[发明专利]一种固井用水泥浆稳定剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种固井用水泥浆稳定剂及其制备方法与应用，属于油田固井水泥浆外加剂技术领域。

背景技术

固井是钻完井过程中的重要环节，是评价油气井钻完井周期、固井质量及油气井使用寿命的决定性因素。为加固油气井壁、保证继续钻进、确保勘探期间分层试油及整个开采过程中合理的油气生产，在所钻成井眼中下入预设计尺寸的套管，并在套管与井壁的环空中注入水泥浆的作业称为固井。注水泥作业就是将事先调配好的水泥浆注入地层和套管柱间的环空内，顶替到预定位置后立即凝结硬化，从而达到加固井壁、保护套管和封隔油气水层的目的。水泥浆性能很大程度上决定了固井作业的安全性和固井质量。

水泥浆稳定性是固井水泥浆体系最重要的指标之一，且是影响固井质量、诱导“气窜”的重要因素。尤其是在大斜度井段和水平井段固井中，游离液和固相沉降会导致水泥浆上下部存在密度差，在井眼高边部分形成强度很弱的高渗透水泥，甚至产生微缝隙，可能造成井内流体的环空窜流，严重影响固井质量、后期油井生产和增产等作业。此外，高温水泥浆中加入的大量能改善其性能和保证施工安全的外加剂通常存在高温稀释现象，经过高温、长距离泵送后，水泥浆易出现游离液和固相沉降，可能导致水泥浆失重，从而影响固井质量和水泥环密封完整性。因此，水泥浆稳定性能是确保固井质量及延长油气井寿命的重要因素。

通常，向体系中加入外掺料或稳定剂来提高水泥浆的稳定性能。如纳米级或微米级尺寸的硅灰，其是一种多孔结构材料，具有一定的悬浮能力、较大的比表面积和较强的蓄水能力，可明显降低水泥浆的游离液和防止固相沉积，提高其稳定性。但该材料使水泥浆有严重的增稠现象，若加量过大，则影响配浆和水泥浆的泵注，因此需向体系中加入大量的分散剂以降低硅灰的蓄水量、改善水泥浆的流变性能，但分散剂也会使水泥浆高温下出现游离液和固相沉降，故这是一个矛盾结合体。

国内外对水泥浆稳定剂的研究较多。邱燮和等人介绍了新型Microblock液硅添加剂在油田的应用(邱燮和，王良才，郭广平.Microblock液硅的评价及在中国油田的应用[J].钻井液与完井液，2010,27(4)：68-70)，所述的Microblock液硅具有良好的悬浮能力，可有效防止水泥浆沉降和生成游离液，且有利于提高水泥石强度及防气窜性能，但液硅对水泥浆的流变性能有一定的负面影响。

US7114569B2公开了一种采用硼处理低分子量瓜胶，用其作悬浮稳定剂，该悬浮稳定剂具有低温不增粘、高温增粘的特点，可防止高密度水泥浆由于高温稀释作用所产生的固相沉降及游离液，可有效改善水泥浆的高温稳定性能。

US4963668 A与US5004506 A公开了一种用作悬浮稳定剂的温伦胶，该温轮胶是采用H₂O₂、FeSO₄和EDTA处理后得到的低粘度温伦胶，尽管其能够提高水泥浆稳定性，但该温伦胶需进行复杂的预处理，操作、使用不便，同时易造成温轮胶每批产品性能差异较大。

CN103694975 A公开了一种温伦胶类的水泥浆稳定剂，具体包括温伦胶、矿物油、有机土以及流变调节剂等，其可直接加入水中，能很快水化增粘，且无需对温伦胶进行预处理，使用方便、高效，可有效防止水泥浆产生游离液和沉降，确保固井质量。但该稳定剂加入水中的水化增粘现象将延长下灰时间，影响水泥浆配制过程，若加量较大则可能无法下灰，或导致水泥浆稠度较大，影响泵注过程，固井施工过程存在一定风险。另外，在使用温伦胶类水泥浆稳定剂时，由于加量较少，与水泥干混使用会存在混配不匀的情况，加入水中经常发生“鱼眼”状的团聚现象，影响温伦胶类水泥浆稳定剂性能的发挥。

因此，如何方便、高效利用温伦胶制备水泥浆稳定剂，而对水泥浆的其它性能无不良影响，成为固井用水泥浆稳定剂技术的研究焦点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种固井用水泥浆稳定剂，该稳定剂不仅可提高水泥浆的稳定性，而且在使用过程中对水泥浆的其它性能无不良影响，另外该稳定剂还有益于水泥石的抗压强度。

本发明的另一目的在于提供所述固井用水泥浆稳定剂的制备方法，所述方法简单、操作方便。

本发明的又一目的在于提供所述固井用水泥浆稳定剂的应用。

本发明的再一目的在于提供一种固井用水泥浆，其包含本发明所述的固井用水泥浆稳定剂。该水泥浆具有良好的稳定性、流变性，适用温度可达150℃。

本发明的再一目的在于提供所述的固井用水泥浆的应用。