[发明专利]一种油井水泥用胶凝调节剂

说明书

本发明公开了一种油井水泥用胶凝调节剂，由硅粉、硅酸钠、硫酸盐和硼砂Na₂B₄O₇·10H₂O四种原料复配制得，各组分的重量百分比：硅粉20％～35％、硅酸钠25％～35％、硫酸盐15％～20％、硼砂Na₂B₄O₇·10H₂O 20％～30％。该油井水泥用胶凝调节剂，能够保证AMPS类聚合物降失水剂在120℃‑150℃温度区间内稠化曲线正常，并对AMPS类水泥浆体系的其他综合性能不产生特别影响，满足高温、高含盐等复杂地层的固井施工要求。

技术领域

本发明涉及油气田开发过程钻完井及固井领域内的油井水泥外加剂，特别涉及一种油井水泥用胶凝调节剂。

背景技术

深井、超深井、老油田、低渗透油藏以及非常规油气资源的开采是国内油气田未来开发的主攻方向，由于“深”、“老”、“低”、“非”油气田的地质、地层条件复杂，大都具有钻完井工艺和开采难度大的共同特点。特别是深井和超深井的钻探数量日益增加，与之配套的油井水泥浆性能要求将变得极为苛刻，高温高含盐是油井水泥外加剂发挥其最优性能作用的最大障碍，国内外研究人员针对高温高含盐的苛刻条件制备了抗高温、耐盐的一系列外加剂，包括降失水剂、缓凝剂、减阻剂等，应用于高温高含盐深井的水泥外加剂多数是基于AMPS类的一些共聚物，通过调整共聚物的单体种类、配比和实验条件即可合成不同功能的水泥外加剂。AMPS类共聚物在120-150℃之间存在温敏现象，其溶液表观粘度急剧增大，体现在水泥浆中则是在此温度区间内水泥浆稠度急剧升高、稠度线性突变值甚至超过20Bc，从稠化曲线上能明显看出“鼓包”、“台阶”等异常现象，同时，在稠度达到100Bc后，能看到凝固水泥内部出现缠绕在搅拌桨轴部的胶冻状水泥浆，给施工带来了极大安全隐患。

吕斌在公开号为CN106008844A的专利《一种强抑制性中高温油井水泥缓凝剂及其制备方法》以及2017年第5期《钻井液与完井液》发表的可抑制稠化异常的新型油井水泥缓凝剂的研究一文借助医药及微电子领域高效化学剂的研发思路，采用接枝共聚法制备了含有支链结构、抑制性强的聚合物类中高温油井水泥缓凝剂DR150。其在具有可靠的耐温、延时功效基础上，初始稠度低、稠化时间可调、加量敏感度小，还可有效地抑制“包心”等异常胶凝现象，对保证钻完井施工安全、提高油田开发效益具有重要的实际意义和应用价值。

段晓岩在2011年第5期《大庆石油学院学报》发表的聚羧酸类外加剂引起油井水泥浆异常胶凝现象分析一文中以及其学位论文《聚羧酸使油井水泥异常胶囊的机理研究》得出聚羧酸与水化硅酸钙、铝酸三钙发生交联反应，引起油井水泥浆异常胶凝，同时，油井水泥浆中硅和铝的质量分数升高会加重异常胶凝程度，并利用具有表面活性的小分子量的聚合物与油井水泥浆中的阳离子进行反应，控制油井水泥浆中阳离子交联的机会，加入特殊盐类改变油井水泥水化初期进程，破坏-O-Si-O-与聚羧酸的交联，解决了聚羧酸类外加剂引起油井水泥浆异常胶凝的问题。

目前，针对AMPS类水泥浆体系在高温条件下出现的稠化曲线异常现象，主要解决思路是开发不同种类的油井水泥缓凝剂，这些油井水泥缓凝剂多数还是AMPS类共聚物，但此类缓凝剂存在生产工艺复杂，对于大批量生产推广应用还存在一定难度。因此，迫切需要开发一种在不改变原有外加剂配方的基础上实现水泥浆的正常稠化的新型水泥外加剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，解决基于AMPS类聚合物降失水剂引起油井水泥浆在120℃-150℃范围内出现稠化曲线异常、稠化线形突变、“包心”的缺陷，影响固井施工安全的问题，提供一种油井水泥用胶凝调节剂，该油井水泥用胶凝调节剂，能够保证AMPS类聚合物降失水剂在120℃-150℃温度区间内稠化曲线正常，并对AMPS类水泥浆体系的其他综合性能不产生特别影响，满足高温、高含盐等复杂地层的固井施工要求。