[发明专利]一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆

说明书

本发明提供了一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，主要由油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水组成，其中，采用改性丁苯橡胶与聚丙烯纤维复合而成的增韧剂，以及聚合物胶乳类的改性PVA类降失水剂。本发明采用上述复合增韧剂和降失水剂，配合胶结增强剂和减阻剂等，使该水泥石脆性低，抗冲击及阻裂效果明显，交变应力作用下依然能保持水泥环完整，满足储气库频繁周期性高压注采。实验结果表明，采用本发明提供的增韧膨胀水泥浆，在承受100个周期以上的35MPa疲劳试验后，水泥环依然保持完整，各项综合性能良好，能够满足储气库周期性频繁高压注采需要，保证储气库的正常运行。

技术领域

本发明涉及固井技术领域，尤其涉及一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆。

背景技术

地下储气库在调峰和保障供气安全方面具有不可替代的作用和明显的优势，因而越来越受到各国的重视。枯竭气藏是最适合建设地下储气库的一种类型，其工作气量约占全球地下储气库总工作气量的78％。气库注采井按至少30年不修井原则进行设计，钻完井施工须以固井为核心。通常，向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业称为固井。储气库井与常规油气井固井不同，须长期承受频繁注采产生的应力变化，油井水泥属水硬性胶凝材料，具有高强度和高脆性，体积收缩在4％以上，水泥环在交变应力条件下很容易产生微裂缝、微环空，会产生气窜和套管带压风险，影响气库运行安全及寿命。

目前，一种技术是采用普通固井水泥浆体系，使用早强、微膨胀等外加剂，结合固井工艺优化设计进行储气库固井。这种技术一般未对水泥石在压力、温度变化情况下的力学性能进行考察，显然，其水泥石性能难以保证在储气库长期强注、强采等情况下对密封性的要求。

为了克服水泥石的上述缺陷，有些研究者会在水泥浆体系中加入橡胶粉，以增加弹性和膨胀性。比如，申请号为201410638311.0的中国专利文献提供了一种膨胀韧性固井水泥浆及其制备方法。该水泥浆包括以下组分：100重量份水泥、6-14重量份增韧材料、3-80重量份增强材料、8-120重量份密度调节剂、0.5-2.5重量份悬浮稳定剂、20-40重量份高温稳定剂、35-100重量份蒸馏水、0.5-2重量份分散剂、0.5-4重量份降失水剂、0.3-4重量份缓凝剂、0.1-2重量份抑泡剂、0.1-2重量份消泡剂，其中，所述增韧材料为改性丁腈橡胶粉不同粒径的级配混合物。该水泥浆经硬化形成的水泥石具有微膨胀和低弹性模量等特性，但是，该水泥浆中增韧材料加量较大，影响水泥石渗透率，可能引发渗透性气窜，影响气库运行安全及寿命。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，本发明提供的水泥浆能改善水泥石脆性，增强变形能力，在频繁高压注采下保持水泥环的完整，从而保证储气库的正常运行。

本发明提供一种储气库固井用增韧膨胀水泥浆，包括：油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水；

所述复合增韧剂由包括改性丁苯橡胶和聚丙烯纤维的物料经混炼制得；

所述降失水剂由交联剂和化学交联聚乙烯醇经反应制得。

优选地，所述油井水泥、复合增韧剂、胶结增强剂、降失水剂、减阻剂和水的质量比为100：(3.0～5.0)：(1.0～2.0)：(6.0～8.0)：(0.5～1.0)：(36～44)。

优选地，所述增韧膨胀水泥浆还包括：A质量份的调凝剂，0＜A≤2.5。

优选地，所述复合增韧剂的制备物料中改性丁苯橡胶与聚丙烯纤维的质量比为100：(3～5)。

优选地，所述复合增韧剂的制备物料中聚丙烯纤维长度为3mm～5mm。

优选地，所述交联剂与化学交联聚乙烯醇的质量比为1：(4～6)。

优选地，所述交联剂为硼酸和醋酸。