[发明专利]一种稳泡剂组合物、泡沫水泥浆添加剂及泡沫水泥浆

说明书

本发明涉及一种稳泡剂组合物、泡沫水泥浆添加剂及泡沫水泥浆。该稳泡剂组合物主要由以下重量份的组分组成：C12‑C22烷基酰胺丙基甜菜碱100份，动物角质蛋白水解液100‑150份，C8‑C14烷基苯磺酸钠75‑120份，C6‑C20烷基酰胺烷基氧化胺60‑100份；所述动物角质蛋白水解液由动物蹄角粉水解得到，质量浓度为25‑40％。该稳泡剂组合物在保证泡沫稳定性的基础上，可实现在泡沫液膜上的均匀附着，进而使泡沫水泥浆体系中的泡沫细小均匀，降低了泡沫水泥石的孔隙结构缺陷，有利于提高泡沫水泥石在较低密度下的渗透性和抗压强度。

技术领域

本发明属于固井用水泥浆领域，具体涉及一种稳泡剂组合物、泡沫水泥浆添加剂及泡沫水泥浆。

背景技术

在石油与天然气勘探开发过程中，常面临着低压、易漏地层。在低压、易漏地层进行固井作业时，常面临着水泥浆漏失、返高不够的问题。为防止固井漏失，常采用泡沫低密度水泥浆来进行固井，以保证水泥浆返高和固井质量。

泡沫水泥浆是通过在水泥浆中充入气体，以表面活性剂物质等来提高泡沫稳定性，从而制备出低密度三相粘稠流体，其具有密度低、低渗透率、低失水、低导热率、可压缩性、顶替泥浆效率高、防漏效果好、强度较高等特点，是解决低压易漏地层、裂缝地层、高渗透性地层和溶洞地层的固井漏失的重要技术手段。采用泡沫水泥浆可以有效地解决深水表层段固井窜流的难题，也可以在热采井、水力压裂井中应用来提高水泥环的封隔完整性，随着人们对泡沫水泥浆认识的不断深入，泡沫水泥浆的使用范围越来越广泛，已经成为解决复杂固井难题的一项重要技术。

1979年，泡沫水泥浆实现了现场固井的第一次应用。之后，通过改进泡沫发生器，优选表面活性剂，配制出了一系列性能优良的泡沫水泥浆。1987～1988年，国内在新疆火烧山油田进行了4口技术套管固井和12口油层套管泡沫固井试验，解决了低压易漏油气层尤其是地层压力系数小于1.0的油气井固井难题。目前，泡沫水泥技术不断发展和完善，在低压易漏地层固井、裂缝性漏失地层固井、深水防窜固井等领域的应用非常广泛。

现场制备泡沫水泥的方法主要有以下两种：一是机械充气法，另一种是化学充气法(主要以充氮气为主)。机械充气法需要制氮设备或氮气车、流量测量与控制等设备，设备种类和数量较多，并且工艺复杂，需要精心设计和计算机自动控制等，现场施工难度大、费用高。相比之下，化学充气法不需要繁多的设备和复杂的工艺流程，只需将能够产生氮气的化学物质直接加入油井水泥材料或水泥浆中，通过这些化学物质的化学反应产生氮气并充入水泥浆中即可制备泡沫水泥浆，大大简化了泡沫水泥的生产工序且降低了生产成本。

水泥浆是碱性介质环境，很多物质难以在碱性介质中发生产生氮气的反应，如亚硝酸钠与氯化铵可在酸性环境中才能发生反应生成氮气，该反应在产生氮气的同时，还伴随着较大的热量放出，其在自生热压裂液、热化学驱油等方面都有广泛的应用。然而亚硝酸钠与氯化铵在水泥浆碱性介质中却无法产生氮气。

另外，一些偶氮类物质能够在加热的条件下，当温度达到其分解温度时，通过自身发生分解反应产生氮气，如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼、5-苯基四唑和三肼基三嗪等。但这些物质不但价格高，而且易燃易爆，有一定的安全隐患，不适合泡沫水泥浆的地面制备环境和条件。

屈建省等开发了一种适用于长庆油田固井的超低密度泡沫水泥浆(钻井液与完井液，1997年第14卷第4期第27-28页)，其采用化学发气剂FCA和FCB在水泥浆中发生化学反应产生氮气，同时加入稳泡剂FCF，制备出了密度低至1.20g/cm³的泡沫水泥浆。应建成研究了新型泡沫水泥浆体系在胜利油田莱州湾区块的应用(钻井工艺，2009年第32卷第6期第113-115页)，其是先利用漂珠将水泥浆的密度降低至1.33g/cm³，然后通过化学发气的方法将密度进一步降低。