[发明专利]水泥浆和相关产品及其在油气井固井中的应用

说明书

本发明公开了一种水泥浆和相关产品及其在油气井固井中的应用。该水泥浆包括：100质量份水泥、6‑14质量份增韧材料、4‑28质量份增强材料、12‑87质量份密度调节剂、0‑0.8质量份悬浮稳定剂、0‑35质量份高温稳定剂、55‑95质量份蒸馏水、0.5‑1.5质量份分散剂、2‑3质量份降失水剂、1.2‑2.5质量份缓凝剂、2‑5质量份防气窜剂、2‑5质量份膨胀剂，0.1‑0.3质量份的纤维、0.2‑0.5质量份消泡剂。该泥浆沉降稳定性好，经硬化后形成的水泥石具有微膨胀、高强度、低弹性模量、防窜和防漏的特性，用于油气井固井时，能有效避免破裂，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及油气井固井工程技术领域，特别涉及一种水泥浆和相关产品及其在油气井固井中的应用。

背景技术

固井普通硅酸盐水泥石是一种先天缺陷的脆性、多孔道、易收缩的材料，由于致密油气水平井的大型体积压裂易导致脆性的普通水泥石产生微裂纹，甚至破裂；且水泥水化收缩是硅酸盐水泥的固有特性，这一特性易导致井下的水泥环，出现环空微间隙；以上两种情况都会使水泥环失去层间封隔作用，从而出现地层流体窜流、环空带压等现象，因此对水泥石膨胀韧性改造是很有必要的。

目前，水泥石韧性改造主要是通过在水泥浆体系中掺入胶乳、废轮胎橡胶粉、硅橡胶粉、纤维等材料进行韧性改造。

发明内容

本申请发明人发现，虽然现有技术中也采用了一些方法进行韧性改造，能够在一定程度上降低水泥石的弹性模量，但仍存在一些缺点：胶乳的环境污染严重，加量大，价格贵，加入乳胶后，水泥石的弹性模量的降低程度难以满足现场应用要求；废轮胎橡胶粉、硅橡胶粉等表面亲水性差的橡胶粉与水泥石基体的胶结能力差，影响水泥石的完整性，虽然部分研究证明可进行改性处理提高胶结强度，但增加了工业化生产成本；普通纤维分散性差，混拌难度大，价格贵，与水泥石基体胶结差，且单独的纤维水泥石的弹性模量难以满足现场应用要求。

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种水泥浆和相关产品及其在油气井固井中的应用。

本发明实施例提供一种水泥浆，包括：

100质量份水泥、6-14质量份增韧材料、4-28质量份增强材料、12-87质量份密度调节剂、0-0.8质量份悬浮稳定剂、0-35质量份高温稳定剂、55-95质量份蒸馏水、0.5-1.5质量份分散剂、2-3质量份降失水剂、1.2-2.5质量份缓凝剂、2-5质量份防气窜剂、2-5质量份膨胀剂，0.1-0.3质量份的纤维、0.2-0.5质量份消泡剂。

在一些可选的实施例中，所述水泥为硅酸盐水泥。

在一些可选的实施例中，所述增韧材料为改性丁腈橡胶粉，粒径为0.074-0.178毫米。

在一些可选的实施例中，所述增强材料为矿渣粉、粉煤灰、超细水泥、微硅、超细碳酸钙、偏高岭土中3～4种的组合。

在一些可选的实施例中，矿渣粉的粒径不大于0.045毫米，粉煤灰的粒径不大于0.125 毫米，超细水泥的粒径不大于0.018毫米，微硅的粒径不大于0.003毫米，超细碳酸钙的粒径不大于0.013毫米，偏高岭土的粒径不大于0.0065毫米。

在一些可选的实施例中，所述密度调节剂为玻璃微珠、精铁矿粉中的任一种。

在一些可选的实施例中，所述悬浮稳定剂为膨润土。

在一些可选的实施例中，所述高温稳定剂为石英砂。

在一些可选的实施例中，所述分散剂为醛酮缩合物或萘系分散剂。

在一些可选的实施例中，所述降失水剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMPS类聚合物。

在一些可选的实施例中，所述AMPS类聚合物的分子量为60-80万。