[发明专利]一种固井用油井水泥悬浮剂及其制备方法和固井用水泥浆

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探领域，更进一步说，涉及一种固井用油井水泥悬浮剂及其制备方法和固井用水泥浆。

背景技术

固井悬浮剂是用在油井水泥浆中防止颗粒沉降，增加体系稳定性的一种油井水泥外加剂。在固井作业中，水泥浆的稳定性直接影响固井施工的安全性和固井质量。例如：在低密度/高密度水泥浆体系中，由于减轻材料/加重材料与水泥浆密度差较大，造成体系静置后上下出现密度差；或者在弹性水泥浆体系中，由于弹性材料与水泥浆不具备相容性，造成弹性材料悬浮在水泥浆表层等现象。

目前固井悬浮剂可应用的产品数量较少，耐温能力有限。高温分解，低温增稠严重，浆体无法泵送入地层，因此，大大限制了悬浮剂的使用范围。

申请号为201510511434.2的中国专利提供了一种高密度钻井液泥饼的清洗方法，申请号为201510396876.7，名为提高油基钻井液固化质量的乳化冲洗隔离液及其制备方法的中国专利提供了一种乳化冲洗隔离液，申请号为201510339049.4的中国专利提供了一种油田固井用加重隔离液及其制备方法，申请号为200710175665.6的中国专利提供了一种油井注水泥前置液外加剂及制备方法。其中，作者给出的增粘剂、悬浮剂用于清洗液、隔离液，易导致水泥浆流变性变差，因此不适用于水泥浆中做悬浮剂。

申请号为201410839614.9的中国专利提供了一种基于增粘剂单核心的水泥灌浆及其制备方法，其中使用的增粘剂用于建筑中的混凝土中，而不能满足固井中的高温要求。申请号为201410426563.7的中国专利提供了一种机械发泡式泡沫水泥浆及其制备方法，其中提及了增粘剂，但未给出增粘剂的具体成分。申请号为201110392697.8的中国专利提供了一种超深冻结孔固管封水的缓凝水泥浆液，其中给出了增粘剂的具体成分，但使用温度低，不适用于油井水泥浆在高温下的作业要求。

《新型固井悬浮剂的开发》(钻井液与完井液，第31卷，2014年第1期)中，作者使用了两种悬浮剂复配使用，在该文章的表3可以看出，T-1在加量为1.5％、常温养护条件下为12，为18，90℃养护条件下为30，为47，说明浆体在升温养护一段时间后出现了增稠现象，无法保证浆体具有良好的可泵性，可泵性差的浆体容易造成固井事故。此点也可以从该文章的表6中得到印证：表6中低密度水泥浆在T-1加量为1.9％、85℃稠化中，初始稠度达到30Bc，而在固井行业中认为，水泥浆体的初始稠度应小于30Bc，水泥浆体才具有良好的可泵性。《水泥浆悬浮剂研究进展》(油田化学，第31卷，2014年第2期)中，作者只给出了悬浮剂的概述性进展，未指出悬浮剂的具体生产方法及性能指标。

《固井内置悬浮液研究与应用》(石油钻采工艺，第29卷，2007年第4期)中，作者使用的悬浮液属于固井用顶替液的一种，用于顶替水泥浆体至设定层位，而非用于水泥浆中起到悬浮水泥浆外掺料的作用。《高温悬浮稳定剂DRY-S2的研究及应用》(钻井液与完井液，第30卷，2013年第3期)中，作者未给出悬浮稳定剂DRY-S2的制作方法，也未给出水泥浆体在加入DRY-S2的流变性能指标，只给出了水泥浆的沉降实验，无法保证浆体的流动性、可泵性是否良好。《超高密度抗盐水泥浆体系的研究》(钻井液与完井液，第22卷，2005年增刊)中，作者使用微硅作为悬浮稳定剂，需要的微硅量大(5％～8％)，造成水灰比要做相应的加大，而水灰比加大了，则要牺牲水泥石强度为代价。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请致力于提出一种固井用油井水泥悬浮剂。具体地说涉及固井用油井水泥悬浮剂及其制备方法和固井用水泥浆。本申请的固井用油井水泥悬浮剂可以在低密度水泥浆中起到悬浮减轻剂、可以在高密度水泥浆中起到悬浮加重剂的作用，防止高/低密度水泥浆产生沉降现象，增强体系的稳定性。同时该悬浮剂在低温水泥浆中不会造成水泥浆过度增稠现象，在高温水泥浆中不会发生分解，保证了体系在高/低温度下的良好的悬浮性、流变性，保证了固井施工的安全进行。

本发明的目的之一是提供一种固井用油井水泥悬浮剂，包含以下组分：所述悬浮剂粒径为90～600nm；所述悬浮剂结构中含有硅氧键与羧基；所述悬浮剂表面多孔结构，粒径小，悬浮能力强。

本发明的固井用油井水泥悬浮剂可由包括以下步骤在内的制备方法制成：

(1)将氯化硅气化后在氧气和氢气的混合气中经过高温水解生成物质A，物质A带有羟基；其中，所述氯化硅选自四氯化硅、三氯化硅、二氯化硅中的至少一种；