专利名称：新型mtc固井液体系的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气井固井液，特别是MTC固井技术(泥浆转化为水泥浆固井技术)的固井液。
背景技术：
与常规油井水泥浆固井技术相比，MTC(泥浆转化水泥浆)固井技术具有成本低、利于提高顶替效率、利于环境保护的优点，因此，自上世纪90年代以来，该技术在国内外又重新受到重视，并得到了较快的发展，但是，常规MTC(所用矿渣微粉的比表面积在180～500m2/kg)存在高温脆裂、强度偏低、耐腐蚀能力不足、长期密封性能不好等问题，难以满足油气井长期正常生产的需要。
为此，对常规MTC存在的上述问题进行了系统的理论及实验研究，结果表明，常规矿渣MTC由于矿渣颗粒粗大，水化反应活性较低，不得不使用高浓度的OH-对体系进行激活，但是，高浓度的OH-在使体系激活的同时，也将使矿渣颗粒表面迅速水化而使体系快速凝结，但是，此时颗粒内部的组分则由于外层组分的包裹并未充分水化，甚至根本就没有水化，从而使矿渣颗粒间的弱胶结作用成为固化体强度的主要来源，一方面其水化产物颗粒粗大，固化体的韧性差、强度低，另一方面，固化体在后期的力学性能会由于颗粒内部水化反应的继续进行而受到影响、出现波动。在高温条件下，这一效应更为严重，因此，才出现颗粒内部组分在后续生产过程缓慢水化、形成较大的膨胀应力而使固化体自行脆裂的问题。
根据上述研究结果，提出了通过减小矿渣颗粒尺寸改善MTC性能、解决常规MTC存在的问题的技术思路，并通过大量的理论及实验研究，开发出一种新的MTC固井液体系。现场实践结果表明，该体系不存在常规MTC存在的问题，能满足现场固井的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可解决常规MTC强度偏低、高温下自行脆裂、耐腐蚀能力不足、长期密封性能不好等问题的新型MTC固井液体系。
本发明所述的新型MTC，其主要组成超细矿渣微粉钻井液碱度控制剂0.1％～3％分散剂0.1％～3％促凝剂0.1％～3％缓凝剂0.01％～2％所用超细矿渣微粉的比表面积在600～800m2/kg之间(常规MTC，矿渣粉的比表面积在180～500m2/kg)。
其中，百分比是各外加剂占超细矿渣微粉重量的百分比。
(1)通过小尺寸矿渣颗粒的高水化反应活性，提高MTC体系的水化反应活性，从而解决常规MTC矿渣颗粒粗大、需要用大量的促凝材料促凝、固化体强度偏低的问题；(2)小尺寸矿渣颗粒在短时间内即可充分、完全水化，从而避免了大尺寸矿渣颗粒在高浓度促凝材料的促凝作用下表层快速水化使体系形成强度而颗粒内部尚未完全水化并在后续水化过程中产生膨胀压力使固化体脆裂的问题。
(3)对小尺寸矿渣颗粒而言，由于矿渣颗粒分相结构而导致的组分不均匀程度更低，那么，其颗粒表面及内部的水化反应速度将更为均匀，从而避免由于颗粒表面、内部水化反应速度不均造成的水化裂纹。
(4)通过小尺寸矿渣颗粒的高比表面积、高吸水性，提高MTC的体系稳定性而提高MTC固化体的强度；(5)通过小尺寸矿渣颗粒之间更为紧密的堆积，提高体系的密实程度，从而提高体系的强度、提高体系抵御腐蚀性地层流体侵入的能力，进而提高其固化体耐地层水腐蚀的能力、改善其在后续生产过程中的长期密封性能。
(6)该尺寸级别的矿渣颗粒，既可提高体系的活性、改善体系的性能，又不会大幅度增加体系的成本。
本发明所述的新型MTC，可根据固井时的具体条件，有选择地选用其它组分，如分散剂、促凝剂、缓凝剂和外掺料等。
本发明所述的新型MTC，可使用一定数量的水泥做辅助胶结材料。
本发明所述的新型MTC，包含a、至少一种碱度控制剂
b、至少一种分散剂c、至少一种促凝剂或缓凝剂用于本发明的碱度控制剂、分散剂、促凝剂或缓凝剂都采用石油行业公知的化学产品，其包含的物质及其用量如下碱度控制剂烧碱、纯碱等，0.1％～3％分散剂丙烯酸、丙烯烃磺酸盐、乙烯烃磺酸盐三元共聚物及类似产品，0.1％～3％促凝剂氯化物、硫酸盐、铝酸盐、硅酸盐等，0.1％～3％缓凝剂硼酸、硼砂、木钙、木钠、酒石酸等，0.01％～2％本发明所述的新型MTC，与常规MTC技术相比，具有如下几个方面的创新a、体系的水化反应活性高，无需使用大量的促凝材料b、良好的体系稳定性(表1)及低温早强特性(表2)c、渗透率不随时间的延长而增加(表3)d、强度不随时间的延长而衰退(附图1)e、良好的耐淡水、盐水、CO2、碳酸氢钠腐蚀能力(附图2)f、90°高温下养护5个月强度不衰退(附图3)g、所用处理剂无毒，对环境的污染小表1体系稳定性数据
表2低温早期强度(35℃)
表3固化体渗透率的发展变化(1.2g/cm3)
注在岩心渗透率测试仪上8MPa压差、10min压差不滴水
附图1固化体在淡水和模拟腐蚀性地层流体中的强度发展变化附图2固化体在Na2CO3、NaHCO3溶液中的强度发展变化附图3界面胶结强度随时间的变化具体实施方式
按比例称取各超细矿渣粉、外掺料、外加剂、石油钻井泥浆和水，然后按照下述说步骤，配制本发明。
步骤1将超细矿渣粉和外掺料混拌均匀，配成干灰；
步骤2将外加剂加入水中，充分搅拌，使其充分溶解，然后在溶液中加入需要量的钻井泥浆，充分搅拌，使其混拌均匀，形成配浆液；步骤3将干灰加入配浆液，充分搅拌，混配均匀，即得到本发明。
权利要求
1.一种新型MTC固井液体系，其主要组成超细矿渣微粉钻井液碱度控制剂0.1％～3％分散剂0.1％～3％促凝剂0.1％～3％缓凝剂0.01％～2％所用超细矿渣微粉的比表面积在600～800m2/kg之间(常规MTC，矿渣粉的比表面积在180～500m2/kg)。其中，百分比是各外加剂占超细矿渣微粉重量的百分比。
2.如权利要求1所述MTC固井液体系，分散剂为丙烯酸、丙烯烃磺酸盐、乙烯烃磺酸盐三元共聚物及类似产品。
3.如权利要求1所述MTC固井液体系，促凝剂为氯化物、硫酸盐、铝酸盐、硅酸盐等。
4.如权利要求1所述MTC固井液体系，缓凝剂为硼酸、硼砂、木钙、木钠、酒石酸等。
5.如权利要求1所述的新型MTC固井液体系，还可以进一步含有水泥等胶结材料。
全文摘要
本发明涉及油气井固井液，特别是MTC(Mud ToCement，泥浆转化为水泥浆固井技术)固井技术的固井液。本发明提供的新型MTC，主要由超细矿渣微粉、钻井液、碱度控制剂、分散剂、促凝剂、缓凝剂组成，所用超细矿渣微粉的比表面积在600～800m
文档编号C09K8/56GK1803968SQ200510006918
公开日2006年7月19日 申请日期2005年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者张兴国, 许树谦, 李跃明, 柳健 申请人:新疆石油管理局钻井工艺研究院