本發(fā)明屬于油氣田勘探開(kāi)發(fā)中固井水泥漿領(lǐng)域，具體涉及一種新型溫敏性緩釋促凝劑。
背景技術(shù)：
隨著油田勘探開(kāi)發(fā)向深井、超深井和復(fù)雜井方向發(fā)展，井底溫度和壓力不斷升高，致使一次性上返封固段長(zhǎng)，封固段頂部和底部溫差大，基于固井工程對(duì)固井水泥漿的特殊要求，防止在深井、超深井固井作業(yè)中水泥漿在泵送過(guò)程中快速稠化和凝結(jié)，保證施工安全順利進(jìn)行，需在水泥漿中加入大量的緩凝劑以改善高溫高壓下水泥漿的稠化性能和流變性，但這就造成了深井、超深井長(zhǎng)封固段頂部水泥漿超緩凝、候凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、增加工期的問(wèn)題。
為解決此類問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了多種合成聚合物類油井水泥緩凝劑，如中國(guó)專利“抗高溫油井水泥緩凝劑及其制備方法”(cn101967371a)公開(kāi)了一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、衣康酸、丙烯酰胺和n，n-二甲基丙基丙烯酰胺四元共聚物緩凝劑，耐溫能力達(dá)到180℃；中國(guó)專利“一種油氣井固井高溫緩凝劑及其制備方法”(cn101402849a)公開(kāi)了一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和衣康酸的二元共聚物，耐溫能力達(dá)到200℃；也有國(guó)內(nèi)學(xué)者將amps與ia共聚后，再與有機(jī)酸sa進(jìn)行復(fù)配，得到對(duì)溫度敏感性小的寬溫帶緩凝劑kh(陳大鈞,余志勇,張穎,等.適合長(zhǎng)封固段的寬溫帶緩凝劑的研制[j].鉆井液與完井液,2012,29(1):63-65.)，適用溫度范圍60℃-150℃。
目前，雖然緩凝劑的耐溫能力和溫度敏感性(對(duì)寬溫度范圍的適應(yīng)性)有了顯著的提高，解決了長(zhǎng)封固段一次性注水泥安全泵送的問(wèn)題，但仍然無(wú)法解決深井、超深井長(zhǎng)封固段頂部水泥漿超緩凝、候凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、增加工期的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種油井水泥溫敏性緩釋促凝劑，該緩釋促凝劑在水泥漿中性能穩(wěn)定，到達(dá)預(yù)設(shè)溫度點(diǎn)后緩慢釋放，緩釋性能良好，促凝劑釋放后能夠明顯縮短深井、超深井候凝時(shí)間，有效解決深井、超深井的超緩凝問(wèn)題(長(zhǎng)封固段頂部水泥漿超緩凝、候凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、增加工期的問(wèn)題)，縮短建井周期，節(jié)約建井成本，其制備方法簡(jiǎn)單，原料常見(jiàn)且成本低廉，易于推廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
一種油井水泥溫敏性緩釋促凝劑，通過(guò)以下組分采用油相分離法微膠囊技術(shù)制備而成，過(guò)程如下：在三角瓶中加入3-5重量份硬脂酸、100-125重量份有機(jī)溶劑，充分?jǐn)嚢瑁?0-80℃水浴加熱至硬脂酸充分溶解，再加入1-3重量份聚乙二醇4000、1-2重量份促凝材料，1-3min后停止攪拌，超聲波震蕩10-20min，使聚乙二醇4000和促凝材料均勻分散在溶液中，重新開(kāi)始攪拌的同時(shí)逐步降溫至35℃以下，過(guò)濾、常溫干燥24h即得。
所述有機(jī)溶劑為無(wú)水乙醇、苯、氯仿或四氯化碳。
所述促凝材料包括鹽酸鹽類(如氯化鈣、氯化鈉)、硫酸鹽類(如硫酸鈉、硫酸鉀或硫酸鈣)、硝酸鹽類和亞硝酸鹽類(如亞硝酸鈣、硝酸鈣)及以上多類復(fù)合型促凝材料。
硬脂酸的熔點(diǎn)是56-70℃，加熱溶于無(wú)水乙醇，在聚乙二醇4000乳化和機(jī)械攪拌的作用下，分散相與連續(xù)相向兩相內(nèi)部乳化界面移動(dòng)，降溫析出的硬脂酸包覆在不溶于無(wú)水乙醇的氯化鈣小顆粒周圍，形成微膠囊結(jié)構(gòu)的溫敏性緩釋促凝劑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明溫敏性緩釋促凝劑包衣為硬脂酸，不溶于水、耐堿且有較高的機(jī)械強(qiáng)度，在水泥漿中性能穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)泄漏導(dǎo)致過(guò)早稠化、從而改變流變性的現(xiàn)象，不影響配漿、打漿。
(2)本發(fā)明溫敏性緩釋促凝劑到達(dá)預(yù)設(shè)溫度80-90℃時(shí)能緩慢釋放，水泥漿上返到位后，促凝劑發(fā)揮作用，明顯縮短深井、超深井(長(zhǎng)封固段頂部水泥漿)侯凝時(shí)間，節(jié)約成本。
(3)本發(fā)明溫敏性緩釋促凝劑使用方便，與常規(guī)外加劑的加入方式相同，不需特殊的加入方式。
(4)本發(fā)明溫敏性緩釋促凝劑制備工藝簡(jiǎn)單，原料常見(jiàn)且成本低廉，有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明溫敏性緩釋促凝劑的實(shí)施方式、特征、功效及其配制方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種油井水泥溫敏性緩釋促凝劑，制備過(guò)程如下：
在三角瓶中加入5重量份硬脂酸、100重量份無(wú)水乙醇，充分?jǐn)嚢瑁?5℃水浴加熱至硬脂酸充分溶解，再加入1.5重量份聚乙二醇4000、1.5重量份氯化鈣，3min后停止攪拌，超聲波震蕩20min，使聚乙二醇4000和氯化鈣均勻分散在溶液中，重新開(kāi)始攪拌的同時(shí)降溫至35℃以下，過(guò)濾，常溫干燥24h即得。
實(shí)施例2
(1)水泥漿配置與性能測(cè)試
按照油井水泥漿制備的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)——gb/t19139-2012《油井水泥試驗(yàn)方法》制備漂珠低密度水泥漿，并測(cè)試其常規(guī)工程性能，結(jié)果見(jiàn)表1。
空白樣：油井水泥100份，25份3m漂珠，25份微硅，5份降失水劑(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)，3份緩凝劑(木質(zhì)素磺酸鈉)，混合攪拌均勻即得干混材料；1份分散劑(聚苯乙烯磺酸鈉)，0.2份的消泡劑(二甲基硅油)溶于44份水中攪拌均勻，即得濕混材料；在4000轉(zhuǎn)/min轉(zhuǎn)速的攪拌條件下，將干混材料勻速加入濕混材料中(用時(shí)15s)，然后以12000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌35s并消泡，即得到對(duì)比組水泥漿體系。
配方1：在空白樣的基礎(chǔ)上增加緩釋促凝劑0.3份。
配方2：在空白樣的基礎(chǔ)上增加緩釋促凝劑0.6份。
表1空白樣、配方1、配方2的水泥漿綜合性能
注：api失水條件為90℃×7.1mpa×30min
常溫稠化條件為30℃×15mpa×5min
高溫稠化條件為100℃×60mpa×40min
(2)水泥石抗壓強(qiáng)度測(cè)試
將配置好的水泥漿倒入鋼模中置于水浴鍋中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至測(cè)試齡期。將養(yǎng)護(hù)好的水泥石試樣通過(guò)液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試抗壓強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)溫度為30℃的水泥石養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24h、36h；養(yǎng)護(hù)溫度為60℃、90℃的水泥石養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24h、72h。結(jié)果見(jiàn)表2。
表2空白樣、配方1、配方2在不同溫度下的抗壓強(qiáng)度
注：30℃抗壓強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，先將水泥漿升溫至90℃再降溫至30℃
由表1、表2可明顯看出，溫敏性緩釋促凝劑不影響水泥漿流動(dòng)性、失水量、游離液、常溫稠化時(shí)間、水泥石抗壓強(qiáng)度等常規(guī)工程性能，由此可推斷出溫敏性緩釋促凝劑在水泥漿中能夠穩(wěn)定存在。
水泥石養(yǎng)護(hù)溫度為30℃時(shí)，采取先將水泥漿升溫至90℃再降溫至30℃的措施，是為了達(dá)到緩釋促凝劑生效的溫度點(diǎn)，緩慢釋放微膠囊內(nèi)部促凝劑，從表2中30℃的抗壓強(qiáng)度對(duì)比以及表1中高溫條件下稠化時(shí)間的變化可以看出，只有當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的作用溫度點(diǎn)后才開(kāi)始緩慢釋放內(nèi)部的促凝劑，從而加快水泥漿稠化時(shí)間，解決大溫差長(zhǎng)封固段頂部水泥漿超緩凝的問(wèn)題。
以上所述僅是為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不能用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。