專利名稱：一種油氣井固井的雙作用防氣竄劑及制備法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣井固井用的既能有效彌補(bǔ)水泥漿凝結(jié)過(guò)程中壓力的降低，又能增加水泥漿氣竄阻力的雙作用防氣竄劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于固井工程中使用的一種添加劑。
背景技術(shù)：
在勘探開(kāi)發(fā)油氣田的過(guò)程中，固井工程是鉆井完井工程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量的好壞不僅是后續(xù)開(kāi)采和強(qiáng)化儲(chǔ)層改造等工程作業(yè)正常實(shí)施的前提，而且是延長(zhǎng)油氣井正常生產(chǎn)壽命、發(fā)現(xiàn)和充分提高產(chǎn)能、提高油氣田勘探開(kāi)發(fā)效益的重要保證。在固井候凝過(guò)程中，由于水泥漿的失重導(dǎo)致地層油氣水竄入環(huán)空而影響固井質(zhì)量的問(wèn)題，一直是固井界致力解決的重大難題之一。因此，關(guān)于固井過(guò)程中防止油氣水竄的固井水泥漿技術(shù)，到目前為止，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)出了多種針對(duì)不同氣竄潛力的防氣竄添加劑和水泥漿體系，如Halliburton公司的Gas-chek、Gastop、Latex2000等及Dowell公司的Gasblock、D600等，以及國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的KQ系列、G69等。提出了許多有條件的減少水泥漿“失重”防止氣竄的實(shí)用工藝技術(shù)與措施等。但是，對(duì)于具有很高氣竄潛力的油氣水層固井，尤其是高溫條件下防氣竄水泥漿技術(shù)卻亟待進(jìn)一步深入研究解決，且現(xiàn)有水泥漿防氣竄添加劑及其水泥漿體系的防氣竄原理單一，不是只增加水泥漿凝結(jié)過(guò)程中的有效壓力達(dá)到減小“失重”防止氣竄的目的，就是只增加地層流體侵入水泥漿基體中發(fā)生流動(dòng)的阻力而減小發(fā)生氣竄的潛力，還沒(méi)有既增加有效壓力防止失重，又可增加氣侵阻力的雙作用的防氣竄添加劑及其水泥漿體系，因此其防氣竄能力有限，尤其是氣竄潛力高、防氣竄工藝措施如環(huán)空加回壓和雙凝水泥等應(yīng)用又受到限制的情況下，就很難保證固井的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種油氣井固井的雙作用防氣竄劑及制備法和應(yīng)用，該防氣竄劑與其它常用添加劑可配制出雙作用防氣竄的水泥漿體系。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征是一種油氣井固井的雙作用防氣竄劑，是由改性聚乙烯醇、羧烷基化纖維素、塑化劑、非晶質(zhì)活性硅、預(yù)處理鋁微粉組成，各組分的重量百分比及部分性能見(jiàn)下表

該雙作用防氣竄劑的制備方法是將聚乙烯醇溶入65～85℃下蒸餾水中，不斷攪拌完全溶解后冷卻到40～50℃，加入有機(jī)鈦交聯(lián)劑繼續(xù)攪拌約20min混合均勻，有機(jī)鈦交聯(lián)劑有醇胺合鈦或間二酮合鈦，然后調(diào)整pH值在3左右，繼續(xù)攪拌反應(yīng)60～90min，再調(diào)整pH值至中性，即得到改性聚乙烯醇，在改性聚乙烯醇溶液中加入非晶質(zhì)活性硅形成穩(wěn)定的粘稠性液體，假設(shè)為組分A；將鋁微粉投入1～2％的表面活性劑水溶液中攪拌脫脂約20min，脫脂表面活性劑可用日化洗滌劑，然后壓濾脫水，再將脫水后的鋁微粉投入氧化劑的溶液中攪拌預(yù)處理，氧化劑可用過(guò)氧化氫或重鉻酸鉀，預(yù)處理時(shí)間約60～90min，脫水、洗滌、烘干即得到預(yù)處理的鋁微粉，再將預(yù)處理的鋁微粉、塑化劑、羧烷基化纖維素、非晶質(zhì)活性硅與水按上表所列重量百分比混合制成膏狀體，假設(shè)為組分B；將組分A、組分B按比例混合均勻即得到粘稠的液體產(chǎn)品油氣井水泥雙作用防氣竄劑。
在固井水泥漿中加入該雙作用防氣竄劑4～6％、分散劑0.5～1.0％、緩凝劑0.05～0.5％，可配制出具有雙作用防氣竄的水泥漿體系。
本發(fā)明提供的的油氣井水泥雙作用防氣竄劑及其水泥漿體系與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有以下有益效果(1)具有彌補(bǔ)水泥漿凝結(jié)過(guò)程中的失重和增加地層流體侵入水泥漿基體的阻力的雙重作用，從而提高水泥漿凝結(jié)過(guò)程中防止氣竄的能力；(2)該添加劑具有降濾失作用，可控制水泥漿的濾失量低于50ml，而不需要另外再加降濾失劑，既簡(jiǎn)化了配方，又可避免兩種添加劑之間的不相容問(wèn)題；(3)該添加劑既可用于常規(guī)密度水泥漿，也可用于封固低壓易漏井的低密度水泥漿和高壓井的高密度水泥漿，使用溫度則可從低溫至高溫；(4)該添加劑與現(xiàn)有常用的分散劑和緩凝劑配制的水泥漿體系，其綜合工程性能協(xié)調(diào)性好、易于調(diào)整和控制、且體系穩(wěn)定、并具有一定微膨脹特性而改善水泥石環(huán)與地層和套管間的膠結(jié)強(qiáng)度，提高水泥石環(huán)的層間封隔效果；(5)該添加劑產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1雙作用防氣竄劑及其制備方法(1)改性聚乙烯醇的制備將16g1796聚乙烯醇溶于200ml溫度為70℃的蒸餾水中，連續(xù)攪拌完全溶解后冷卻至45℃，約180min，緩慢加入醇胺合鈦交聯(lián)劑攪拌約20min使混合均勻，調(diào)整pH值到3左右，繼續(xù)攪拌反應(yīng)80min，調(diào)整pH值至中性，再加入36g非晶質(zhì)活性硅混拌均勻，即得到濃度約6％的改性聚乙烯醇溶液，組分A。整個(gè)過(guò)程應(yīng)在攪拌的條件下進(jìn)行。
(2)預(yù)處理鋁微粉的制備將20g鋁微粉投入100ml加有1％洗滌劑水溶液中攪拌脫脂約30min，壓濾脫水，再將脫水后的鋁微粉投入100ml加有5％過(guò)氧化氫的溶液中攪拌處理約70min，再脫水，將脫水后的預(yù)處理鋁微粉投入200ml水中攪拌洗滌約10min，然后將洗滌后的產(chǎn)物烘干即得到預(yù)處理的鋁微粉。
(3)取蒸餾水90ml，加入4g羧烷基化纖維素、8g塑化劑、18g預(yù)處理鋁粉與12g非晶質(zhì)活性硅的混合物，并混配均勻，即得到含有預(yù)處理鋁微粉和羧烷基化纖維素的膏狀物，組分B。
(4)取133g組分A，67g組分B，混合均勻，即獲得本發(fā)明產(chǎn)品油井水泥雙作用防氣竄劑。
實(shí)施例2雙作用防氣竄水泥漿的制備及主要特性稱取600gG級(jí)油井水泥，30g本雙作用防氣竄劑，4.8g分散劑SXY-2，SXY-2為酮醛縮合的油井水泥分散劑，3g緩凝劑HS-R，HS-R為以有機(jī)磷酸鹽為主的油井水泥緩凝劑，其實(shí)際用量根據(jù)固井施工作業(yè)時(shí)間要求，通過(guò)試驗(yàn)確定，按0.44水灰比量取配漿水。先將雙作用防氣竄劑、分散劑和緩凝劑加入配漿水中混配均勻后，按API方法配制漿體，即得到雙作用防氣竄水泥漿。該水泥漿可用于60～120℃的油氣井的固井，其防油氣水竄的能力強(qiáng)，濾失量低于50ml，稠化時(shí)間易于調(diào)控，水泥石的早期強(qiáng)度發(fā)展快，體系穩(wěn)定不收縮、具有微膨脹、可顯著提高水泥石與膠結(jié)物界面的膠結(jié)強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種油氣井固井的雙作用防氣竄劑，其特征在于該雙作用防氣竄劑是由改性聚乙烯醇、羧烷基化纖維素、塑化劑、非晶質(zhì)活性硅、預(yù)處理鋁微粉組成，各組分的重量百分比及部分性能見(jiàn)下表
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙作用防氣竄劑，其特征是該雙作用防氣竄劑的制法是，將聚乙烯醇溶入65～85℃下的蒸餾水中，不斷攪拌完全溶解后冷卻至40～50℃，加入有機(jī)鈦交聯(lián)劑繼續(xù)攪拌約20min混合均勻，有機(jī)鈦交聯(lián)劑有醇胺合鈦或間二酮合鈦，然后調(diào)整pH值在3左右，繼續(xù)攪拌反應(yīng)60～90min，再調(diào)整pH值至中性，即得改性聚乙烯醇溶液，在改性聚乙烯醇溶液中加入非晶質(zhì)活性硅形成穩(wěn)定的粘稠性液體，假設(shè)為組分A；將鋁微粉投入1～2％的表面活性劑水溶液中攪拌脫脂約20min，脫脂表面活性劑可用日化洗滌劑，然后壓濾脫水，再將脫水后的鋁微粉投入氧化劑的溶液中攪拌預(yù)處理，氧化劑可用過(guò)氧化氫或重鉻酸鉀，預(yù)處理時(shí)間約60～90min，脫水、洗滌、烘干即得到預(yù)處理的鋁微粉，再將預(yù)處理鋁微粉、塑化劑、羧烷基化纖維素、非晶質(zhì)活性硅與水按上表所列重量百分比混合配制成膏狀體，假設(shè)為組分B；將組分A、組分B按比例混合均勻即得到粘稠的液體產(chǎn)品雙作用防氣竄劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙作用防氣竄劑，其特征是在固井水泥漿中加入該雙作用防氣竄劑4～6％，分散劑0.5～1.0％，緩凝劑0.05～0.5％，可配制出具有雙作用防氣竄的水泥漿體系。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油氣井固井用的具有雙作用防氣竄劑及制備方法和應(yīng)用。它既能有效彌補(bǔ)水泥漿凝結(jié)過(guò)程中孔隙壓力的降低，又能增加水泥漿的氣竄阻力。該防氣竄劑由改性聚乙烯醇、羧烷基化纖維素、塑化劑、非晶質(zhì)活性硅、預(yù)處理鋁微粉組成。其制備方法是在改性聚乙烯醇溶液中加入非晶質(zhì)活性硅形成穩(wěn)定的粘稠性液體，假設(shè)為組分A；將預(yù)處理鋁微粉、塑化劑、羧烷基化纖維素、非晶質(zhì)活性硅與水按比例混合制成膏狀體，假設(shè)為組分B；將組分A、組分B按比例混合即得粘稠的液體產(chǎn)品雙作用防氣竄劑。該防氣竄劑與分散劑、緩凝劑配合，可配制出具有雙作用防氣竄的水泥漿體系。它主要用于油氣井的固井工程中，具有抗氣竄能力強(qiáng)，濾失量小，漿體穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B7/00GK1632279SQ20041008134
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者楊遠(yuǎn)光, 徐璧華, 謝應(yīng)權(quán) 申請(qǐng)人:西南石油學(xué)院