油井水泥氣體膨脹劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣井固井工程作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種油井水泥氣體膨脹劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣井內(nèi)環(huán)空油、水、氣竄槽一直是國內(nèi)外石油行業(yè)普遍關(guān)注的突出問題，至今未 能從根本上解決，給各國石油工業(yè)造成了很大的經(jīng)濟損失。固井后環(huán)空竄槽及水泥環(huán)膠結(jié) 不良一直是影響產(chǎn)能評價、注水效果和油氣井產(chǎn)量的突出問題，如果層間封固不良，高壓層 流體必然會竄流入低壓層，造成油氣資源流失或儲層傷害，對環(huán)境保護也是一個巨大威脅。 近年來，國內(nèi)外各油田先后采用了多種防竄技術(shù)，但均未從根本上解決問題，其中很重要的 一點是對竄槽的本質(zhì)認識不足。事實證明要從根本上解決固井后的竄槽問題和提高二界面 膠結(jié)質(zhì)量，必須首先解決水泥漿的體積收縮問題。而在水泥中添加氣體膨脹劑就是補償水 泥漿體積收縮從而防止竄槽提高固井質(zhì)量的有效措施之一。
[0003] 氣體膨脹劑按氣體類型分類主要包括兩種，分別是氫氣膨脹劑和氮氣膨脹劑。其 中，氫氣膨脹劑通常利用經(jīng)純化處理的金屬鋁粉，在堿性條件下反應(yīng)放出大量氫氣而產(chǎn)生 膨脹效果。該氣體膨脹劑在堿性條件下迅速反應(yīng)產(chǎn)生大量氫氣，不利于現(xiàn)場配漿施工，且氫 氣對套管存在腐蝕現(xiàn)象，易造成氫脆事故發(fā)生；氮氣膨脹劑目前主要是利用偶氮化合物作 為氣源，通過添加助氣劑使其在一定溫度的堿性條件下反應(yīng)放出氮氣而產(chǎn)生膨脹效果，可 干混或者濕混，現(xiàn)場配漿方便，但偶氮化合物反應(yīng)后的伴隨產(chǎn)生的氣體C0、NH3和部分產(chǎn)物 會對管材造成不同程度腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效補償水泥漿的體積收縮，防止固井后環(huán)空竄 槽，提高水泥環(huán)界面膠結(jié)質(zhì)量的油井水泥氣體膨脹劑。
[0005] 為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種油井水泥氣體膨脹劑，由30~40重量份的發(fā)氣劑和60~70重量份的穩(wěn)定 劑構(gòu)成，所述發(fā)氣劑為磺酰肼類化合物，所述穩(wěn)定劑為二氧化硅、硅酸鈣中至少一種。
[0007] 優(yōu)選地，所述發(fā)氣劑為3, 3-二磺酰肼二苯砜、苯磺酰肼、對（N-甲氧基甲酰氨基） 苯磺酰肼中至少一種。
[0008] 優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑由二氧化硅和硅酸鈣混合而成，且所述二氧化硅或硅酸鈣在 該油井水泥氣體膨脹劑中的質(zhì)量分數(shù)為10~60%，即當穩(wěn)定劑采用二氧化硅和硅酸鈣兩 種組分混合時，每一種組分的最低含量不低于膨脹劑總含量的10 %，最高含量不超過膨脹 劑總含量的60%。
[0009] 更優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑由二氧化硅和硅酸鈣混合而成，且二者重量比為3:4。該比 例的二氧化硅和硅酸鈣配置成的穩(wěn)定劑應(yīng)用范圍最廣，且使生成的微小氣泡在水泥漿中均 勾分布。
[0010] 該油井水泥氣體膨脹劑制備方法簡單，即將發(fā)氣劑和穩(wěn)定劑按一定比例混合磨粉 制備而成。
[0011] 該油井水泥氣體膨脹劑既可用于日常干混作業(yè)，也可以用于現(xiàn)場濕混作業(yè)，均具 有良好的膨脹效果。
[0012] 該油井水泥氣體膨脹劑在水泥漿中加量為0. 2wt%~0. 4wt%即可達到膨脹效 果，即常壓體積膨脹率達到5%~25%。
[0013] 該油井水泥氣體膨脹劑與水泥混合均勻，堿性條件下溫度超過35°C時即開始釋放 氮氣，通過穩(wěn)定劑的作用可使微小氣泡均勻的分布在水泥漿中，產(chǎn)生的氮氣不腐蝕管材；與 其他水泥外加劑相容性好，不影響其它水泥外加劑的性能以及水泥漿的綜合性能，即具有 較好的配伍性。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，該油井水泥氣體膨脹劑既可用于日常干混作業(yè)，也可以用于現(xiàn) 場濕混作業(yè)；其與水泥混合在堿性條件下溫度達到35°C時開始釋放氮氣，通過組分中穩(wěn)定 劑的作用可使微小氣泡均勻的分布在水泥漿中，且產(chǎn)生氣體僅為氮氣，不腐蝕管材；此外， 該油井水泥氣體膨脹劑與其他水泥外加劑相容性好，與其它水泥外加劑具有較好的配伍 性；并且可有效補償水泥漿凝固時的壓力損失和體積收縮，防止固井油氣水竄。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的油井水泥氣體膨脹劑進行詳細說明，但本發(fā)明不僅僅局 限于以下實施例。
[0016] 實施例1
[0017]將30份苯磺酰肼和70份二氧化硅磨粉混合制備而成。
[0018] 實施例2
[0019] 將30份苯磺酰肼、30份二氧化硅和40份硅酸鈣磨粉混合制備而成。
[0020] 實施例3
[0021] 將20份苯磺酰肼、15份對（N-甲氧基甲酰氨基）苯磺酰肼、30份二氧化硅和40 份硅酸鈣磨粉混合制備而成。
[0022] 實施例4
[0023] 將20份苯磺酰肼、20份對（N-甲氧基甲酰氨基）苯磺酰肼和70份二氧化硅磨粉 混合制備而成。
[0024] 性能測試：
[0025] 按照標準SY/T5504. 8-2013對本申請的油井水泥氣體膨脹劑進行了膨脹性試 驗、抗壓強度試驗和與分散劑和降失水劑的配伍性試驗。
[0026] 各項試驗中所用的水泥漿制備方法：將800g天山G級水泥和實施例4制備的該油 井水泥氣體膨脹劑采用油井水泥氣體膨脹劑均勻混入336g淡水中制備而成（其中，該油井 水泥氣體膨脹劑在水泥中的加入量為〇. 2~0. 4wt% )。
[0027] (1)膨脹性試驗
[0028] 將配制好的水泥漿分別在35°C、65°C和95°C條件下進行膨脹性試驗，試驗結(jié)果見 表1。
[0029] 表1 :膨脹性試驗測試結(jié)果
[0030]
【主權(quán)項】
1. 一種油井水泥氣體膨脹劑，其特征在于，由30~40重量份的發(fā)氣劑和60~70重量 份的穩(wěn)定劑構(gòu)成，所述發(fā)氣劑為磺酰肼類化合物，所述穩(wěn)定劑為二氧化硅、硅酸鈣中至少一 種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井水泥氣體膨脹劑，其特征在于，所述發(fā)氣劑為對（N-甲氧 基甲酰氨基）苯磺酰肼、苯磺酰肼、3, 3-二磺酰肼二苯砜中至少一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的油井水泥氣體膨脹劑，其特征在于，所述穩(wěn)定劑由二氧化硅 和硅酸鈣混合而成，且所述二氧化硅或硅酸鈣在該油井水泥氣體膨脹劑中的質(zhì)量分數(shù)為 10%~60%〇
4. 一種根據(jù)權(quán)利要求3所述的油井水泥氣體膨脹劑的制備方法，其特征在于，所述穩(wěn) 定劑由二氧化硅和硅酸鈣混合而成，且二者重量比為3:4。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油井水泥氣體膨脹劑，由30～40重量份的發(fā)氣劑和60～70重量份的穩(wěn)定劑構(gòu)成，所述發(fā)氣劑為磺酰肼類化合物，所述穩(wěn)定劑為二氧化硅、硅酸鈣中至少一種；該油井水泥氣體膨脹劑既可用于日常干混作業(yè)，也可以用于現(xiàn)場濕混作業(yè)；其作用于水泥漿中，堿性條件下溫度達到35℃時開始釋放氮氣，通過組分中穩(wěn)定劑的作用可使微小氣泡均勻的分布在水泥漿中，且產(chǎn)生氣體僅為氮氣，不腐蝕管材；此外，該油井水泥氣體膨脹劑與其他水泥外加劑相容性好，與其它水泥外加劑具有較好的配伍性；并且可有效補償水泥漿凝固時的壓力損失和體積收縮，防止固井油氣水竄。
【IPC分類】C09K8-473
【公開號】CN104818007
【申請?zhí)枴緾N201510112506
【發(fā)明人】王野, 任強, 任路, 趙德喜, 彭松, 王紅科, 趙秋羽, 曹洪昌, 劉景麗, 羅文麗, 侯士東
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月13日