本發(fā)明涉及固井，具體涉及水不分散組合物和包含其的水泥漿及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在長期注水開發(fā)過程中，水驅(qū)采油導(dǎo)致地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜。在地層縱向上，同一井眼存在多套壓力體系，特別是構(gòu)造復(fù)雜地層，層與層之間易產(chǎn)生互竄。若在這些地區(qū)新鉆井，則當固井水泥漿頂替到位和候凝過程中，水泥漿結(jié)構(gòu)容易被地層水破壞，導(dǎo)致水侵、竄槽等問題，嚴重影響含水層固井質(zhì)量。在固井過程中面臨水泥漿嚴重漏失，導(dǎo)致環(huán)空頂替效率降低、水泥漿返深不夠造成上部井段漏封等問題，固井質(zhì)量得不到保證。

2、對高含水層的有效封隔以及漏失層的有效封堵是保障油氣井順利建井的關(guān)鍵。在進行高含水層封隔和漏失層封堵施工過程中，固井水泥漿注替至高含水環(huán)空或漏失層時，地層水對普通水泥漿產(chǎn)生溶解遷移和沖刷作用，水泥漿固相結(jié)構(gòu)遭到破壞，無法有效封隔含水層和封堵漏失層，嚴重影響工程質(zhì)量及進度。目前為了提升高含水層封隔質(zhì)量和漏失層封堵效果，通常需要在普通水泥漿中加入水不分散材料，防止施工過程中水泥漿顆粒被地層水沖散。傳統(tǒng)的水不分散材料包括聚丙烯酰胺類聚合物及其共聚物，除此之外還有纖維素醚類的天然改性高分子化合物材料。雖然傳統(tǒng)的水不分散材料和體系具備一定的遇水不分散性，但仍存在以下不足：

3、①聚丙烯酰胺類水不分散材料，在低于80℃時作用效果較好，超過80℃容易分解，無法有效保證水泥漿顆粒不被水沖散；

4、②纖維素醚類水不分散材料，在低溫具有較好的增稠效果，但在60-90℃會出現(xiàn)凝膠，導(dǎo)致水泥漿體施工性能差，容易產(chǎn)生“灌香腸”、環(huán)空憋堵等固井事故；

5、③常規(guī)水不分散水泥漿體系通常不添加高溫強度穩(wěn)定劑，高溫條件下易引起水泥石強度衰退。

6、因此，需要尋求一種寬溫度帶水不分散的水泥漿，能夠在封隔高含水層和封堵漏失層時，保證不同井深處高含水層封隔效果和漏失層封堵效果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的水泥漿在高溫條件下易引起水泥石強度衰退的問題，提供水不分散組合物和包含其的水泥漿及其制備方法和應(yīng)用。含有該水不分散組合物的水泥漿在室溫至180℃的溫度范圍內(nèi)都有良好的遇水不分散性，能夠保障環(huán)空水泥漿有效充填及水泥環(huán)結(jié)構(gòu)完整性，并實現(xiàn)不同井深高含水層的有效封隔以及漏失層的有效封堵。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種水不分散組合物，所述水不分散組合物包括：微生物多糖類高分子化合物0.5-5重量份、有機高分子化合物5-50重量份和無機顆粒4.5-45重量份。

3、本發(fā)明第二方面提供前述的水不分散組合物在水泥漿中的應(yīng)用。

4、本發(fā)明第三方面提供一種水泥漿，所述水泥漿含有前述的水不分散組合物。

5、本發(fā)明第四方面提供一種水泥漿的制備方法，所述制備方法包括：

6、將g級油井水泥、前述的水不分散組合物、活性材料、高溫強度穩(wěn)定劑、密度調(diào)節(jié)劑、降失水劑、懸浮穩(wěn)定劑和分散劑混合，得到干混料；

7、將緩凝劑、消泡劑和水混合，得到濕混料；

8、在低攪拌速率下將所述干混料和所述濕混料混合，然后再高速攪拌，得到水泥漿。

9、本發(fā)明第五方面提供前述第三方面的水泥漿或前述第四方面的制備方法制得的水泥漿在油氣井固井作業(yè)中的應(yīng)用。

10、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的有益技術(shù)效果如下：

11、(1)本發(fā)明的水不分散組合物在室溫至180℃的溫度范圍內(nèi)都具有良好的遇水不分散性，可用于制備水泥漿，可保證水泥漿中的顆粒不被地層水沖散，同時對水泥漿的流變性、失水、穩(wěn)定性、水泥石強度等常規(guī)性能無不利影響。

12、(2)本發(fā)明的水泥漿含有水不分散組合物，具有與水接觸時水泥漿顆粒不被沖散的特性，也即遇水不分散性，能夠保障環(huán)空水泥漿有效充填及水泥環(huán)結(jié)構(gòu)完整性。

13、(3)本發(fā)明的水泥漿適用于高含水層封隔和漏失層封堵，在室溫至180℃的溫度范圍內(nèi)都有良好的遇水不分散性，實現(xiàn)不同井深處高含水層的有效封隔以及漏失層的有效封堵，為油氣生產(chǎn)提供良好的井筒條件，保障油氣資源的高效開采。

技術(shù)特征：

1.一種水不分散組合物，其特征在于，所述水不分散組合物包括：微生物多糖類高分子化合物0.5-5重量份、有機高分子化合物5-50重量份和無機顆粒4.5-45重量份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水不分散組合物，其中，所述微生物多糖類高分子化合物選自黃原膠、結(jié)冷膠、短梗霉多糖、海藻糖、透明質(zhì)酸、熱凝膠、殼聚糖、凝膠多糖和溫輪膠中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水不分散組合物，其中，所述微生物多糖類高分子化合物的結(jié)構(gòu)骨架由葡萄糖、葡糖醛酸、鼠李糖、麥芽三糖、乙酰葡糖胺的一種或多種通過化學(xué)鍵連接，側(cè)鏈由甘露糖、鼠李糖、葡糖醛酸中的一種或多種通過化學(xué)鍵連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水不分散組合物，其中，所述有機高分子化合物選自聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣和聚丙烯酰胺經(jīng)加堿水解形成的聚合物中的一種或幾種；

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水不分散組合物，其中，所述無機顆粒為酸洗石英砂；

6.權(quán)利要求1-5中任意一項所述的水不分散組合物在水泥漿中的應(yīng)用。

7.一種水泥漿，其特征在于，所述水泥漿含有權(quán)利要求1-5中任意一項所述的水不分散組合物。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水泥漿，其中，所述水泥漿包括：g級油井水泥100份、所述水不分散組合物0.5-2份、活性材料1-3份、高溫強度穩(wěn)定劑0-35份、密度調(diào)節(jié)劑0-100份、降失水劑2-5份、懸浮穩(wěn)定劑0.2-0.5份、分散劑1-3份、緩凝劑0.1-2.5份、消泡劑0.1-0.5份和水40-110份。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水泥漿，其中，所述活性材料為活性微硅，其平均粒徑為0.1-0.5μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水泥漿，其中，所述高溫強度穩(wěn)定劑為酸洗石英砂，其sio2含量大于99％，其平均粒徑為5-75μm。

11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水泥漿，其中，所述密度調(diào)節(jié)劑包括加重材料和減輕材料；其中，所述加重材料選自鐵礦粉、重晶石和微錳礦粉中的一種或多種；所述減輕材料選自玻璃微珠、漂珠和粉煤灰中的一種或多種。

12.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水泥漿，其中，所述緩凝劑選自amps類物質(zhì)和有機磷酸類物質(zhì)中的一種或多種；

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的水泥漿，其中，所述植物膠類高分子化合物選自瓜爾膠、可得然膠、卡拉膠和刺槐樹膠中的一種或多種；

14.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水泥漿，其中，所述水泥漿的密度為1.2-2.4g/cm3；

15.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水泥漿，其中，密度為1.2g/cm3的水泥漿遇水不分散，24h抗壓強度大于10mpa；

16.一種水泥漿的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

17.權(quán)利要求7-15中任意一項所述的水泥漿或權(quán)利要求16所述的制備方法制得的水泥漿在油氣井含水層封隔和漏失層封堵中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及固井技術(shù)領(lǐng)域，公開了水不分散組合物和包含其的水泥漿及其制備方法和應(yīng)用。該水不分散組合物包括：微生物多糖類高分子化合物0.5?5重量份、有機高分子化合物5?50重量份和無機顆粒4.5?45重量份。本發(fā)明的水不分散組合物在室溫至180℃的溫度范圍內(nèi)都具有良好的遇水不分散性，可用于制備水泥漿，可保證水泥漿中的顆粒不被地層水沖散，同時對水泥漿的流變性、失水、穩(wěn)定性、水泥石強度等常規(guī)性能無不利影響。本發(fā)明還提供含有該水不分散組合物的水泥漿，該水泥漿具有遇水不分散性，能夠保障環(huán)空水泥漿有效充填及水泥環(huán)結(jié)構(gòu)完整性，適用于高含水層封隔和漏失層封堵，實現(xiàn)不同井深處高含水層的有效封隔以及漏失層的有效封堵。

技術(shù)研發(fā)人員：郭雪利,曲從鋒,陳力力,張華,李成全,周井紅,于永金,徐明,齊奉忠,王先國,張曉兵,張弛,王貴富,郭玉超,孫一流,劉慧婷,沈吉云,紀宏飛
受保護的技術(shù)使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30