【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于油氣井固井，特別是涉及一種改性固井水泥漿及其制備方法和應用。
技術介紹
1、油氣井勘探開發過程中，環空帶壓是全球石油行業面臨的共同難題，如果控制不當，則容易引發井口安全，縮短油氣井壽命，治理難度大，費用昂貴。有學者對水泥環完整性開展了大量研究，分析認為導致b、c環空帶壓的主要原因是油井水泥自身具有的“硬脆性、體積收縮”缺陷，在井下復雜應力下易塑性變形和張性破壞，從而導致了井筒密封完整性失效。水泥漿體系的綜合防竄性能是影響固井水泥環長期密封性的核心因素，現有技術中一般通過在水泥漿體系中引入聚合物乳液以改善其性能的。
2、哈里伯頓公司研發了一種名叫welllock的樹脂用于固井時液與水泥漿的隔離，以提高水泥環與套管和地層的膠結強度，但其綜合性能差，不足以代替水泥漿用于固井作業；且該產品費用高，不利于全面推廣使用。也有人針對環氧樹脂進行了研究，結果表明環氧樹脂加入水泥漿后可有效改善油氣井固井水泥體系的性能；且環氧樹脂乳液既可以單獨進行固井，也可以加入水泥漿中提高水泥石的抗壓強度和膠結強度，提高固井質量。但是環氧樹脂為雙組份產品，其在現場應用中需要提前配制好樹脂與固化劑，再將混拌好的液體加入水泥漿中，需要單獨配備批混撬，現場操作復雜；且為了保證水泥漿膠結強度，需在水泥漿體系中添加30～60wt％的樹脂乳液，導致樹脂水泥漿的單方成本較高，不利于推廣。也有人針對有機硅樹脂進行了研究，其雖然可以實現樹脂水泥漿的單組份固化，但是其對應用環境的水質比較敏感，導致其高溫增稠性明顯，水泥漿的綜合性能不易調節；且其對于水泥石膠
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于，提供一種改性固井水泥漿及其制備方法和應用，所要解決的技術問題是如何提供一種改性固井水泥漿，使其在現場施工時無需使用批混撬進行樹脂和固化劑的雙組份調配，施工操作簡單；且，使用本專利技術所述改性固井水泥漿固井既可提高水泥石與兩界面的膠結強度，同時因其添加量較小，材料成本低，從而更加有利于市場推廣。
2、本專利技術的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本專利技術提出的一種改性固井水泥漿，其包括水泥和可單組份固化的改性樹脂乳液；其中，所述改性樹脂乳液為有機硅類抗高溫樹脂反乳化改性的乳液；所述改性樹脂乳液的質量占水泥質量的2～10％。
3、本專利技術的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
4、優選的，前述的改性固井水泥漿，其中所述改性樹脂乳液為ate-22l，其性能指標如下：密度：1.20±0.02g.cm3，固含量≥60％，ph值：6-8，粘度：2500-3500mpa.s。
5、優選的，前述的改性固井水泥漿，其中以質量份計，其包括：g級水泥100份，鐵礦粉0-110份，微硅0-5份，降失水劑0-5份，分散劑0-5份，工業鹽0-10份，改性樹脂乳液2-10份，緩凝劑0-1.0份，消泡劑0-0.2份，自來水40-60份。
6、優選的，前述的改性固井水泥漿，其包括所述改性樹脂乳液2-6份。
7、優選的，前述的改性固井水泥漿，其中所述改性固井水泥漿為鹽水高密度水泥漿體系；以質量份計，其包括：g級水泥100份，鐵礦粉70-110份，微硅0-5份，降失水劑0-5份，分散劑0.5-5份，工業鹽7-10份，改性樹脂乳液2-6份，緩凝劑0.1-1.0份，消泡劑0.1-0.2份，自來水40-60份。
8、優選的，前述的改性固井水泥漿，其中所述改性固井水泥漿為淡水常規密度水泥漿體系；以質量份計，其包括：g級水泥100份，微硅2-5份，降失水劑2-5份，分散劑0.5-5份，改性樹脂乳液2-6份，緩凝劑0.1-1.0份，消泡劑0.1-0.2份，自來水40-60份。
9、優選的，前述的改性固井水泥漿，其中所述鐵礦粉為磁鐵礦粉，密度5.05g/cm3，粒徑120目；所述微硅為純度≥98％的二氧化硅粉末，所述二氧化硅粉末的粒徑為0.1μm-0.3μm；所述降失水劑為聚丙烯酸鈉與2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸的共聚物；所述分散劑為脂肪族羥基磺酸鹽縮合物；所述工業鹽為氯化鈉鹽；所述緩凝劑為2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸聚合物；所述消泡劑為磷酸三丁酯。
10、本專利技術的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本專利技術提出的一種根據前述的改性固井水泥漿的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：
11、按配方計量g級水泥、鐵礦粉和微硅，混合均勻，得干混材料；
12、按配方計量工業鹽和水，將所述工業鹽溶解于所述水中，得拌合水；如果配方中不包括工業鹽，則以水作為拌合水；
13、向所述拌合水中加入配方量的降失水劑、改性樹脂乳液、分散劑、緩凝劑和消泡劑，攪拌均勻，得濕混材料；
14、以低速檔攪拌所述濕混材料，在攪拌的條件下將所述干混材料加入所述濕混材料中，再以高速檔將混合料攪拌均勻，最后以變速檔攪拌使混合料消泡，得改性固井水泥漿。
15、本專利技術的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
16、優選的，前述的制備方法，其中所述低速檔的攪拌速度為3000～5000r/min；所述高速檔的攪拌速度為10000～14000r/min；所述變速檔的攪拌速度根據混合料的條件進行調節。
17、本專利技術的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本專利技術提出的一種根據前述的改性固井水泥漿在頁巖氣井、致密油井和巖鹽層油氣井固井中的應用。
18、借由上述技術方案，本專利技術提出的一種改性固井水泥漿及其制備方法和應用至少具有下列優點：
19、本專利技術提出的改性固井水泥漿及其制備方法和應用，其通過向常規固井水泥中添加了占水泥質量2～10％的改性樹脂乳液，改善了固井的膠結強度。本專利技術所述的改性樹脂乳液為可單組份固化的有機硅類抗高溫樹脂反乳化改性的乳液，將其加入水泥漿中固井施工時，無需使用批混撬進行樹脂和固化劑的雙組份調配即可施工，施工操作簡單；同時，本專利技術所述的改性樹脂乳液的性價比高，其加入量較小而技術效果較好，其僅需向水泥漿中加入占水泥質量的2～10％的改性樹脂乳液，就可以極大地改善固井后的膠結強度；本專利技術的技術方案中，改性固井水泥漿中改性樹脂乳液的添加量小，水泥漿體系的成本增加不明顯，材料成本節約，而水泥石的整體性能較好，除了常規性能均能保持原有水泥漿的水平之外，水泥石的膠結強度得到極大地提高，比常規水泥提高近2～3倍，性能更優越。
20、進一步的，本專利技術的改性固井水泥漿應用范圍廣，其既適用于淡水常規密度體系的水泥漿，又適用于鹽水高密度體系的水泥漿，具有較好的適用性；本專利技術技術方案通過各種材料的搭配，在不影響水泥漿體其他性能的前提下，有效提高水泥石與地層、套管之間膠結強度，膠結強度值是普通水泥石的2～3倍；且，本專利技術技術方案在不影響水泥石抗壓強度的前提下，明顯降低水泥石本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種改性固井水泥漿，其特征在于，其包括水泥和可單組份固化的改性樹脂乳液；其中，所述改性樹脂乳液為有機硅類抗高溫樹脂反乳化改性的乳液；所述改性樹脂乳液的質量占水泥質量的2～10％。
2.根據權利要求1所述的改性固井水泥漿，其特征在于，所述改性樹脂乳液為ATE-22L，其性能指標如下：密度：1.20±0.02g.cm3，固含量≥60％，PH值：6-8，粘度：2500-3500mpa.s。
3.根據權利要求1所述的改性固井水泥漿，其特征在于，以質量份計，其包括：G級水泥100份，鐵礦粉0-110份，微硅0-5份，降失水劑0-5份，分散劑0-5份，工業鹽0-10份，改性樹脂乳液2-10份，緩凝劑0-1.0份，消泡劑0-0.2份，自來水40-60份。
4.根據權利要求3所述的改性固井水泥漿，其特征在于，其包括所述改性樹脂乳液2-6份。
5.根據權利要求3所述的改性固井水泥漿，其特征在于，所述改性固井水泥漿為鹽水高密度水泥漿體系；以質量份計，其包括：G級水泥100份，鐵礦粉70-110份，微硅0-5份，降失水劑0-5份，分散劑0.5-5份，
6.根據權利要求3所述的改性固井水泥漿，其特征在于，所述改性固井水泥漿為淡水常規密度水泥漿體系；以質量份計，其包括：G級水泥100份，微硅2-5份，降失水劑2-5份，分散劑0.5-5份，改性樹脂乳液2-6份，緩凝劑0.1-1.0份，消泡劑0.1-0.2份，自來水40-60份。
7.根據權利要求3至6任一項所述的改性固井水泥漿，其特征在于，所述鐵礦粉為磁鐵礦粉，密度5.05g/cm3，粒徑120目；所述微硅為純度≥98％的二氧化硅粉末，所述二氧化硅粉末的粒徑為0.1μm-0.3μm；所述降失水劑為聚丙烯酸鈉與2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸的共聚物；所述分散劑為脂肪族羥基磺酸鹽縮合物；所述工業鹽為氯化鈉鹽；所述緩凝劑為2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸聚合物；所述消泡劑為磷酸三丁酯。
8.一種根據權利要求3至7任一項所述的改性固井水泥漿的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述低速檔的攪拌速度為3000～5000r/min；所述高速檔的攪拌速度為10000～14000r/min；所述變速檔的攪拌速度根據混合料的條件進行調節。
10.一種根據權利要求1至8任一項所述的改性固井水泥漿在頁巖氣井、致密油井和巖鹽層油氣井固井中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種改性固井水泥漿，其特征在于，其包括水泥和可單組份固化的改性樹脂乳液；其中，所述改性樹脂乳液為有機硅類抗高溫樹脂反乳化改性的乳液；所述改性樹脂乳液的質量占水泥質量的2～10％。
2.根據權利要求1所述的改性固井水泥漿，其特征在于，所述改性樹脂乳液為ate-22l，其性能指標如下：密度：1.20±0.02g.cm3，固含量≥60％，ph值：6-8，粘度：2500-3500mpa.s。
3.根據權利要求1所述的改性固井水泥漿，其特征在于，以質量份計，其包括：g級水泥100份，鐵礦粉0-110份，微硅0-5份，降失水劑0-5份，分散劑0-5份，工業鹽0-10份，改性樹脂乳液2-10份，緩凝劑0-1.0份，消泡劑0-0.2份，自來水40-60份。
4.根據權利要求3所述的改性固井水泥漿，其特征在于，其包括所述改性樹脂乳液2-6份。
5.根據權利要求3所述的改性固井水泥漿，其特征在于，所述改性固井水泥漿為鹽水高密度水泥漿體系；以質量份計，其包括：g級水泥100份，鐵礦粉70-110份，微硅0-5份，降失水劑0-5份，分散劑0.5-5份，工業鹽7-10份，改性樹脂乳液2-6份，緩凝劑0.1-1.0份，消泡劑0.1-0.2份，自來水40-60份。
6.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：盧成輝，魯顯兵，陳俊，黃泰勇，段國太，
申請(專利權)人：安東石油技術集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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