[发明专利]一种固井水泥石增弹增强方法

说明书

本发明提供了一种固井水泥石增弹增强方法，包括如下步骤：(a)提供固井水泥、蜂巢状吸储能结构材料、硅酸钙水合物结晶晶种和水的混合物；所述蜂巢状吸储能结构材料的用量为0.5‑10重量％，以所述固井水泥的重量计算；所述硅酸钙水合物结晶晶种的用量为0.5‑6重量％，以所述固井水泥的重量计算；(b)所述混合物制备成水泥浆；(c)所述水泥浆凝固后得到所述的固井水泥石。本发明还提供了增弹增强的固井水泥石。本发明获得了一种提高水泥石弹性(降低水泥石弹性模量)的同时，提高水泥石的抗压强度的固井方法。

技术领域

本发明涉及固井领域，特别涉及固井水泥石增弹增强方法。

背景技术

固井是钻井作业中非常重要的一个环节。在油井的钻井周期内，一般需要多次固井。固井主要通过将水泥浆注入井下，在固井套管和油井岩壁之间固化形成“水泥环”。通常情况下，固井用水泥浆形成的油井“水泥环”在井下需要承受高聚能射流的射孔冲击、大型压裂和分段压裂的冲击以及下套管和继续钻进时套管和钻头对“水泥环”的碰撞冲击。此外，由于地壳作用的存在，固井“水泥环”还要受到地壳结构改变而产生的巨大内应力，如果固井水泥石强度和韧性不够，将产生变形和裂纹，其整体完整性遭到破坏，导致后期层间密封性能失效，对油气井特别是高含酸性气体井后期增产措施及开发生产具有潜在安全隐患，严重的会影响油井的正常运转，甚至造成油井的永久性破坏，造成巨大的经济损失。因此，固井“水泥环”通常需要添加能够提高其弹性和强度的组分，以减弱其脆性导致被破坏的可能性。

为提高水泥石弹性，现有的技术主要通过添加橡胶弹性体等弹性粒子的方法改性。弹性粒子是一种弹性材料，由弹性粒子构成的水泥与普通水泥相比具有较低杨氏模量和较高的泊松比，能够更好地吸收压裂时套管膨胀引起的水泥变形能量，降低“水泥环”密封失效的风险。传统固井用弹性粒子一般是弹性的橡胶粉末，由于橡胶粉表面疏水或亲水性差与水泥胶结性不好，且会破坏水泥石强度。

因此综上所述，本领域亟需一种提高水泥石弹性(降低水泥石弹性模量)的同时，提高水泥石的抗压强度的固井方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种提高水泥石弹性(降低水泥石弹性模量)的同时，提高水泥石的抗压强度的固井方法。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种提高水泥石弹性(降低水泥石弹性模量)的同时，提高水泥石的抗压强度的固井水泥石。

为解决上述技术问题之一，本发明第一方面提供了一种固井水泥石增弹增强方法，包括如下步骤：

(a)提供固井水泥、蜂巢状吸储能结构材料、硅酸钙水合物结晶晶种和水的混合物；

(b)所述混合物制备成水泥浆；

(c)所述水泥浆凝固后得到所述的固井水泥石。

根据本发明的一些实施方式，所述蜂巢状吸储能结构材料的用量为0.5-10重量％，以所述固井水泥的重量计算。

根据本发明的一些实施方式，所述硅酸钙水合物结晶晶种的用量为0.5-6重量％，以所述固井水泥的重量计算。

优选地，所述蜂巢状吸储能结构材料占固井水泥(干燥)重量的3-重量6％的量。

在本发明的一个具体实施方式中，

所述(a)的蜂巢状吸储能结构材料具有包括无机相和有机相的多相结构。

优选地，所述有机相的含量为10-40重量％，以所述蜂巢状吸储能结构材料的总重量计算。

更优选地，所述有机相的含量为30-40％，以所述蜂巢状吸储能结构材料的总重量计算。

在本发明的一个具体实施方式中，所述有机相的软化点不低于140℃。

在本发明的一个具体实施方式中，