适用于碎屑岩井固井的自愈合水泥浆的制作方法

本发明涉及油田固井注水泥技术领域，特别涉及一种适用于碎屑岩井固井的自愈合水泥浆。

背景技术：

在油气井作业中，水泥浆主要目的是含填在套管与井壁界面之间的环空中，其作用之一是支撑和保护套管，其二是用于层间分割，因水泥浆凝固、硬化后会形成不渗透水泥石，可以阻止不同层位的流体之间互窜。

在我国西部油田，有些区块目的层属于碎屑岩地层，碎屑岩井固井主要是封固产层，产层生产套管固井质量的好坏直接影响到一口井能否顺利交井及后期开采。

碎屑岩井地层结构复杂，成岩性差，韧性小、脆性高，地层油水同层、油层水层相隔很近，油水易互窜，难压稳；同时井易漏，难以保证水泥浆返高；该地区采用常规固井施工结束后，cbl测井检测固井质量很好，但射孔压裂时地层出水，验窜地层间封隔不好，还需要进行挤水泥补救，严重影响完井周期。现有的水泥浆体系还不能很好地解决碎屑岩井固井的难题。

已公开专利cn102212352a公开了一种防气窜非渗透胶乳固井水泥浆，其组成为100％的水泥和以100％的水泥的重量为基准的降滤失剂2～5％；胶乳稳定剂0.5％～2％；胶乳5％～40％；分散剂0.5％～3％；非渗透剂0.5％～2％；抑泡消泡剂0.5％～2％；缓凝剂0.5％～3％；加重剂0％～40％；海水35％～60％；按比例称取所需材料，将加重剂与水泥干混混合均匀备用；将其他添加剂与海水湿混混合均匀，在低剪切速率的条件下将湿混的添加剂加入到干混的材料中，搅拌均匀后得到。该水泥浆的缺点是胶乳需要混在水中，且需要长期不间断搅拌以防止沉降。

已公开专利cn102746836a公开了一种油气田固井自愈合水泥浆，其组成为100％的水泥和以100％的水泥的重量为基准的降失水剂2～4％；自愈合组分5～40％；稳定剂0.2～1％；分散剂0.5～2％；消泡剂0.3～1％；缓凝剂0.03～0.5％；水灰比为0.44，在低剪切速率下将各添加剂组分含分混合均匀，再称取一定量的水泥加入到配浆液体中，按照标准混浆即得。该水泥浆的缺点是自愈合组分为胶乳，胶乳需要混在水中，且需要长期不间断搅拌以防止沉降。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种在固井施工结束、水泥石已硬化后依然能够生成结晶体堵塞微裂缝的适用于碎屑岩井固井的自愈合水泥浆。

为此，本发明技术方案如下：

一种适用于碎屑岩井固井的自愈合水泥浆，由水泥、自愈合剂、防窜降失水剂、缓凝剂、消泡剂和水组成，以水泥质量为基准，各组分的重量百分比为：水泥100％，自愈合剂5～10％，防窜降失水剂5～6％，缓凝剂0.03～0.1％，消泡剂0.1％，水的加入量满足形成的水泥浆的水灰比为0.44±0.02。

优选，所述水泥为g级油井水泥。

优选，所述自愈合剂为天津中油渤星工程科技有限公司生产的bcy-200s型油井水泥用自愈合剂。

优选，所述防窜降失水剂为amps类降失水剂。具体可采用但不限于天津中油渤星工程科技有限公司生产的bcg-200l型降失水剂。

优选，所述缓凝剂为抗温温度为30～150℃的amps类缓凝剂。具体可采用但不限于天津中油渤星工程科技有限公司生产的bxr-200l型降失水剂。

优选，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。具体可采用但不限于天津中油渤星工程科技有限公司生产的g603型降失水剂。

该水泥浆掺入了自愈合组分，当水泥环的完整性受到损害导致层间封隔遭到破坏时，水泥会在遇到油气产生反应并开始膨胀，在没有外部干预的条件下使间隙封闭，从而有效地闭合空隙，阻止地层流体的流动，起到降渗、防窜，修复的功能。此外，本水泥浆还具有低失水、沉降稳定性好、无自由水、稠化时间可调,以及幂律流体可以实现紊流顶替的特性此外，还可以改善水泥石的力学性能，满足固井工程的需要。

综上所述，与现有技术相比，该适用于碎屑岩井固井的自愈合水泥浆适用于碎屑岩井固井的自愈合水泥浆，该水泥浆可在固井施工结束、水泥石已硬化且因井下条件发生变化出现裂隙和微环隙时，渗入的油气会激活结晶成分，生成结晶体堵塞微裂缝，阻止了微裂缝的继续发育，进而降低了水泥石渗透率，维持了水泥环的封固性。

附图说明

图1为空白水泥石渗流变化图；

图2为加入有本发明的实施例1的自愈合水泥浆的水泥石渗流变化图；

图3为加入有本发明的实施例3的自愈合水泥浆的水泥石渗流变化图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

实施例1

一种自愈合水泥浆，包括700gg级水泥、35g自愈合剂，35g防窜降失水剂、0.35g缓凝剂、0.7g消泡剂和272g清水。

该自愈合水泥浆的制备方法为：将自愈合剂干混于水泥中得到混灰，接着在低剪切速率下将其他添加剂组分加水湿混均匀制得配浆水，最后将混灰加入到配浆水中，按照标准gb19139-2012混浆即得到水泥浆产品。

该水泥浆的水灰比为0.44。

实施例2

一种自愈合水泥浆，包括700gg级水泥、49g自愈合剂，42g防窜降失水剂、0.7g缓凝剂、0.7g消泡剂和272g清水。

该自愈合水泥浆的制备方法为：将自愈合剂干混于水泥中得到混灰，接着在低剪切速率下将其他添加剂组分加水湿混均匀制得配浆水，最后将混灰加入到配浆水中，按照标准gb19139-2012混浆即得到水泥浆产品。

该水泥浆的水灰比为0.44。

实施例3

一种自愈合水泥浆，包括700gg级水泥、70g自愈合剂，40g防窜降失水剂、0.21g缓凝剂、0.7g消泡剂和272g清水。

该自愈合水泥浆的制备方法为：将自愈合剂干混于水泥中得到混灰，接着在低剪切速率下将其他添加剂组分加水湿混均匀制得配浆水，最后将混灰加入到配浆水中，按照标准gb19139-2012混浆即得到水泥浆产品。

该水泥浆的水灰比为0.44。

性能测试：

对实施例1～3制备的水泥浆产品的各项性能进行测试。测试结果如表1所示。

表1：

如表1所示，随着自愈合剂加量的增加，水泥浆流动度减小，稠化时间缩短，失水量降低，水泥石抗压强度提高，渗透率和spn值均降低，说明自愈合剂可以提高水泥浆的综合性能。

进一步，将实施例1～3制备的水泥浆产品制成水泥石，并对水泥石的力学性能进行测试。其中，对比例水泥浆配方为：700gg级水泥，35g防窜降失水剂、0.35g缓凝剂、0.7g消泡剂和272g清水。测试结果见表2。

表2：

如表2所示，掺入自愈合剂后，水泥石抗压强度和弹性模量均有所降低，泊松比有较大幅度提高，具有弹性水泥的性质，有利于保持密封完整性。另外，从图1～图3可以看出，加入自愈合剂能够有效降低水泥石的渗透率；随着自愈合剂掺入量的增加，原油在水泥石中的渗流时间随之缩短。