一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆及其制备方法与流程

本申请涉及油田固井水泥领域，尤其涉及一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆及其制备方法。

背景技术：

1、盐穴储气库能否长期高效运行的关键取决于盐穴腔体及井筒的密封性能，固井质量对于保障井筒密封最为重要。

2、盐穴型储气库一般盐层埋深较浅，地层温度低，最高温度为60℃，正常固井作业时井内最高温度一般在50℃左右，冬季时更低。对于盐水水泥浆体系来说，低温下其稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展缓慢，触变性强，流变性不佳，使固井质量难以保证。同时，盐穴储气库注采气量大，并且井筒处于注和采的交变应力状态，在盐穴储气库的运行年限里，必须考虑交变应力，以保证储气库安全运行至少30年的目标。因此为保证储气库长期安全运行，必须保证水泥环强度的稳定性和长期密封性能。因此，需要研发抗盐、低温早强的韧性自愈合水泥浆，确保盐穴型储气库长期高效稳定运行。

技术实现思路

1、本申请提供一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆及其制备方法，能够确保盐穴型储气库长期高效稳定运行。

2、本申请采用了下列技术方案：

3、本申请提供了一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，包括以下组分：水泥100重量份、增韧剂4～6重量份、自愈合剂8～12重量份、降失水剂3～5重量份、缓凝剂0.05～0.2重量份、减阻剂1～2重量份、消泡剂0.1～0.2重量份、浓度为15％的盐水30～50重量份。其中，降失水剂为具有抗盐低温早强特性的amps类聚合物。

4、进一步地，降失水剂由以下组分聚合得到：100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.1～0.5重量份的交联单体、1～3重量份的分子量调节剂、1～3重量份的醇类单体、8～10重量份的酰胺类单体、0.5～1.0重量份的羧酸类单体以及300～400重量份的水。其中，交联单体与分子量调节剂用于控制降失水剂的交联结构及分子量分布，综合提高降失水剂在使用降失水剂配制而成的含盐水泥浆中的控失水能力。醇类单体用于促进含盐水泥浆在低温条件下的强度发展。

5、进一步地，水泥包括g级油井水泥。

6、进一步地，缓凝剂包括膦酸盐。

7、进一步地，减阻剂包括聚萘磺酸盐。

8、进一步地，消泡剂包括磷酸三丁酯和/或二甲基硅油。

9、进一步地，增韧剂由以下组分制备得到：20～60重量份的晶须材料、5～10重量份的表面活性剂、5～10重量份的硅烷偶联剂、1～5重量份的消泡剂、10～25重量份的稳定剂、100重量份的水、250～1000重量份的无水乙醇。

10、进一步地，自愈合剂具有核壳结构。自愈合剂中核结构的组分比例为：苯乙烯系基单体、乙烯基聚合物交联剂、引发剂的质量比为100：20～40：2～6。自愈合剂中壳结构的组分比例为：苯乙烯系基单体、丙烯酸酯、乙烯基聚合物交联剂、引发剂的质量比为100：30～70：5～10：2～8。

11、本申请还提供了一种上述盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆的制备方法，包括以下步骤：将水泥、增韧剂、自愈合剂、降失水剂、缓凝剂、减阻剂、消泡剂、浓度为15％的盐水混合均匀，得到盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆。

12、进一步地，将水泥、增韧剂、自愈合剂、降失水剂、缓凝剂、减阻剂、消泡剂、浓度为15％的盐水混合均匀，包括：在搅拌条件下，将水泥、增韧剂、遇气自愈合剂、降失水剂、缓凝剂、减阻剂、消泡剂加入到浓度为15％的盐水中，继续搅拌至均匀。

13、与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

14、1.本申请提供的盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆具有抗盐性能好的特性，可采用浓度为15％的盐水配浆。

15、2.本申请提供的盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆具有低温早强的特性，6h起强度，24h强度大于30mpa。

16、3.本申请提供的盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆具有力学性能优的特性，各项力学性能均满足满足行业标准sy-t 7648-2021《储气库井固井技术要求》中的规定，在围压28mpa、交变内压4～24mpa、交变温度50～65℃条件下运行50次未发生破坏，可保障盐穴型储气库长期密封完整性。

17、4.本申请提供的盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆具有自愈合的特性，可对水泥环形成有效的二次防护。

18、综上可知，本申请提供的盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆可确保盐穴型储气库长期高效稳定运行。

技术特征：

1.一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，其特征在于，包括以下组分：

2.如权利要求1所述的一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，其特征在于，所述降失水剂由以下组分聚合得到：

3.如权利要求1所述的一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，其特征在于，

4.如权利要求1所述的一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，其特征在于，

5.如权利要求1所述的一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，其特征在于，

6.如权利要求1所述的一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，其特征在于，

7.如权利要求1所述的一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，其特征在于，所述增韧剂由以下组分制备得到：

8.如权利要求1所述的一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆，其特征在于，

9.一种权利要求1-8任一所述的盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆及其制备方法，盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆包括以下组分：水泥100重量份、增韧剂4～6重量份、自愈合剂8～12重量份、降失水剂3～5重量份、缓凝剂0.05～0.2重量份、减阻剂1～2重量份、消泡剂0.1～0.2重量份、浓度为15％的盐水30～50重量份。其中，降失水剂为具有抗盐低温早强特性的AMPS类聚合物。本申请提供的盐穴储气库固井用韧性自愈合水泥浆具有抗盐性能好、低温早强、控失水、流变及力学性能优、自愈合等特性，可确保盐穴型储气库长期高效稳定运行。

技术研发人员：朱海金,邹双,敖康伟,侯薇,卢海川,邹建龙,冯明慧,赵宝辉,张天意,熊钰丹,李岩阁,董子越,谢飞燕,涂思琦
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13