【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及油氣井工程固井材料，更具體地說(shuō)涉及一種固井水泥漿防異常膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、我國(guó)陸上39%剩余石油和57%剩余天然氣分布在深部?jī)?chǔ)層，萬(wàn)米超深層油氣資源已成為我國(guó)油氣藏增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。在油氣井開(kāi)采過(guò)程中，固井是保障井筒全生命周期安全生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵工程技術(shù)，由于井下高溫工作環(huán)境，特別是當(dāng)溫度超過(guò)180℃時(shí)，油井水泥的水化硬化過(guò)程、水化產(chǎn)物組成以及緩凝劑作用性能等均會(huì)發(fā)生明顯變化，極易影響水泥漿稠化性能穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在漿體升溫過(guò)程中易引起異常膠凝現(xiàn)象，稠化時(shí)間難以線性可調(diào)等。水泥漿發(fā)生異常膠凝現(xiàn)象會(huì)極大影響固井施工安全，因此在萬(wàn)米深井探勘開(kāi)發(fā)過(guò)程中急需解決這一技術(shù)難題。
2、現(xiàn)有技術(shù)手段主要是對(duì)降失水劑和緩凝劑的成分進(jìn)行合成優(yōu)化，例如，申請(qǐng)公布日為2022年7月29日，申請(qǐng)公布號(hào)為cn114805706a，名稱(chēng)為“一種抑制水泥漿早期異常膠凝的降失水劑及其制備方法”的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)公布文本，具體公開(kāi)了降失水劑是四元共聚物，包含a組分55-70份，b組分10-15份，c組分為10-15份，d組分為10-15份，a為amps或amps鹽，b組分為丙烯酰胺類(lèi)，c組分為單寧，d組分為氮取代丙烯酰胺。其合成產(chǎn)物具有良好的抑制水泥漿早期異常膠凝的性能，同時(shí)也具有降失水劑要求的降失水、調(diào)整水泥漿流變等基礎(chǔ)性能。
3、又如，申請(qǐng)公布日為2022年4月18日，申請(qǐng)公布號(hào)為cn114292634a，名稱(chēng)為“一種多級(jí)吸附聚合物降失水劑及其制備方法”的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)公布文本，具體公開(kāi)
4、又如，申請(qǐng)公布日為2020年9月15日，申請(qǐng)公布號(hào)為cn111662409a，名稱(chēng)為“一種可抑制異常膠凝的高溫油井水泥緩凝劑及制備方法”的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)公布文本，具體公開(kāi)了其制備方法包括(1)將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、不飽和羧酸單體溶于去離子水中，攪拌均勻，調(diào)節(jié)ph至5-6；(2)取空間位阻類(lèi)功能單體和陽(yáng)離子功能單體加入步驟(1)獲得的溶液內(nèi)，攪拌均勻，升溫至55-65℃；(3)取引發(fā)劑溶于去離子水中配成溶液，加入在攪拌下的步驟(2)獲得的溶液內(nèi)，在55-65℃保溫20-40min，升溫至70-85℃恒溫反應(yīng)2-4h，得到可抑制異常膠凝的高溫油井水泥緩凝劑。其合成產(chǎn)物可抑制水泥漿在120～150℃溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生“鼓包”與“包芯”現(xiàn)象，且不影響水泥石的強(qiáng)度發(fā)展，水泥漿綜合性能良好。
5、再如，申請(qǐng)公布日為2019年3月22日，申請(qǐng)公布號(hào)為cn109503760a，名稱(chēng)為“一種中高溫油井水泥緩凝劑、其制備方法和應(yīng)用”的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)公布文本，具體公開(kāi)了在有機(jī)膦酸鹽和引發(fā)劑存在的條件下，將衣康酸、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在水中進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到中高溫油井水泥緩凝劑。其合成產(chǎn)物適用溫度范圍在65～135℃的中高溫油井水泥緩凝劑，其同時(shí)克服了小分子化合物加量敏感、羧酸類(lèi)聚合物初始稠度偏高和異常膠凝現(xiàn)象，應(yīng)用時(shí)無(wú)倒掛現(xiàn)象。
6、上述技術(shù)手段中主要是從聚合物有機(jī)高分子結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化，忽略了水泥基材礦物組分以及批次成分波動(dòng)方面帶來(lái)的影響，導(dǎo)致外加劑難以有效適應(yīng)不同批次的水泥漿體系。因此，在解決水泥漿異常膠凝問(wèn)題上，既要解決聚合物高分子對(duì)水泥水化產(chǎn)物的絡(luò)合膠凝影響，也要解決在水泥基材礦物成分發(fā)生波動(dòng)時(shí)有效抑制漿體異常膠凝，從而保證超高溫水泥漿體系稠化性能穩(wěn)定控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種固井水泥漿防異常膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用，本專(zhuān)利技術(shù)的專(zhuān)利技術(shù)目的在于既要解決聚合物高分子對(duì)水泥水化產(chǎn)物的絡(luò)合膠凝影響，也要解決在水泥基材礦物成分發(fā)生波動(dòng)時(shí)對(duì)漿體異常膠凝抑制的問(wèn)題。本專(zhuān)利技術(shù)的用于萬(wàn)米超深井固井水泥漿防異常膠凝材料是一種無(wú)機(jī)材料，不僅能夠保證在超高溫環(huán)境下性能穩(wěn)定不失效，而且與水泥基材、高溫外摻料以及外加劑適配性好，應(yīng)用范圍廣。
2、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
3、本專(zhuān)利技術(shù)第一方面提供了一種固井水泥漿防異常膠凝材料，包括按重量份計(jì)的以下組分：
4、鈉硼解石40~60份；
5、板硼鈣石20~40份；
6、硅硼鈉石10~20份；
7、膽礬5~15份；
8、所述固井水泥漿防異常膠凝材料中，其化學(xué)成分要求為：37wt.%＜b2o3≤55wt.%，11wt.%＜cao≤21wt.%，5wt.%＜sio2≤13wt.%，6wt.%＜na2o≤12wt.%，1wt.%＜so3≤6wt.%，1wt.%＜cuo≤6wt.%；
9、所述固井水泥漿防異常膠凝材料的顆粒細(xì)度要求為dx(10)≤5μm、dx(50)≤14μm、dx(90)≤30μm。
10、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述鈉硼解石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：na2o＞6wt.%、cao＞12wt.%、b2o3＞38wt.%。
11、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述板硼鈣石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：cao＞18wt.%、b2o3＞33wt.%。
12、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述硅硼鈉石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：na2o＞22wt.%、sio2＞42wt.%、b2o3＞24wt.%。
13、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述膽礬純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：cuo＞28wt.%、so3＞28wt.%。
14、本專(zhuān)利技術(shù)第二方面提供了一種固井水泥漿防異常膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：
15、s1、將40~60份鈉硼解石、20~40份板硼鈣石和10~20份硅硼鈉石混拌均勻，混拌均勻后將其破碎，破碎比控制在40~70；將破碎之后的混合物料粉磨成混合細(xì)料，粉碎比控制在400~900；將粉碎之后的混合細(xì)料送至高溫煅燒爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度控制在800℃~1500℃；煅燒完成后的混合料快速冷卻至室溫，冷卻時(shí)間控制在10~20min；冷卻后得到a類(lèi)混合料；
16、s2、將s1步驟制備出的a類(lèi)混合料與5~15份膽礬混拌均勻，混拌均勻后進(jìn)行粉磨，磨細(xì)之后得到b類(lèi)混合料；所述b類(lèi)混合料的顆粒細(xì)度要求為dx(10)≤5μm、dx(50)≤14μm、dx(90)≤30μm；
17、s3、將b類(lèi)混合料進(jìn)行鍍膜處理，具體為，將b類(lèi)混合料加入到鍍膜溶液中混拌均勻并反應(yīng)設(shè)定時(shí)間，真空干燥后得到所述固井水泥漿防異常膠凝材料。
18、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述鍍膜溶液按質(zhì)量比計(jì)，包括以下組分：
19、無(wú)水乙醇：酚醛樹(shù)脂：聚甲基丙烯酸甲酯：鄰苯二甲酸二甲酯：鄰苯二甲酸二乙酯=(55~70):(15~25)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：包括按重量份計(jì)的以下組分：
2.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：所述鈉硼解石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：Na2O＞6wt.%、CaO＞12wt.%、B2O3＞38wt.%。
3.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：所述板硼鈣石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：CaO＞18wt.%、B2O3＞33wt.%。
4.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：所述硅硼鈉石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：Na2O＞22wt.%、SiO2＞42wt.%、B2O3＞24wt.%。
5.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：所述膽礬純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：CuO＞28wt.%、SO3＞28wt.%。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的固井水泥漿防異常膠凝材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.如權(quán)利要求6所述的固井水泥漿防異常膠凝材料的制備方法，其特征
8.如權(quán)利要求6或7所述的固井水泥漿防異常膠凝材料的制備方法，其特征在于：所述鍍膜溶液的濃度為55wt.%～85wt.%。
9.如權(quán)利要求6或7所述的固井水泥漿防異常膠凝材料的制備方法，其特征在于：S3步驟中，B類(lèi)混合料與鍍膜溶液的用量比為1:(5~20)。
10.如權(quán)利要求6或7所述的固井水泥漿防異常膠凝材料的制備方法，其特征在于：S3步驟中，反應(yīng)設(shè)定時(shí)間為5~35min。
11.如權(quán)利要求6或7所述的固井水泥漿防異常膠凝材料的制備方法，其特征在于：S3步驟中，真空干燥的溫度為35℃~55℃。
12.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的固井水泥漿防異常膠凝材料在萬(wàn)米超深井固井水泥漿中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：包括按重量份計(jì)的以下組分：
2.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：所述鈉硼解石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：na2o＞6wt.%、cao＞12wt.%、b2o3＞38wt.%。
3.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：所述板硼鈣石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：cao＞18wt.%、b2o3＞33wt.%。
4.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：所述硅硼鈉石純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：na2o＞22wt.%、sio2＞42wt.%、b2o3＞24wt.%。
5.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防異常膠凝材料，其特征在于：所述膽礬純度要求≥90wt.%，其化學(xué)成分要求為：cuo＞28wt.%、so3＞28wt.%。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛元陶，劉歡，彭嘉惠，曾雪玲，古安林，王佳，杜靜，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：嘉華特種水泥股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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