一种遇水膨胀水泥的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种遇水膨胀水泥，包括水泥、高吸水树脂、水和水泥外加剂。将合适粒径的高吸水树脂按一定的比例与水泥干混形成遇水膨胀水泥，与水混合形成一定密度的水泥浆。可将遇水膨胀水泥与其他粉状水泥外加剂按一定的比率干混，形成满足特种性能要求的水泥浆体系，按照常规固井施工工艺将水泥浆注入井内。本发明形成的水泥石在遇到地层水的情况下能产生微膨胀，堵塞流体微通道，保持水泥石的封固完整性，能有效封隔油气水层，防止地层流体窜通，提高油井产能，延长油井寿命，减小或避免堵水作业费用。
【专利说明】_种遇水膨胀水泥
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田勘探和开发等固井作业【技术领域】，具体涉及一种遇水膨胀水泥。
【背景技术】
[0002] 油井固井的主要任务是有效封隔油气水层，防止地层流体窜通，从而实现保护油 气层、分层开采、实施增产措施的目的。而固井后往往由于水泥浆顶替效率差、水泥石自身 的体积收缩、地层流体的侵入以及后期的其他作业等因素，致使水泥石与地层之间、水泥石 本身产生微间隙或微裂缝，形成地层水窜流的通道而引发水窜，影响油气的有效开采和油 井的寿命。如果在这种情况下水泥石能产生不影响其自身机械性能的体积膨胀，关闭或缩 小流体通道，就能避免或阻止地层水窜的发生。国外斯伦贝谢公司研制开发出了"自愈合" 水泥，在水泥浆凝固后微间隙或微裂缝形成并出现油气窜时能够被激活，使水泥环产生微 膨胀，封闭油气窜的通道。而国内外遇水膨胀水泥的研宄和现场应用没有相关的报道。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能有效封隔油气水层，防 止地层流体窜通，提高油井产能，延长油井寿命，减小或避免堵水作业费用的遇水膨胀水 泥。
[0004] 其技术方案是：一种遇水膨胀水泥，其特征在于：包括以下重量份的原料： 水泥100-200份，高吸水树脂1-4份。
[0005] 所述遇水膨胀水泥还包括水40-50份，水泥外加剂5-10份。
[0006] 所述水泥外加剂包括油井水泥降失水剂、油井水泥分散剂、油井水泥油井水泥早 强剂和油井水泥增韧剂等。
[0007] 所述尚吸水树脂为聚丙條fe系树脂。
[0008] 所述尚吸水树脂的粒径为200目左右。
[0009] 本发明与现有技术相比较，具有以下优点：本发明形成的水泥石在遇到地层水的 情况下能产生微膨胀，堵塞流体微通道，保持水泥石的封固完整性，能有效封隔油气水层， 防止地层流体窜通，提高油井产能，延长油井寿命，减小或避免堵水作业费用。
【具体实施方式】
[0010] 实施例一： 一种遇水膨胀水泥，包括以下重量份的原料： 水泥100份，尚吸水树脂1份。尚吸水树脂占水泥重量的1%。
[0011] 所述遇水膨胀水泥还包括水44份，水泥外加剂5份。将遇水膨胀水泥与水混合形 成一定密度的水泥浆。根据目标油井(井底静止温度易不大于90度）固井对水泥浆性能的 要求，可将遇水膨胀水泥与其他粉状水泥外加剂按一定的比率干混，形成满足特种性能要 求的水泥浆体系，按照常规固井施工工艺将水泥浆注入井内。
[0012] 所述水泥外加剂包括油井水泥降失水剂、油井水泥分散剂和油井水泥早强剂。油 井水泥降失水剂、油井水泥分散剂、油井水泥油井水泥早强剂和油井水泥增韧剂为本领域 技术人员公知的适用于油井水泥的通用外加剂。
[0013] 所述高吸水树脂为聚丙烯酸类树脂。
[0014] 所述高吸水树脂的粒径为200目左右。选择粒度为200目左右的高吸水树脂，按 占水泥重量的1. 0%上下的比例与水泥干混，形成遇水膨胀水泥，其水泥石膨胀率可达1. 5% 以上。
[0015] 实施例二： 一种遇水膨胀水泥，包括以下重量份的原料： 水泥100份，高吸水树脂1. 5份。高吸水树脂占水泥重量的1. 5%。
[0016] 所述遇水膨胀水泥还包括水44份，水泥外加剂7份。其它与实施例一相同。
[0017] 实施例三： 一种遇水膨胀水泥，包括以下重量份的原料： 水泥100份，高吸水树脂2份。高吸水树脂占水泥重量的2. 0%。
[0018] 所述遇水膨胀水泥还包括水44份，水泥外加剂7份。其它与实施例一相同。
[0019] 水泥水化所需水量只占水泥重量的20%，水泥浆中还存在着大量的自由水。高吸水 树脂有极强的吸水力，能吸收自身重量几百倍的水，在90度高温下仍具有长期保水性。吸 水树脂的吸水速度和吸水量跟其粒径的大小有直接的关系。如颗粒过大，则树脂的吸水速 率和吸水量都非常高，加入水泥中与水混合，水泥浆的流动性将非常差，甚至没有流动性。 将合适粒径的高吸水树脂按一定的比例与水泥干混形成遇水膨胀水泥，与水混合形成一定 密度的水泥浆。在水泥浆水化形成水泥石的过程中，水泥吸收部分水进行水化，树脂也吸收 部分水形成微胶粒填充在水泥颗粒之间，减小水泥颗粒之间的摩阻，提高水泥浆的流性系 数。由于树脂的高吸水性，如水泥中树脂的加入量适当，水泥浆达到固化期后，树脂仍有较 强的吸水能力。水泥石在遇到地层水的情况下，其中的树脂再度吸水膨胀，从而使水泥石产 生微膨胀，提高水泥环的界面胶结质量，堵塞流体微通道，保持水泥石的封固完整性。
[0020] 高吸水树脂是市场常供物品，多进口于日本，只是在国内进行粉麽加工。根据目标 油井(井底静止温度易不大于90度)固井对水泥浆性能的要求，可将遇水膨胀水泥与其他粉 状水泥外加剂按一定的比率干混，形成满足特种性能要求的水泥浆体系，按照常规固井施 工工艺将水泥浆注入井内。在水泥混浆、泵送过程中以及水泥浆形成水泥石之前，树脂吸收 部分水形成微胶粒填充在水泥颗粒之间，减小水泥颗粒之间的摩阻，提高水泥浆的流性系 数。当水泥浆形成水泥石以后，由于水泥浆顶替效率差、水泥石自身的体积收缩、地层流体 的侵入以及后期的其他作业等因素，致使水泥石与地层之间、水泥石本身产生微间隙或微 裂缝，形成地层水窜流的通道而引发水窜时，水泥石与地层水接触，高吸水树脂再度吸水产 生高倍数的塑性膨胀，填充水泥石结构空间，续而引发水泥石的塑性膨胀，关闭或缩小流体 通道，避免或阻止地层水窜的发生。同时，含地层水井段的水泥石与水接触也会发生吸水膨 胀，增加水泥石与地层胶结强度，提高水泥石本身的致密度，防止地层水的窜入，提高固井 质量。由于高吸水树脂吸水膨胀而形成的塑性体充满水泥石的结构空间，在提高水泥石本 身致密度的同时，也增加了水泥石的塑性，改善了水泥石的机械性能，延长了水泥的完整封 固性。
[0021] 也可对高吸水膨胀树脂进行"包衣"处理，在树脂颗粒表面包裹一层温溶、水溶或 低渗透薄膜，延缓树脂在水泥浆形成初期的吸水，增大形成水泥石过程中（硬化期）和后期 的吸水膨胀量。经表面"包衣"处理的高吸水树脂用于水泥中，能改善水泥浆的稠化线形， 但基本不影响水泥浆的稠化时间、水泥石的强度和膨胀率。高吸水树脂的"包衣"加工使其 成本明显增加，而不能明显改善水泥浆的性能，不建议对其进行表面处理。
[0022] 遇水膨胀水泥浆配方和性能的实验结果如下：（根据高吸水树脂所占水泥的重量 比） 遇水膨胀水泥浆与常规水泥浆常规性能对比
【权利要求】
1. 一种遇水膨胀水泥，其特征在于：包括以下重量份的原料： 水泥100-200份，高吸水树脂1-4份。
2. 根据权利要求1所述的一种遇水膨胀水泥，其特征在于：所述遇水膨胀水泥还包括 水40-50份，水泥外加剂5-10份。
3. 根据权利要求2所述的一种遇水膨胀水泥，其特征在于：所述水泥外加剂包括油井 水泥降失水剂、油井水泥分散剂、油井水泥早强剂和油井水泥增韧剂等。
4. 根据权利要求1所述的一种遇水膨胀水泥，其特征在于：所述高吸水树脂为聚丙烯 fe系树脂。
5. 根据权利要求1所述的一种遇水膨胀水泥，其特征在于：所述高吸水树脂的粒径为 200目左右。
【文档编号】C09K8/467GK104498003SQ201410765305
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】李绍晨, 刘庆孟, 练钦, 杨海, 陈永地, 闫旬国, 杜志鹏 申请人:中石化胜利石油工程有限公司渤海钻井总公司