[发明专利]弹性增韧水泥浆体系及其制备方法

说明书

本发明涉及固井用水泥浆技术领域，是一种弹性增韧水泥浆体系及其制备方法，该弹性增韧水泥浆体系，原料包括水泥100份、弹性材料4份至15份、增韧材料2份至10份、高温稳定剂0份至40份、膨胀剂0份至5份、超细材料0份至15份、降滤失剂4份至10份、早强剂0份至4份、分散剂0份至3份、缓凝剂0份至2.5份，将干混料加入湿混料中得到弹性增韧水泥浆体系。本发明针对长封固段水平井固井困难，通过优选国产弹性材料及外掺剂和外加剂，研究形成弹性增韧水泥浆体系，具有低失水、零析水、高强度、低弹性模量特性，能够满足水平井后期开采压裂要求，保证固井质量、经济实用。

技术领域

本发明涉及固井用水泥浆技术领域，是一种弹性增韧水泥浆体系及其制备方法。

背景技术

随着油田勘探开发的不断深入，勘探开发难度不断增大，常规钻井开发方式已不能满足勘探开发需求，水平井钻井技术是高效开发低渗透油气藏的最佳技术手段，为了提高单井产能，扩大油层的泄油面积，增加了水平段在油层中的穿行长度，加大了固井的难度。水平井开发多数采用套管射孔完井，射孔是造成套管和水泥环损坏的主要原因，当射孔弹引爆时，套管将承受射孔弹爆燃在套管内扩散的高压气体作用，引起套管壁迅速扩张。在水泥环局部区域会形成拉、压高应变区，由于水泥石属于脆性材料，当套管扩张引起水泥环的环向应力超过其强度极限时，水泥环就会破裂而形成径向裂纹。裂纹将迅速扩张，发生多重“层裂”，影响固井质量。固井质量的好坏直接影响油气井的开采安全、生产寿命及经济效益。为提高水泥环抗冲击能力，确保水泥环的层间封隔质量，通常在水平井固井中使用弹性增韧水泥浆体系。

目前，很多油田使用的弹性水泥浆体系均引用进口弹性材料，进口弹性材料虽然应用效果良好，但价格昂贵，不利于油田低成本战略。

发明内容

本发明提供了一种弹性增韧水泥浆体系及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决固井用水泥浆现有存在原材料昂贵，不利于油田低成本战略的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种弹性增韧水泥浆体系，原料按重量份数计包括水泥100份、弹性材料4份至15份、增韧材料2份至10份、高温稳定剂0份至40份、膨胀剂0份至5份、超细材料0份至15份、降滤失剂4份至10份、早强剂0份至4份、分散剂0份至3份、缓凝剂0份至2.5份、消泡剂0.2份至0.5份、水35份至110份，按照下述方法制备得到：第一步，将所需量的弹性材料、增韧材料、高温稳定剂、膨胀剂、超细材料与水泥混合均匀，得到干混料；第二步，将所需量的降滤失剂、早强剂、分散剂、缓凝剂、消泡剂与水混合均匀，得到湿混料；第三步，在搅拌的条件下，将干混料加入湿混料中搅拌均匀，得到弹性增韧水泥浆体系。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述水泥为硅酸盐水泥。

上述弹性材料是以烯烃单体为原料添加引发剂聚合而成的混合物。

上述高温稳定剂为石英砂。

上述增韧材料是以改性纤维、氧化硅、碳酸钙混合而成的混合物；或/和，膨胀剂为氧化铝、硫酸钙、氧化镁、钝化铝复合而成的混合物。

上述超细材料为超细水泥、微硅粉、超细碳酸钙中的一种以上，超细水泥的平均粒径不大于0.018mm，微硅粉的平均粒径不大于0.003mm，超细碳酸钙的平均粒径不大于0.013mm。

上述分散剂为醛酮缩合物、萘系分散剂中的一种以上。

上述降滤失剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸类聚合物、聚乙烯醇中的一种以上。

上述缓凝剂为葡萄糖酸钠纤维素复合物；或/和，早强剂为无机盐混合物，消泡剂为磷酸三丁酯。