专利名称：固井用耐盐胶乳水泥浆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油气井固井用胶乳水泥浆体系，具体的是一种耐盐胶乳水泥浆。
背景技术：
胶乳水泥浆体系已广泛应用于大位移井、分支井、大斜度井、调整井和小井眼井等 疑难井的固井，用以提高水泥浆的防气窜和控制失水能力，同时改善水泥石的胶结性能、韧 性和防腐蚀能力。但是，普通胶乳水泥浆不耐盐，在盐水中因发生盐析而破乳，限制了胶乳 水泥浆在含盐岩层(盐层、盐膏层、盐水层)类复杂井中的使用；此外，海水中存在的钙、镁 离子等高价离子以及氯化钠使得胶乳破乳而发生絮凝，因此，普通胶乳水泥浆体系不能用 海水配制。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于含盐岩层(盐层、盐膏层、盐水层)固井用胶乳水 泥浆体系，该胶乳水泥浆体系能耐质量浓度不高于15%的氯化钠水溶液，且能直接用海水 配制，大大减轻了海上钻井平台固井作业淡水运输的压力，降低固井作业成本。为了实现上述发明目的，本申请采用的技术方案是固井用耐盐胶乳水泥浆，其 组成为水泥；占水泥质量分别为4-40%的耐盐胶乳、3-4%的降失水剂、0-2%的缓凝剂、 0. 5-3%的分散剂、18-51%的盐水或海水及0. 5-1. 3%的消泡剂。当井底静止温度(BHST)大于110°C，上述水泥浆体系还包括占水泥质量35%的硅 粉，以防止水泥石强度衰退。所述耐盐胶乳由专用羧基丁苯胶乳和稳定剂组成，其中的羧基丁苯胶乳由天津中 油渤星工程科技有限公司生产，该产品已经申请国家专利(ZL 2008 1 0167189. 8)；稳定 剂为表面活性剂，由非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂中的一种或多种复配得到。 其中，非离子表面活性剂的分子通式为=Rl-O-(CH2CH2O)Hi-IKR1为含C5-C15的碳链的脂肪烃 或不饱和烷烃，聚合度m为10-40)；离子型表面活性剂分子结构中含有C5 C15的烷基、 (OCH2CH2) nS03、(OCH2CH2) n0S03 (聚合度 η 为 10-40)、SO3 或 OSO3 基团。所述降失水剂为油气井专用降失水剂，如羧甲基纤维素、多糖、含丙烯酰胺-丙烯 酸-α -丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚物。所述缓凝剂适用于油气井井底循环温度(BHCT)大于50°C的情况，常见的油气井 固井用缓凝剂为有机磷酸盐(如乙二胺四甲叉磷酸钠和1-羟基乙叉-1，1-二磷酸等)、 含不饱和羧酸如丙烯酸、马来酸或富马酸等共聚物、木质素磺酸盐以及水溶性羟基羧酸盐 (如柠檬酸、酒石酸和葡庚糖酸及其盐等)。所述分散剂为常见的油气井固井常见的分散剂，如由萘磺酸盐和甲醛的缩聚物、 由甲醛和丙酮形成的醛酮缩合物。所述消泡剂为有机硅烷类(分子结构中含有-Si-O和-CH3基团)、磷酸酯类(分 子结构含有C4H9-和PO-基团)消泡剂。
所述硅粉适用于井底静止温度高于110°c的井况，二氧化硅含量不低于96%。所述盐水为质量浓度不高于15%的氯化钠水溶液。本发明与现有技术相比的有益效果(1)本发明提出的耐盐胶乳水泥浆体系克服 了普通胶乳不耐盐，在含盐水溶液配制水泥浆时因破乳而引起絮凝，从而危及固井施工安 全的缺陷。耐盐胶乳水泥浆体系能用于含盐岩层(盐层、盐膏层、盐水层)等复杂井的固井； (2)本发明提出的耐盐胶乳能用海水直接配制水泥浆，减轻海上钻井平台固井作业淡水运 输负担，降低作业成本。
图1 含15wt%氯化钠的普通胶乳水泥浆典型稠化曲线。图2 含15wt%氯化钠的耐盐胶乳水泥浆典型稠化曲线(120°C )。
具体实施例方式
下述实施例所用耐盐胶乳的配比及胶乳耐盐性试验见表1 其中耐盐胶乳的制备 方法及耐盐性测试方法为按表1比例，取一定量的羧基丁苯胶乳A与一定量的稳定剂B在 室温下混合，然后在瓦楞搅拌机4000转/分下搅拌约20分钟以保证样品混合均勻。用胶 头滴管取少量样品滴加到盛有20mL质量浓度为15%氯化钠水溶液或海水的小烧杯中，观 察样品在上述溶液中的稳定性。试验结果如表1所示表1不同样品耐盐性试验
权利要求
1.一种固井用耐盐胶乳水泥浆，其组成为水泥，占水泥质量分别为4-40%的耐盐胶乳、3-4%的降失水剂、0-2%的缓凝剂、0. 5-3%的分散剂、18-51%的浓度不高于15%的盐水 或海水及0. 5-1. 3%的消泡剂。
2.根据权利要求1所述的固井用耐盐胶乳水泥浆，其特征在于还包括占水泥质量为35%的硅粉。
3.根据权利要求1所述的固井用耐盐胶乳水泥浆，其特征在于耐盐胶乳按照质量百 分比包括羧基丁苯胶乳50-80%和稳定剂20-50% ；其中稳定剂为表面活性剂，由非离子型 表面活性剂和离子型表面活性剂中的一种或多种复配得到；所述非离子表面活性剂的分子 通式为=R1-O-(CH2CH20)m-H，其中R1为含C5-C15的碳链的脂肪烃或不饱和烷烃，聚合度m为 10-40;所述离子型表面活性剂分子结构中含有C5 C15的烷基、(OCH2CH2)nS03、(OCH2CH2) n0S03S03 或 OSO3 基团，其中(OOl2CH2)nS03 与(OOl2CH2)n0S03S03 的聚合度 η 为 10-40。
4.根据权利要求1所述的固井用耐盐胶乳水泥浆，其特征在于所述降失水剂为羧甲 基纤维素、多糖或含丙烯酰胺-丙烯酸-α -丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物；所述缓凝剂 为有机磷酸盐、含不饱和羧酸或水溶性羟基羧酸盐；所述分散剂是由萘磺酸盐和甲醛的缩 聚物或由甲醛和丙酮形成的醛酮缩合物；所述消泡剂为有机硅烷类或磷酸酯类消泡剂。
5.根据权利要求4所述的固井用耐盐胶乳水泥浆，其特征在于所述有机磷酸盐为乙 二胺四甲叉磷酸钠或1-羟基乙叉-1，1-二磷酸；所述不饱和羧酸为丙烯酸、马来酸、富马酸 共聚物或木质素磺酸盐；所述水溶性羟基羧酸盐为柠檬酸、酒石酸或葡庚糖酸及其盐。
6.根据权利要求4所述的固井用耐盐胶乳水泥浆，其特征在于有机硅烷类消泡剂的 分子结构中含有-Si-O和-CH3基团；磷酸酯类消泡剂的分子结构含有C4H9-和PO-基团。
7.根据权利要求4所述的固井用耐盐胶乳水泥浆，其特征在于所述降失水剂为含丙 烯酰胺-丙烯酸-α -丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。
8.根据权利要求5所述的固井用耐盐胶乳水泥浆，其特征在于所述有机磷酸盐为 1-羟基乙叉-1，1-二磷酸。
9.根据权利要求3所述的固井用耐盐胶乳水泥浆，其特征在于所述稳定剂为辛基苯 酚聚氧乙烯(10)醚或脂肪醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠中的一种或二者复配而得。
全文摘要
本发明公开了一种固井用耐盐胶乳水泥浆，其组成为水泥，占水泥质量分别为4-40%的耐盐胶乳、3-4%的降失水剂、0-2%的缓凝剂、0.5-3%的分散剂、18-51%的浓度不高于15%的盐水或海水及0.5-1.3%的消泡剂。本发明提出的耐盐胶乳水泥浆体系克服了普通胶乳不耐盐的缺陷，使得耐盐胶乳水泥浆体系可应用于含盐岩层(盐层、盐膏层、盐水层)等复杂井的固井；另外本发明提出的耐盐胶乳水泥浆还能用海水直接配制，减轻海上钻井平台固井作业淡水运输负担，降低作业成本。
文档编号C09K8/467GK102093862SQ201010568340
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者侯薇, 吕光明, 孙富全, 曾建国, 高永会 申请人:中国石油集团海洋工程有限公司, 天津中油渤星工程科技有限公司