CN113999658B - 一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～65份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子‑非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～80份密度调节剂、1份分散剂。本发明的水泥浆具有亲油能力，实现水泥环与含油固井一二界面的良好胶结，还能克服只使用前置液使界面达到润湿反转的不足做法，大大提高油基钻井液条件下水泥环的封隔效果，减少对前置液性能的依赖。

Description

一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆
技术领域
本发明涉及一种亲油性水泥浆，具体涉及一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆。
背景技术
在钻井工程中，固井在其中占有重要地位，水泥环是否能对地层的封隔作用将影响后续钻井作业的顺利进行，影响油气井的建井周期和建井成本，甚至影响整个区块的勘探、开发。在川庆、克拉玛依等地，钻井时常遭遇页岩层，由于页岩水敏性强且井壁不稳定，相对于水基钻井液来说，油基钻井液具有抑制性强、润滑性好的特点，且有利于保持页岩井壁稳定，所以现场常使用油基钻井液。但是，油基钻井液粘度高，固相含量多，对井壁及套管的吸附性较强，在钻井后可能大量滞留油基钻井液在一二界面上，形成油膜或含油泥饼。
目前，油基钻井液条件下固井中，均采用含表面活性剂的前置液对井筒进行冲洗，通过表面活性剂溶胀、润湿反转、乳化分散等作用清除套管、井壁上附着的油基钻井液和油膜。国内外学者已研制出高效前置液用于冲洗油基钻井液，如Seyyed等研发了一种由表面活性剂、润湿剂和流型调节剂组成的隔离液，对油基钻井液冲洗效果较好(Optimizationof Cement Spacer System for Zonal Isolation in High-Pressure High TemperatureWells[R].SPE Journal；https://doi.org/10.2118/171282-MS)；沙特阿拉伯石油公司发明了一种隔离液用添加剂(专利申请号：201280050102.3)，由磺甲基化单宁和乙氧基化醇表面活性剂组成，可以有效清除油基钻井液；中国发明专利CN02148985.8，公开了油基泥浆冲洗液及其制备方法，由氢氧化钠、乙二胺四乙酸、油酸、有机硅消泡剂和表面活性剂(十二烷基硫酸钠和烷基脂肪醇聚氧乙烯醚)组成的冲洗液，具有隔开钻井液和水泥浆的作用，防止接触污染，更有效的冲净二界面，使水泥浆不发生絮凝、闪凝现象，可有效解决油基钻井液带来的胶结质量差等问题。但是，由于页岩气水平井水平段越来越长(＞1500m)，长水平段中隔离液用量有限，冲洗和润湿效率随顶替距离增加会下降，仍然存在被油基钻井液污染的一二界面。水泥浆顶替到位后，滞留在套管和井壁上的油膜和油基钻井液会阻碍水泥环的胶结，导致界面形成间隙，造成后期流体沿界面窜流，如何解决界面含油条件下的水泥环胶结与密封性能是关键。
目前，尚不存在具有亲油效果的水泥浆，只能依赖前置液改变界面的润湿性，局限性太大。
发明内容
本发明的目的是提供一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，解决了现有水泥浆不具有亲油性的问题，该水泥浆具有亲油能力，实现水泥环与含油固井一二界面的良好胶结，还能克服只使用前置液使界面达到润湿反转的不足做法，大大提高油基钻井液条件下水泥环的封隔效果，减少对前置液性能的依赖。
为了达到上述目的，本发明提供了一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～65份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子-非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值(表面活性剂的亲水亲油平衡值，HLB＝亲水基的亲水性/亲油基的亲油性)在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～80份密度调节剂、1份分散剂。
其中，所述阴离子-非离子型表面活性剂的化学结构式如式(Ⅰ)所示：
Figure BDA0003384711760000021
式(Ⅰ)中，R选自C12～C15的饱和烷烃。
本发明的组分中，水泥中添加的两种表面活性剂主要提供亲油作用，其余外加剂为维持水泥基本性能的必须组分，保证水泥体系本身稳定。
更优选地，所述阴离子-非离子型表面活性剂的化学结构式中，R为C12的饱和直链烷烃。具体地，所述阴离子-非离子型表面活性剂的制备，为：将脂肪醇聚氧乙烯醚在搅拌下升温至30℃，再加入氨基磺酸作为磺化剂，加入尿素作为催化剂，三者的摩尔比为n(脂肪醇聚氧乙烯醚)：n(氨基磺酸)：n(尿素)＝1：1：0.1，反应时间为90min。待反应结束后，加入0.5mol/L的NaOH溶液中和至pH＝7，即可得到阴离子-非离子型表面活性剂。
Figure BDA0003384711760000031
优选地，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～44份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子-非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～15份密度调节剂、1份分散剂。
优选地，所述阴离子或非离子型表面活性剂选自直链烷基苯磺酸(HLB＝11.5，如十二烷基苯磺酸)、十二烷基苯磺酸钠(HLB＝11)、α-烯基磺酸钠(HLB＝11)、月桂基葡糖苷(HLB＝12～14)、脂肪酸甲酯乙氧基化物(HLB＝14.5)、月桂醇聚氧乙烯醚(HLB＝13)、烷基酚聚氧乙烯醚(HLB＝12.8)和癸基葡糖苷(HLB＝14～16)中的任意一种。
优选地，所述密度调节剂选自空心玻璃微珠、粉煤灰、硅藻土、重晶石、铁矿粉和锰矿粉中的任意一种或两种以上。密度调节剂为调节水泥浆密度的外加剂，在特定工况下选择合适的外加剂，其中玻璃微珠、粉煤灰、硅藻土为减轻剂，重晶石和铁矿粉为加重剂。
优选地，所述强度稳定剂选自二氧化硅粉、纳米二氧化硅和硅溶胶中的任意一种或两种以上。强度稳定剂为含有二氧化硅成分的外加剂，二氧化硅的加入可促进其火山灰反应，促使Ca(OH)2被消耗，水泥加速凝结。
优选地，所述分散剂选自为甲醛-丙酮缩聚物、甲醛和聚苯乙烯磺酸盐混合物、六偏磷酸钠中任意一种或两种以上。更优选地，所述甲醛-丙酮缩聚物为甲醛和丙酮以质量比1：2进行缩聚获得的缩聚物。所述甲醛和聚苯乙烯磺酸盐混合物为甲醛和聚苯乙烯磺酸盐以质量比1：2混合获得的。分散剂可有效改善水泥浆的流变性能，也可提高水泥浆的沉降稳定性，为水泥浆体系不可缺少的外加剂，上述化合物具有良好的提高流体流变性能的作用，具备良好的性能。
优选地，所述降失水剂选自含酰胺基单体、含羧基单体和含磺酸基单体的三元共聚物，含酰胺基单体、含羧基单体和含磺酸基单体的摩尔比为7.5～8.2：0.8～2：0.8～1.7；其中，所述含酰胺基单体选自丙烯酰胺(AM)、N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)中的任意一种；所述含羧基单体选自丙烯酸(AA)或富马酸(FA)；所述含磺酸基单体选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)或木质素磺酸盐，具有备耐高温、耐高矿化度的作用。本发明的降失水剂包含耐温型、耐盐和吸附型单体，具有耐150℃高温、稳定性强(水泥浆上下密度差＜0.02g/cm3)等特点，可较好地适应页岩深井、超深井水平段温度高压力强等特点。降失水剂在溶液中超过一定浓度(临界缔合浓度)时就会通过分子间疏水组分的缔合形成疏水微区，整个溶液因为该区的作用会使体系粘度增大，升高温度会导致溶液极性增大，疏水缔合作用增强，会表现出良好的抗温抗盐能力，同时由于疏水缔合作用会形成复杂的分子交联网状结构，增强其对水分子的束缚(吸附)能力从而起到降失水作用。
优选地，所述缓凝剂选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和苯乙烯磺酸钠(SSS)与丙烯酸(AA)或3-二甲胺基烯丙基磷酸的三元共聚物，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸钠与丙烯酸或3-二甲胺基烯丙基磷酸的摩尔比为7.5～8.5：0.5～2：1～1.5。丙烯酸(AA)分子含羧酸基团，其中羧酸基团在水泥颗粒表面具有强的吸附及螯合钙的能力，因此随着AA的不断加入，缓凝性能增强，其加量为20％时，缓凝效果最佳。但是，随着AA的进一步增加，AMPS量相对较少，缓凝剂的抗碱能力变差，羧基与钙的螯合作用使得分子链卷曲，吸附基团被包埋，减少了缓凝剂在水泥颗粒表面的吸附，从而缓凝性能变差。因此，本发明控制2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸钠与丙烯酸或3-二甲胺基烯丙基磷酸的摩尔比为7.5～8.5：0.5～2：1～1.5，使各个单体的含量合适，保证每种官能团充分发挥其作用，其中磺酸基具有耐温性，酰胺基具有耐水解能力，羧基具有分散性。
优选地，所述消泡剂选用磷酸三丁酯和高级硬脂酸，所述磷酸三丁酯和高级硬脂酸的质量比为9：1～1：9。本发明的消泡剂选用表面张力低、与油井水泥相容性好、耐碱、耐高温等特点的消泡剂，通过对有机硅油类、聚醚类、脂类、醇类消泡剂进行筛选，最终确定选取磷酸三丁酯和高级硬脂酸类为消泡剂，采用消泡剂复配的方式，采用磷酸三丁酯：高级硬脂酸的质量比为9：1～1：9，能有效降低表面活性剂发泡性能带来的影响。更优选地，所述磷酸三丁酯：高级硬脂酸的质量比为1：1～7：3，其膨胀体积和表面起泡量显著减小。
优选地，所述水泥选用G级硅酸盐油井水泥。
本发明的可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，解决了现有水泥浆不具有亲油性的问题，具有以下优点：
本发明的阴离子-非离子型表面活性剂DBP具有较强的润湿反转能力，在提高水泥石表面油湿性的同时也不会降低其水湿性，可克服不同润湿性的界面带来的影响。
本发明的采用两种不同的表面活性剂，阴离子-非离子型表面活性剂和HLB值在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂，通过表面活性剂的双亲基团，表面活性剂分子在水泥浆中分散，并在界面处铺展。当遇大量油基钻井液泥饼，则表面活性剂分子的亲水端会伸入泥饼中，改变泥饼的润湿性，使水可轻易渗入泥饼使之膨胀，降低泥饼刚性，进而在顶替过程中被剪切力分散，由于水泥浆中具有两性分子，分散的泥饼在水泥浆中也会被表面活性剂分子所包裹，减少对水泥浆性能的影响；当界面还存在难以清除的油膜时，表面活性剂的亲油端则会伸入油膜中，亲水端留在水泥浆中，大大提高水泥浆与含油界面的相容性，进而减少两种流体因不相容导致形成的流体窜流通道，同时提高界面胶结性能。而且，本发明的水泥浆中加入的表面活性剂，其亲油水泥强度不仅未受到明显影响，且样品能达到固井工程的要求。
本发明直接改变水泥浆性能，赋予水泥浆亲油性，更好地提高受污染的非极性界面与极性水泥浆的相容性，具有亲油性能后将会与非极性一二界面产生良好的胶结，进而提高固井质量，改善流体在界面处发生窜流的影响。
附图说明
图1为本发明对比例4的水泥浆制备的常规水泥石以非极性溶剂1-溴代萘为测试介质的接触角实验图。
图2为本发明实施例4的水泥浆制备的亲油水泥石以非极性溶剂1-溴代萘为测试介质的接触角实验图。
图3为被油基钻井液污染的实施例4的亲油水泥、对比例4的常规水泥的一界面水力封隔测试曲线图。
图4为被油基钻井液污染的实施例4的亲油水泥、对比例4的常规水泥的二界面水力封隔测试曲线图。
图5为本发明实施例1的缓凝剂的红外谱图。
图6为本发明实施例1的降失水剂的红外谱图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份油井G级水泥、44份水、4份降失水剂、2份缓凝剂、1.7份阴离子-非离子型表面活性剂DBP(作为表面活性剂一)、1.3份脂肪醇聚氧乙烯醚(HLB＝13，作为表面活性剂二)、0.02份消泡剂、20份纳米二氧化硅、10份重晶石、1份分散剂。
其中，降失水剂为DMAA、AMPS、AM的三元共聚物，其中DMAA、AMPS、AM的摩尔比为7.5：0.8：1.7，其制备为：按照前述摩尔比称取AMPS、DMAA和AM三种单体，将其倒入一定量的去离子水中充分溶解，保持总单体浓度为20％(质量百分比浓度)，然后倒入三口烧瓶内并通入氮气同时置于70℃恒温水浴锅中搅拌。按照总单体质量的1.5％(质量百分比浓度)称取过硫酸钾作为引发剂，置于去离子水中充分溶解，然后设置好蠕动泵滴加速率，缓慢将其滴加于三口烧瓶内，滴加完毕后反应5h。之后将三口烧瓶内淡黄色浓稠液体倒出，放入冰柜内完全冰冻后，放入真空干燥箱中烘至完全干燥，即得所合成的降失水剂，其红外谱图参见图6。
其中，缓凝剂为AMPS、SSS、AA的三元共聚物，其中AMPS、SSS、AA的摩尔比为7.5：1：1.5，其制备为：按照前述摩尔比称取AMPS、SSS和AA三种单体，将其倒入一定量的去离子水中充分溶解，保持总单体浓度为20％(质量百分比浓度)。然后倒入三口烧瓶内并通入氮气同时置于70℃恒温水浴锅中搅拌。按照总单体质量的1.5％(质量百分比浓度)称取过硫酸钾作为引发剂，置于去离子水中充分溶解，然后设置好蠕动泵滴加速率，缓慢将其滴加于三口烧瓶内，滴加完毕后反应8h。之后将三口烧瓶内淡黄色浓稠液体倒出，放入冰柜内完全冰冻后，放入真空干燥箱中烘至完全干燥，即得合成所用缓凝剂，其红外谱图参见图5。
其中，消泡剂为磷酸三丁酯和高级硬脂酸以质量比1.5：0.7进行物理混合物获得的。
其中，分散剂为甲醛和聚苯乙烯磺酸盐以质量比1：2进行物理混合获得的。
实施例2
一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份油井G级水泥、44份水、8份降失水剂、2份缓凝剂、0.7份阴离子-非离子型表面活性剂DBP、1.7份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.02份消泡剂、20份纳米二氧化硅、10份重晶石、5份铁矿粉、1份分散剂。
其中，降失水剂为DMAA、AMPS、AM的三元共聚物。
其中，缓凝剂为AMPS、SSS、AA的三元共聚物。
其中，消泡剂为磷酸三丁酯和高级硬脂酸以质量比1.5：0.7进行物理混合物获得的。
其中，分散剂为甲醛和聚苯乙烯磺酸盐以质量比1：2物理混合获得的。
实施例3
一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份油井G级水泥、44份水、8份降失水剂、2份缓凝剂、1.7份阴离子-非离子型表面活性剂DBP、0.5份癸基葡糖苷、0.02份消泡剂、20份纳米二氧化硅、10份铁矿粉、1份分散剂。
其中，降失水剂为DMAA、AMPS、AM的三元共聚物。
其中，缓凝剂为AMPS、SSS、AA的三元共聚物。
其中，消泡剂为磷酸三丁酯和高级硬脂酸以质量比1.5：0.7进行物理混合物获得的。
其中，分散剂为甲醛和聚苯乙烯磺酸盐以质量比1：2混合获得的。
实施例4
一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份油井G级水泥、44份水、8份降失水剂、2份缓凝剂、1.7份阴离子-非离子型表面活性剂DBP、1.7份癸基葡糖苷、0.02份消泡剂、25份纳米二氧化硅、10份重晶石、1份分散剂。
其中，降失水剂为DMAA、AMPS、AM的三元共聚物。
其中，缓凝剂为AMPS、SSS、AA的三元共聚物。
其中，消泡剂为磷酸三丁酯和高级硬脂酸以质量比1.5：0.7进行物理混合物获得的。
其中，分散剂为甲醛和聚苯乙烯磺酸盐以质量比1：2物理混合获得的。
实施例5
一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，与实施例1的基本相同，区别在于：降失水剂中DMAA、AMPS、AM的摩尔比为8：2：1；缓凝剂的摩尔比为8：2：1。
实施例6
一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，与实施例1的基本相同，区别在于：降失水剂中DMAA、AMPS、AM的摩尔比为8.2：1：0.8；缓凝剂的摩尔比为8.5：0.5：1。
对比例1
一种水泥浆，与实施例1基本相同，区别在于：其组分中未加入实施例1中的表面活性剂一和表面活性剂二，得到常规水泥浆一，其制备的水泥石为常规水泥石一。
对比例2
一种水泥浆，与实施例1基本相同，区别在于：其组分中未加入实施例1中的表面活性剂一，得到含一种表面活性剂的水泥浆二，其制备的水泥石为常规水泥石二。
对比例3
一种水泥浆，与实施例2基本相同，区别在于：其组分中未加入实施例2中的表面活性剂一和表面活性剂二，得到常规水泥浆三，其制备的水泥石为常规水泥石三。
对比例4
一种水泥浆，与实施例2基本相同，区别在于：其组分中未加入实施例2中的表面活性剂一，得到含一种表面活性剂的水泥浆四，其制备的水泥石为常规水泥石四。
对比例5
一种水泥浆，与实施例3基本相同，区别在于：其组分中未加入实施例3中的表面活性剂一和表面活性剂二，得到常规水泥浆五，其制备的水泥石为常规水泥石五。
对比例6
一种水泥浆，与实施例3基本相同，区别在于：其组分中未加入实施例3中的表面活性剂一，得到含一种表面活性剂的水泥浆六，其制备的水泥石为常规水泥石六。
对比例7
一种水泥浆，与实施例4基本相同，区别在于：其组分中未加入实施例4中的表面活性剂一和表面活性剂二，得到常规水泥浆七，其制备的水泥石为常规水泥石七。
对比例8
一种水泥浆，与实施例4基本相同，区别在于：其组分中未加入实施例4中的表面活性剂一，得到含一种表面活性剂的水泥浆八，其制备的水泥石为常规水泥石八。
实验例1接触角测试
将实施例1-4或对比例1-8配置好的水泥浆倒入直径100.00mm的表面皿中，在90℃养护72h后取出样品，将样品表面用不同目数砂纸逐级打磨光滑后得到需要测试的水泥石表面。
用JY-PHb型接触角测量仪对水泥石表面以油或非极性溶剂为介质测量接触角。
实验结果如下所示：
实施例1的水泥浆制备的水泥石用白油作为测试介质的接触角为21°，用1-溴代萘为测试介质的接触角为17°；而对比例1的水泥浆制备的水泥石用两者测试的接触角分别为35°、27°，表明实施例1的水泥浆制备的水泥石的亲油性有一定的改善。
对比例2的水泥浆制备的水泥石用两者测试的接触角分别为25°、21°。
实施例2的水泥浆制备的水泥石用白油作为测试介质的接触角为19°，用1-溴代萘为测试介质的接触角为15°；而对比例3的水泥浆制备的水泥石用两者测试的接触角分别为37°、20°，表明实施例2的水泥浆制备的水泥石的亲油性也有明显的改善。
对比例4的水泥浆制备的水泥石用两者测试的接触角分别为30°、18°。
实施例3的水泥浆制备的水泥石用白油作为测试介质的接触角为11°，用1-溴代萘为测试介质的接触角为9°；而对比例5的水泥浆制备的水泥石用两者测试的接触角分别为30°、24°，表明实施例3的水泥浆制备的水泥石的亲油性能有较强的改善。
对比例6的水泥浆制备的水泥石用两者测试的接触角分别为25°、15°。
实施例4的水泥浆制备的水泥石白油作为测试介质的接触角为9°，用1-溴代萘为测试介质的接触角5°；而对比例7的水泥浆制备的水泥石用两者测试的接触角分别为37°、30°，表明实施例4的水泥浆制备的水泥石的亲油性能有显著的改善。
对比例8的水泥浆制备的水泥石用两者测试的接触角分别为21°、17°。
实验例2封隔性能测试
为验证本发明的水泥浆制备的亲油水泥石与套管和井壁的界面封隔性能，进行以下封隔性能测试实验：
将实施例4的水泥浆和对比例7的水泥浆分别浇筑至内径为50.00mm、高度为50.00mm且中间插有被油基钻井液污染后的页岩岩心或钢柱的环空中，模具上下密封，置入90℃水浴箱中养护72h。
72h后取出样品脱模，将样品放入界面水力封隔装置中，装置可将样品密封，且可在端面进行加压测试界面对水力压力的封隔性能，放入样品后将装置密封，在样品及装置周围加以围压，密封样品周围间隙，将装置一端通入水并加压并记录压力，另一端有水漏出并压力明显下降时即为该样品所能承受的最大水力压力。
该实施例4的亲油水泥石对一界面的封隔能力大约为50MPa/m，对二界面的封隔能力大约在20MPa/m，而对比例7的水泥石再被油基钻井液污染的情况下几乎没有封隔性能，一旦给与压力就会被击穿从而漏液导致压力下降。
实验例3力学性能测试
为验证本发明的水泥浆制备的亲油水泥石的力学性能不会受表面活性剂的影响，进行以下力学性能测试实验：
将对比例7的水泥浆与实施例4中的亲油水泥浆灌注于50.00mm*50.00mm*50.00mm的标准方模和内径为50.00mm，高度为15.00mm的圆柱模具中，分别养护72h、168h，对其抗压强度与抗拉强度进行测试。
结果如表1所示，经测试，两种水泥石72h的抗压强度均在15MPa左右，168h的抗压强度均在21MPa左右，两者极差也在1MPa左右，样品测试数据稳定差别不大；抗拉强度72h分别为3.2MPa(对比例7)和3.5MPa(实施例4)，168h分别为4.3MPa(对比例7)和4.7MPa(实施例4)。
胶结强度样品制作方法与封隔性能测试样品相同，对胶结强度的测试中，亲油水泥对含油一二界面的胶结强度均高于常规水泥。可见，加入表面活性剂的亲油水泥强度不仅未受到明显影响，且样品能达到固井工程的要求。
表1水泥石力学性能测试结果
Figure BDA0003384711760000121
注：表中数值单位均为MPa；测试的水泥石的密度均为1.90g/cm3，养护温度均为90℃。
实验例4消泡剂消泡性能的测试
通过配浆时对水泥浆表面起泡量的测定来表征消泡剂的效果，消泡剂消泡性能的测试具体如下：
对加入消泡剂后水泥浆搅拌后的起泡体积进行计算，验证消泡剂的消泡性能，按照水灰比0.44配置水泥浆500mL，分别测试其搅拌后的膨胀体积(拌合后体积-原始体积)及表面的气泡体积表征消泡剂的性能，如表2所示。
表2消泡剂的性能测试
Figure BDA0003384711760000122
注：聚硅氧烷1为广州市中万新材料有限公司的ZW-0185消泡剂；聚硅氧烷2为江苏斯科特科技有限公司生产的“强碱专用消泡剂”。
表3为消泡剂复配性能测试
Figure BDA0003384711760000123
Figure BDA0003384711760000131
由表3可以看出，将磷酸三丁酯和高级硬脂酸以质量比1：9～9：1复配，其消泡效果好于单一组分，而且尤其以质量比1：1～7：3复配，其膨胀体积和表面起泡量显著减小。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种可改善含油固井界面封隔性能的亲油性水泥浆，其特征在于，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～65份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子-非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～80份密度调节剂、1份分散剂；
其中，所述阴离子-非离子型表面活性剂的化学结构式如式(Ⅰ)所示：
Figure FDA0003891439040000011
式(Ⅰ)中，R选自C12～C15的烷烃。
2.根据权利要求1所述的亲油性水泥浆，其特征在于，该水泥浆包含以下重量份数的组分：100份水泥、35～44份水、3～8份降失水剂、2～5份缓凝剂、0.5～1.7份阴离子-非离子型表面活性剂、0.5～1.7份HLB值在8～15的阴离子或非离子型表面活性剂、0.02份消泡剂、20～25份强度稳定剂、10～15份密度调节剂、1份分散剂。
3.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述阴离子或非离子型表面活性剂选自直链烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠、月桂基葡糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物、月桂醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和癸基葡糖苷中的任意一种。
4.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述密度调节剂选自空心玻璃微珠、粉煤灰、硅藻土、重晶石、铁矿粉和锰矿粉中的任意一种或两种以上。
5.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述强度稳定剂选自二氧化硅粉、纳米二氧化硅和硅溶胶中的任意一种或两种以上。
6.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述分散剂选自为甲醛-丙酮缩聚物、甲醛和聚苯乙烯磺酸盐混合物、六偏磷酸钠中任意一种或两种以上。
7.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述降失水剂选自含酰胺基单体、含羧基单体和含磺酸基单体的三元共聚物，含酰胺基单体、含羧基单体和含磺酸基单体的摩尔比为7.5～8.2：0.8～2：0.8～1.7；
其中，所述含酰胺基单体选自丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮中的任意一种；所述含羧基单体选自丙烯酸或富马酸；所述含磺酸基单体选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
8.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述缓凝剂选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸钠与丙烯酸或3-二甲胺基烯丙基磷酸的三元共聚物，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和苯乙烯磺酸钠与丙烯酸或3-二甲胺基烯丙基磷酸的摩尔比为7.5～8.5：0.5～2：1～1.5。
9.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述消泡剂选用磷酸三丁酯和硬脂酸，所述磷酸三丁酯和硬脂酸的质量比为9：1～1：9。
10.根据权利要求1或2所述的亲油性水泥浆，其特征在于，所述水泥选用G级硅酸盐油井水泥。
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