[发明专利]遇油气响应的活性自修复水泥浆体系

说明书

本发明涉及一种遇油气响应的活性自修复水泥浆体系，包括油井水泥、淡水、自修复剂、降失水剂、分散剂、缓凝剂和消泡剂，其配比以油井水泥重量为基准计为：油井水泥计100份，淡水43.0‑47.0份，自修复剂2.0‑4.0份，降失水剂1.0‑2.0份，分散剂0.2‑0.5份，缓凝剂0.2‑1.0份，消泡剂0.2‑0.5份。本发明遇油气响应的活性自修复水泥浆体系具有流变性好、自修复能力强、弹韧性好、稠化时间任意可调且性能稳定、配方组成及现场施工简单等特性，可在井筒水泥环出现微裂缝和微环隙时无需地面人工干预，自动封堵油气窜通道，恢复水泥环的完整性和界面胶结能力，达到预防套管环空带压的目的。

技术领域

本发明涉及非常规油气钻完井工程固井技术领域，更具体地说，涉及一种遇油气响应的活性自修复水泥浆体系。

背景技术

套管环空带压是国内外油气井生产过程中普遍存在的现象，特别是页岩气井，受大型分段压裂改造等增产措施的影响，套管环空带压问题更为突出，严重危害了页岩气田的安全生产和高效勘探开发。目前用于解决固井后套管环空带压问题的措施较少且成本高，套管环空带压预防技术的研究一直处于探索阶段，具有广阔的研究价值和应用前景。

试压、钻塞、射孔和压裂改造、试气投产等压力和温度激动作业均可能造成井筒水泥环产生微裂缝和微环隙，破坏水泥环的井筒完整性，导致层间封隔失效。针对气井生产过程中出现的套管环空带压问题，从水泥石本身角度出发，提出了一种新的应对方案—遇油气响应的活性自修复水泥浆体系，可在水泥环出现微裂缝和微环隙时无需地面人工干预，当地层油气在层间窜流时，碳氢化合物将触发活性材料发生响应，自动封堵窜流通道，恢复水泥环的本体完整性和界面胶结能力，以达到水泥环对井筒二次密封的目的，降低套管环空带压风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种遇油气响应的活性自修复水泥浆体系，当地层油气在层间窜流时，可以自我愈合水泥环微裂缝和微环隙，以达到水泥环对井筒二次密封的目的，降低套管环空带压风险。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种遇油气响应的活性自修复水泥浆体系，其包括油井水泥、淡水、自修复剂、降失水剂、分散剂、缓凝剂、消泡剂，其配比以油井水泥重量为基准计为：油井水泥计100份，淡水43.0-47.0份，自修复剂2.0-4.0份，降失水剂1.0-2.0份，分散剂0.2-0.5份，缓凝剂0.2-1.0份，消泡剂0.2-0.5份。

按上述方案，所述水泥浆密度为1.87g/cm³-1.90g/cm³。

按上述方案，所述自修复剂为改性聚乙烯醇聚合物、反丁烯二酸-乙酸乙烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或两种按任意比例的混合物。其中改性聚乙烯醇聚合物由聚乙烯醇、十二烷基醇和十二烷基硫酸钠按照0.5-0.8:1:0.1-0.3的摩尔比进行高分子聚合反应得到；所述自修复剂为灰色粉末，颗粒密度为1.35g/cm³-1.55g/cm³，细度为0.900mm方孔筛，筛余量为≤5.0％，煤油介质中体积膨胀率≥15％。

按上述方案，所述的降失水剂为羧丙基甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的一种或两种按任意比例的混合物。其中羧丙基甲基纤维素由棉纤维素、环氧丙烷和氯甲烷在60-80℃温度和碱性条件下按照1-2:1:0.3-0.5的摩尔比进行醚化反应而成，具有良好亲水性。另外其它常规水泥降失水剂，例如聚乙烯醇或阴离子型聚合物降失水剂也可以应用于本发明。本发明的降失水剂可以市购得到，例如荆州嘉华的产品代号为FLO-S的降失水剂。

按上述方案，所述的分散剂为聚羧酸聚合物或萘磺酸盐中的一种或两种按任意比例的混合物。其中聚羧酸由羧酸、环氧乙烷和环氧丙烷按照1:0.2-0.5:0.2-0.4的摩尔比进行醚化反应得到。常规的有机盐类或无机盐类分散剂均可以应用于本发明。本发明的分散剂可以市购得到，例如河南卫辉的产品代号为USZ的分散剂。