CN105315977B - 一种油井水泥缓凝剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井水泥缓凝剂及制备方法。缓凝剂包括按重量份数计的以下组分：水100重量份；羟基羧酸盐1～5重量份；多聚糖10～15重量份；戊二醛0.1～0.3重量份；浓盐酸1～3重量份；聚乙二醇1～5重量份；所述羟基羧酸盐选自葡萄糖酸钠、葡庚糖酸钠二水合物、柠檬酸钠中的一种或组合；多聚糖选自桔梗多糖、白糊精、黄糊精或菊糖。方法包括:所述组分按所述用量在搅拌状态下加热到70～80℃，保持1～2小时，制得所述油井水泥缓凝剂.本发明的缓凝剂适用温度范围较广，应用温度范围70℃～160℃；缓凝剂满足温差60℃时，水泥石24小时顶部强度>10MPa，对水泥浆的综合性能没有影响。

Description

一种油井水泥缓凝剂及制备方法

技术领域

本发明涉及油气井固井领域，更进一步说，涉及一种油井水泥缓凝剂及制备方法。

背景技术

油井水泥缓凝剂是一种油井水泥的外加剂，通常用于油、气井注水泥作业所使用的水泥浆中。在油气井注水泥作业中，通过水泥车泵送将水泥浆泵入井内，经过替浆的过程将水泥浆顶替到套管与井眼之间的环形空间，达到封隔油、气、水层保护生产层和支撑保护套管的目的。

水泥浆的稠化时间，大体上是水泥浆保持液体、可泵送状态的时间。随着水泥中水化反应的进行，当其达到一定程度时，水泥浆就会失去流动性而无法进行施工作业。水泥浆在泵送至所要求的位置以前应具有良好的流动可泵性。因此水泥浆的稠化时间是控制固井作业、保证施工安全和固井质量的关键。为了准确的控制水泥浆的稠化时间，扩大油井水泥的使用范围，必须在水泥浆中加入缓凝剂以延缓水泥浆在井下高温高压环境下的水化进程，调节稠化时间。

现有耐温缓凝剂存在耐温性能差，对温度敏感性大，顶部强度发展缓慢等问题。例如，专利CN101402849A，采用衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、过氧化苯甲酰等为原料，并经丙酮溶液沉淀洗涤，制成高分子聚合物类油气井固井高温缓凝剂。该类缓凝剂为固体，相对加量较大，且分散性较强，顶部强度发展缓慢。专利CN1513797A，提供了一种油井水泥缓凝剂，其含有葡萄糖酸盐、有机膦酸及其盐和有机酸的反应产物。该缓凝剂为液体，耐温性能差，对温度敏感性大。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种油井水泥缓凝剂及制备方法。本发明的缓凝剂适用温度范围较广，应用温度范围70℃～160℃；缓凝剂满足温差60℃时，水泥石24小时顶部强度>10MPa，对水泥浆的综合性能没有影响。

本发明的目的之一是提供一种油井水泥缓凝剂。

包括按重量份数计的以下组分：

水100重量份；

羟基羧酸盐1～5重量份；优选：2～5重量份；

多聚糖10～15重量份；优选：10～13重量份；

戊二醛0.1～0.3重量份；优选0.2～0.3重量份；

浓盐酸1～3重量份；优选2～3重量份；

聚乙二醇1～5重量份；优选：2～5重量份。

所述羟基羧酸盐选自葡萄糖酸钠、葡庚糖酸钠二水合物、柠檬酸钠中的一种或组合；

多聚糖选自桔梗多糖、白糊精、黄糊精或菊糖。

浓盐酸可采用现有技术中通常的浓盐酸，优选浓盐酸的浓度为36％～38％；

聚乙二醇可用现有技术中所用的聚乙二醇，优选选自PEG-6000、PEG-8000、PEG-10000、PEG-20000或它们的组合物。

其中羟基羧酸盐和多聚糖是缓凝剂主体，能够螯合钙离子，抑制水泥水化；戊二醛是交联剂能在浓盐酸作用下交联羟基羧酸盐和多聚糖，进一步增强缓凝作用；聚乙二醇能够增强缓凝剂在高温下的应用稳定性。

本发明的目的之二是提供一种油井水泥缓凝剂的制备方法。

包括:

所述组分按所述用量在搅拌状态下加热到70～80℃，保持1～2小时，制得所述油井水泥缓凝剂。

本发明的缓凝剂在70℃～160℃温度范围有良好适应性；缓凝剂加量线性良好；可与多种外加剂体系配伍，具有良好的相容性；缓凝剂满足温差60℃时，水泥石24小时顶部强度>10MPa，对水泥浆的综合性能没有影响。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例中所用原料均为市售。

实施例1

水100份，水中加入葡庚糖酸钠二水合物2份，桔梗多糖13份，戊二醛0.2份，浓盐酸1份，聚乙二醇5份，在搅拌状态下加热到80℃，保持2小时，制得油井水泥缓凝剂。

实施例2

水100份，水中加入葡庚糖酸钠二水合物2份，葡萄糖酸钠3份，白糊精6份，黄糊精4份，戊二醛0.3份，浓盐酸3份，聚乙二醇2份，在搅拌状态下加热到70℃，保持2小时，制得油井水泥缓凝剂。

实施例3

水100份，水中加入葡庚糖酸钠二水合物1份，菊糖15份，戊二醛0.1份，浓盐酸2份，聚乙二醇1份，在搅拌状态下加热到80℃，保持1小时，制得油井水泥缓凝剂。

实施例4

水100份，水中加入葡庚糖酸钠二水合物2份，柠檬酸钠2份，桔梗多糖11份，戊二醛0.3份，浓盐酸2份，聚乙二醇3份，在搅拌状态下加热到70℃，保持2小时，制得油井水泥缓凝剂。

不同温度下水泥浆配方

70℃稠化水泥浆配方：810g油井水泥，18g微硅，324.3g水，30g降失水剂，9.7g缓凝剂(占水泥量1.2％)。

70℃稠化水泥浆配方：810g油井水泥，18g微硅，323.5g水，30g降失水剂，10.5g缓凝剂(占水泥量1.3％)。

70℃稠化水泥浆配方：810g油井水泥，18g微硅，322.7g水，30g降失水剂，11.3g缓凝剂(占水泥量1.4％)。

90℃稠化水泥浆配方：810g油井水泥，18g微硅，320.2g水，30g降失水剂，13.8g缓凝剂(占水泥量1.7％)。

100℃稠化水泥浆配方：810g油井水泥，18g微硅，317.8g水，30g降失水剂，16.2g缓凝剂(占水泥量2.0％)。

120℃稠化水泥浆配方：600g油井水泥，210g硅粉，18g微硅，317.5g水，30g降失水剂，16.5g缓凝剂(占水泥量2.75％)。

150℃稠化水泥浆配方：600g油井水泥，210g硅粉，18g微硅，311.2g水，30g降失水剂，22.8g缓凝剂(占水泥量3.8％)。

150℃稠化水泥浆配方：600g油井水泥，210g硅粉，18g微硅，310g水，30g降失水剂，24g缓凝剂(占水泥量4.0％)。

150℃稠化水泥浆配方：600g油井水泥，210g硅粉，18g微硅，308.8g水，30g降失水剂，25.2g缓凝剂(占水泥量4.2％)。

160℃稠化水泥浆配方：600g油井水泥，210g硅粉，18g微硅，307g水，30g降失水剂，27g缓凝剂(占水泥量4.5％)

三、稠化时间和强度测试结果

加有缓凝剂的水泥浆稠化时间，见表1。

表1不同温度和缓凝剂加量下的稠化时间

加有缓凝剂的水泥浆24小时养护强度，见表2～表5：

表2实施例1强度试验

表3实施例2强度试验

表4实施例3强度试验

表5实施例4强度试验

由表1数据可以看出，本发明的缓凝剂在70℃～160℃温度范围内能够满足固井施工需求。缓凝剂在不同温度下，改变加量能够获得满足固井施工需求的稠化时间；且在固定温度下(如70℃，150℃)，随着缓凝剂加量增加水泥浆稠化时间有规律的增加，线性良好。由表2～表5数据，缓凝剂加量2.0％时，能够满足100℃固井施工需求的稠化时间，30℃养护即温差70℃，水泥石24小时顶部强度>10MPa，48小时顶部强度>20MPa；缓凝剂加量4.0％时，能够满足150℃固井施工需求的稠化时间，80℃养护即温差60℃，水泥石24小时顶部强度>10MPa，48小时顶部强度>20MPa。

Claims (3)

1.一种油井水泥缓凝剂，其特征在于包括按重量份数计的以下组分：

水100重量份；

羟基羧酸盐1～5重量份；

多聚糖10～15重量份；

戊二醛0.1～0.3重量份；

浓盐酸1～3重量份；

聚乙二醇1～5重量份；

所述羟基羧酸盐选自葡萄糖酸钠、葡庚糖酸钠二水合物、柠檬酸钠中的一种或组合；

多聚糖选自桔梗多糖、白糊精、黄糊精或菊糖；

其中，所述浓盐酸的浓度为36％～38％。

2.如权利要求1所述的油井水泥缓凝剂，其特征在于：

羟基羧酸盐2～5重量份；

多聚糖10～13重量份；

戊二醛0.2～0.3重量份；

浓盐酸2～3重量份；

聚乙二醇2～5重量份。

3.一种如权利要求1或2所述的油井水泥缓凝剂的制备方法，其特征在于:

所述组分按所述用量在搅拌状态下加热到70～80℃，保持1～2小时，制得所述油井水泥缓凝剂。