一种新型抗污染高密度白油基堵漏水泥浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油天然气固井技术领域，具体涉及一种新型抗污染高密度白油基堵漏水泥浆及其制备方法。

背景技术

普通水基水泥浆是一种常用的固井材料，在油气田开发与生产中广泛应用于油、气井固井，也常应用于钻井堵漏，并具有施工简单、堵漏效果良好的特点，同时，由于水泥的成本低，从而得到了十分广泛的应用。

油基钻井液目前已被广泛应用于页岩气水平井钻井。受堵漏材料的限制，钻井过程遇到裂缝发育地层时，油基泥浆的漏失依然困扰着从业人员。普通水基水泥浆与油基钻井液混合后，则会导致水泥浆稠度增加，严重时会致使水泥浆出现强烈的触变性，丧失流动性，安全风险较高，制约了水泥浆在油基钻井液水平井堵漏作业中的应用。

在某些承压能力较低的页岩气水平井钻井过程中，井漏同时伴有地层反吐现象，表现为循环时钻井液持续漏失进入地层，停泵时漏失钻井液重新进入井筒。此类井注水泥塞堵漏在起钻期间极可能发生油基钻井液侵入井筒内与水泥浆相混，进而影响固井质量和造成污染触变，极大地影响施工安全。有鉴于此，开发一种稠化时间任意可调，温度敏感性低，早期强度发展快，抗油基泥浆污染性良好的水泥浆体系已成为页岩气田开发的当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型抗污染高密度白油基堵漏水泥浆及其制备方法，以普通G级油井水泥为原料，在水泥浆中加入流型调节剂与特种稳定剂，使水泥浆与油基钻井液相接触时不会迅速稠化，在一定时间内仍能保持流动性，且能够保证水泥石强度，从而解决油基钻井液环境下的注水泥堵塞问题，具有稠化时间可调、封堵效果好、作业安全等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型抗污染高密度白油基堵漏水泥浆，包括如下组分及其质量百分比：G级油井水泥(HSR)30-40％、白油2.5-5％、加重剂15-45％、膨胀剂0.5-1.5％、防窜剂0.5-1.5％、减阻剂0.5-1.5％、降失水剂1-3％、缓凝剂0.5-2％、流型调节剂0.5-2％、特种稳定剂0.5-1.5％、水余量。

根据以上方案，所述加重剂为密度大于或等于4.90g/cm

根据以上方案，所述膨胀剂为硫铝酸盐、MgO或两者任意比例的混合物。

根据以上方案，所述防窜剂为交联聚乙烯醇。

根据以上方案，所述减阻剂为甲醛/丙酮缩聚物。

根据以上方案，所述降失水剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺共聚物。

根据以上方案，所述缓凝剂为聚羧酸聚合物。

根据以上方案，所述流型调节剂为聚羧酸聚合物。

根据以上方案，所述特种稳定剂为烷基苯环酸盐。

一种新型抗污染高密度白油基堵漏水泥浆的制备方法，包括如下步骤：

1)将白油、特种稳定剂依次加入容器中，混合均匀；

2)将G级油井水泥、加重剂、膨胀剂、防窜剂、减阻剂混拌均匀，制得固体原料混拌料；

3)将液体外加剂降失水剂、缓凝剂、流型调节剂与配浆水加入恒速搅拌器浆杯中，在3800～4200r/min的转速搅拌，使液体外加剂在水中完全分散；再将固体原料混拌料加入搅拌器浆杯中，然后在11500～12500r/min的转速下继续搅拌35s出料，得到高密度水泥浆基浆；

4)将白油与特种稳定剂混合物加入混合均匀的水泥浆基浆中，然后在1000～2000r/min的转速下充分搅拌使白油完全分散，即得成品抗污染高密度白油基水泥浆。

本发明的有益效果是：

1)本发明的产品与油基钻井液直接接触时不发生闪凝，有良好的相容性，增加了注水泥塞作业的安全性；

2)本发明产品稠化时间可调，根据固井现场需要调整外加剂特别是缓凝剂的加量，使水泥浆稠化时间与抗污染时间满足固井要求；

3)本发明产品形成的水泥石48h强度≥14MPa，与常规堵漏剂相比对漏层封堵效果更好；

4)本发明产品中添加膨胀剂，在保证水泥石强度的情况下可保证水泥石体积不收缩，使封堵效果更好。

附图说明

图1是本发明实施例1的样品在101℃时的稠化曲线图；

图2是本发明实施例1的样品与油基钻井液按7:3混合后在101℃时的稠化曲线图；

图3是本发明实施例2的样品在120℃时的稠化曲线图；

图4是本发明实施例2的样品与油基钻井液按7:3混合后在120℃时的稠化曲线图；

图5是本发明实施例3的样品在120℃时的稠化曲线图；

图6是本发明实施例3的样品与油基钻井液按7:3混合后在120℃时的稠化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

实施例1，见图1至图2：

本发明提供一种新型抗污染高密度白油基堵漏水泥浆，包括如下质量百分比的原料：G级油井水泥(HSR)49％、加重剂20％、膨胀剂1％、防窜剂0.5％、减阻剂0.5％、降失水剂2％、缓凝剂0.5％、流型调节剂0.7％、特种稳定剂0.8％、白油3％和淡水22％，所述加重剂为密度为磁铁矿，所述膨胀剂为硫铝酸盐，经如下步骤制备而成：

1)将白油、特种稳定剂依次加入容器中，混合均匀；

2)将G级油井水泥、加重剂、膨胀剂、防窜剂、减阻剂混拌均匀，制得固体原料混拌料；

3)将液体外加剂降失水剂、缓凝剂、流型调节剂与配浆水加入恒速搅拌器浆杯中，在4000r/min的转速搅拌，使液体外加剂在水中完全分散；再将固体原料混拌料加入搅拌器浆杯中，然后在12000r/min的转速下继续搅拌35s出料，得到高密度水泥浆基浆；

4)将白油与特种稳定剂混合物加入混合均匀的水泥浆基浆中，然后在1500r/min的转速下充分搅拌使白油完全分散，即得成品抗污染高密度白油基水泥浆。

本实施样品在101℃时的稠化曲线见图1，样品与油基钻井液按7:3混合后在101℃时的稠化曲线见图2。由图1与图2对比得知，样品与油基钻井液按7:3混合后稠度有所上升，但初始稠度＜30Bc，仍保持了流动性，保证了施工安全，有利于实施后续施工作业。

实施例2，见图3至图4：

本发明提供一种新型抗污染高密度白油基堵漏水泥浆，包括如下质量百分比的原料：G级油井水泥(HSR)41％、加重剂31％、膨胀剂0.7％、防窜剂0.5％、减阻剂0.5％、降失水剂1.8％、缓凝剂0.7％、流型调节剂0.7％、特种稳定剂0.7％、白油3.4％和淡水19％，所述加重剂为密度为磁铁矿，所述膨胀剂为MgO，制备方法同实施例1。

本实施样品在120℃时的稠化曲线见图3，样品与油基钻井液按7:3混合后在120℃时的稠化曲线见图4。由图3与图4对比得知，样品与油基钻井液按7:3混合后稠度有所上升，但初始稠度＜30Bc，仍保持了流动性，保证了施工安全，有利于实施后续施工作业。

实施例3，见图5至图6：

本发明提供一种新型抗污染高密度白油基堵漏水泥浆，包括如下质量百分比的原料：G级油井水泥(HSR)33％、加重剂39％、膨胀剂0.7％、防窜剂0.5％、减阻剂0.5％、降失水剂1.7％、缓凝剂0.7％、流型调节剂0.7％、特种稳定剂0.7％、白油4.5％和淡水18％，所述加重剂为密度为赤铁矿粉，所述膨胀剂为硫铝酸盐与MgO按质量比1:1的混合物，制备方法同实施例1。

本实施样品在120℃时的稠化曲线见图5，样品与油基钻井液按7:3混合后在120℃时的稠化曲线见图6。由图5与图6对比得知，样品与油基钻井液按7:3混合后稠度有所上升，但初始稠度＜30Bc，仍保持了流动性，保证了施工安全，有利于实施后续施工作业。

实施例1～3制得的样品的性能以及与油基钻井液相容性进行测试，其中抗压强度是将水泥浆在常压、93℃下养护48h后进行测试的结果，测试结果见表1。

表1样品的性能以及与油基钻井液相容性测试结果

由表1可以看出，本发明产品抗污染高密度白油基水泥浆能正常稠化，虽然与油基钻井液混合后缩短了稠化时间，但稠化时间均＞100min，具有一定的安全性，能达到现场作业的需求。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。