈合剂。

其中优选步骤ii）中的水的使用量为全部水的使用量的20重量%。

2）在本发明的第1）项所述的制备方法的一个优选实施方式中，所述方法中各组分的加入量为：

3）在本发明的第1）或第2）项所述的制备方法的一个优选实施方式中，所述方法中各组分的加入量为：

4）在本发明的第1）-3）中任一项所述的制备方法的一个实施方式中，所述丙烯酸酯类选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯中的至少一种。

5）在本发明的第1）-4）中任一项所述的制备方法的一个实施方式中，所述乳化剂选自阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐和烷基酚醚硫酸钠盐中的至少一种；所述非离子表面活性剂选自辛基苯酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚和乙二醇脂肪酸酯中的至少一种。

6）在本发明的第1）-5）中任一项所述的制备方法的一个实施方式中，所述引发剂选自无机过氧化物类化合物，优选为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的至少一种。

7）在本发明的第1）-6）中任一项所述的制备方法的一个实施方式中，所述链转移剂为醇类，优选为异丙醇、十二烷基硫醇和叔丁醇中的至少一种。

8）一种固井自愈合水泥浆，包括本发明的第1）-7）项所述的制备方法制备的油井水泥用自愈合剂。