CN1288035A - 一种固井水泥浆防气窜剂及制备法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固井水泥防气窜剂及制备法和应用。该防气窜剂是由改性纤维、活性二氧化硅、碳酸钙粉末、氧化钙粉末组成。其制法是将工业纤维用碱液处理,加入表面活性剂烘干,再加工成短纤维,后复配一定比例的碳酸钙粉末、活性二氧化硅微粒,以氧化钙粉末为激活剂,混合即得产品。该防气窜剂与聚合物降失水剂、分散剂、调凝剂共同使用,可配制出一种新型的油气井固井防气窜水泥浆体系。该水泥浆体系防气窜性能好,浆体稳定,强度高。
Description
本发明涉及一种油气井固井水泥防气窜剂及其制备方法和在水泥浆体系中的应用。
在油气田的开发过程中，固井是钻井完井作业的一个重要环节。它不仅可保证高产、稳定，而且可延长油气井的寿命、提高地层采收率。在固井作业中，有效地防止地层流体(包括油、水、气)窜流是施工的较大难题。油气井地层液体窜流，除影响油气产量外，还时刻存在危险。对于流体窜流的原因，国内外专家提出了以下理论：①界面胶结理论固井施工后，由于水泥浆与套管或水泥浆与井壁胶结不良，留下气体窜通的通道，因此产生气窜；②失重理论地层流体有一定压力，在施工中如果地层流体压力大于水泥液柱所产生的有效压力流体窜出，液柱有效压力降低(失重)，引起气窜；③渗透理论水泥石的致密性不够，气体能渗透过水泥石而产生气窜。
根据以上不同理论，国外研制了不渗透水泥、延缓胶凝水泥、膨胀水泥、充气水泥等体系应用于施工中预防气窜的发生。国内有SPE膨胀剂、KQ防气窜剂用于现场施工，它们的作用机理是产生微膨胀或增加水泥柱附加压力而达到防气窜的目的。目前国内外使用的防气窜水泥往往作用单一，同时存在配伍性、温度控制不易掌握等缺陷，其效果并不理想。
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种新型的油气井水泥防气窜外加剂及其制备方法，并与其它常规外加剂配制，形成一种综合性的防气窜水泥浆体系。
本发明的主要技术特征是：发明的防气窜剂中，各组分的重量百分比为：
改性纤维 10～30％
活性二氧化硅 15～55％
超细碳酸钙粉末 5～15％
氧化钙粉末 8～30％
该防气窜剂的制备方法是：将工业用纤维先用10～20％的NaOH溶液处理后，加入1～2％的表面活性剂，然后烘干。再加工成长度为0.5～4mm的短纤维，后复配以超细碳酸钙粉末、活性二氧化硅微粒，以氧化钙粉末为激活剂，混合即得防气窜剂。在制造过程中，要求改性纤维加工后，长度为0.5～4mm，直径为0.02～0.10mm，超细碳酸钙粉末平均粒度小于15μm，活性二氧化硅的粒度小于25μm，氧化钙粉末平均粒度小于25μm。该防气窜剂与聚合物降失水剂、分散剂、调凝剂共同使用、可配制出一种新型的油气井固井防气窜水泥浆体系。在水泥浆中加入该防气窜剂3～4％，羟乙基纤维素降失水剂0.9～1.5％，磺酸盐分散剂0.3～1.0％，缓凝剂0.1～0.05％，就能制备出有良好防气窜性能、低滤失、流变性好、高早期强度的水泥浆。
本发明的防气窜剂与现有技术相比，具有如下优点：
(1)由于激活剂(氧化钙粉末)的应用，使改性纤维、活性二氧化硅等材料与水泥具有良好的胶结，水泥浆的性能有较大的转变。
(2)由该防气窜剂与现有其它常规外加剂配制的水泥浆体系综合性能好，浆体稳定，能产生一定微膨胀，初终凝时间间隔短，强度高，直角稠化，早期强度发展极迅速。
(3)该产品的生产不产生废水、废渣，无污染，生产简单，成本低，且性能较好。
现举例来进一步说明该防气窜剂的组成及制备方法和用途。
实施例1：取一定量的工业用纤维100克，加入约30克其浓度为20％的NaOH溶液，在常温下处理4～8小时。然后加入1～2％的表面活性剂在室温下保持12小时以上，再在60～80℃的温度下烘至水份为5％以下。将烘干后的产物用机械设备加工成长度为0.5～4mm范围内，直径为0.02～0.10mm的改性纤维。用改性纤维25克，活性二氧化硅(平均粒度小于25μm)为35克，超细碳酸钙粉末(平均粒度小于15μm)25克，氧化钙粉末(平均粒度小于25μm)15克，在混拌器中充分混合，即得产品-防气窜剂。
实施例2：用本防气窜剂3％，加入含降失水剂SEI 1.1％、分散剂SXY 0.4％、缓凝剂PN 0.05％，按0.44水灰比配出的水泥浆固井，该水泥浆(石)可提高粘接强度35％，早期强度提高15％以上，有可以调节的触变性，用于50～100℃的油气井固井效果良好。
Claims (3)
1．一种固井水泥浆防气窜剂，其特征在于：该防气窜剂是由改性纤维、活性二氧化硅、超细碳酸钙粉末、氧化钙粉末组成，各组分的重量百分比及颗粒度为：
改性纤维10～30％，长度为0.5～4mm，直径为0.02～0.10mm；
活性二氧化硅15～55％，粒度小于25μm；
超细碳酸钙粉末5～15％，平均粒度小于15μm；
氧化钙粉末8～30％，平均粒度小于25μm。
2．根据权利要求1所述的防气窜剂，其特征是：该防气窜剂的制备方法是将工业用纤维先用10～20％的NaOH溶液处理后，加入1～2％的表面活性剂，然后烘干，将烘干后的产物加工成长度为0.5～4mm的短纤维，后复配以超细碳酸钙粉末、活性二氧化硅微粒，以氧化钙粉末为激活剂，混合即得产品。
3．根据权利要求1所述的防气窜剂，其特征是：在水泥浆中加入该防气窜剂3～4％、羟乙基纤维素降失水剂0.9～1.5％、磺酸盐分散剂0.3～1.0％、缓凝剂0.1～0.05％，可配制出本防气窜水泥浆体系。
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