本發(fā)明涉及油田化學(xué)助劑的，進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種水泥漿緩凝劑及其制備方法和應(yīng)用；再進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種油井水泥漿緩凝劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、為了滿足固井施工的需要，控制水泥漿的凝結(jié)時(shí)間，需要在水泥漿中添加一定比例的緩凝劑，適應(yīng)不同的井底溫度的要求，緩凝劑通常分為低溫、中溫和高溫緩凝劑，目前高溫緩凝劑主要分類(lèi)：(1)木質(zhì)素磺酸鹽；(2)纖維素及其衍生物；(3)含特殊官能團(tuán)及結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子；(4)無(wú)機(jī)酸、無(wú)機(jī)鹽或氧化物；(5)合成高分子聚合物，使用較多的還是無(wú)機(jī)酸、多糖類(lèi)和合成高分子聚合物，這些材料價(jià)廉易得且具有較好的緩凝作用，很受各大油田和企業(yè)單位歡迎，但因其結(jié)構(gòu)的非均性導(dǎo)致使用效果差異多變，往往存在對(duì)水泥選擇性強(qiáng)、加量敏感、不抗高溫、長(zhǎng)封固段大溫差頂部強(qiáng)度發(fā)展慢等弊病。

2、中國(guó)正迎來(lái)常規(guī)油氣與非常規(guī)油氣并行發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，深井超深井服務(wù)的市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，深井超深井井底溫度高，封固段長(zhǎng)，溫差大頂部強(qiáng)度難起已經(jīng)成為制約油氣勘探開(kāi)發(fā)的瓶頸。解決大溫差工程技術(shù)難題可以從水泥漿體系和固井工藝優(yōu)化入手，但最根本、最有效的辦法還是研制耐高溫、性能穩(wěn)定的緩凝劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了水泥漿緩凝劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化的方法研制一種新型油井水泥緩凝劑，本發(fā)明的緩凝劑為無(wú)機(jī)有機(jī)雜化后的固體緩凝劑，兼顧有機(jī)材料高效吸附和無(wú)機(jī)材料填充、增強(qiáng)的特點(diǎn)，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)異，從而解決緩凝劑高溫高壓下穩(wěn)定性差，稠化線性關(guān)系不好和頂部強(qiáng)度發(fā)展緩慢的難題。

2、本發(fā)明的目的之一是提供一種水泥漿緩凝劑，所述水泥漿緩凝劑為有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料形成的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料；所述有機(jī)材料選自具有羧酸根和/或羥基結(jié)構(gòu)的物質(zhì)；所述無(wú)機(jī)材料選自具有層狀結(jié)構(gòu)的化合物。

3、在本發(fā)明中，水泥漿緩凝劑為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料以離子鍵合的方式雜化后形成的水泥漿緩凝劑。

4、在本發(fā)明所述的水泥漿緩凝劑中，優(yōu)選地，

5、所述有機(jī)材料包括穩(wěn)定劑和調(diào)凝劑；

6、優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑選自黃糊精、白糊精中的至少一種；和/或，

7、所述調(diào)凝劑選自酒石酸、葡庚糖酸鈉、葡萄糖酸鈉中的至少一種；

8、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述調(diào)凝劑選自酒石酸、葡庚糖酸鈉和葡萄糖酸鈉三者的混合物。

9、在本發(fā)明中，調(diào)凝劑中的酒石酸起到和水泥漿的鈣離子絡(luò)合吸附從而控制水泥漿凝結(jié)時(shí)間的作用，可以用葡庚糖酸鈉或者葡萄糖酸鈉替換，但用一種或者兩者效果不如酒石酸、葡庚糖酸鈉、葡萄糖酸鈉三者復(fù)配的效果好。

10、在本發(fā)明所述的水泥漿緩凝劑中，優(yōu)選地，

11、所述有機(jī)材料負(fù)載到無(wú)機(jī)材料的層狀結(jié)構(gòu)之中；優(yōu)選所述有機(jī)材料插層到無(wú)機(jī)材料的層狀結(jié)構(gòu)之中。

12、在本發(fā)明所述的水泥漿緩凝劑中，優(yōu)選地，

13、所述有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的質(zhì)量比值為0.4～0.7；

14、優(yōu)選地，所述有機(jī)材料中的調(diào)凝劑和穩(wěn)定劑的質(zhì)量比值為0.7～1.3；

15、更優(yōu)選地，

16、所述的水泥漿緩凝劑中，無(wú)機(jī)材料的含量大于61wt％，優(yōu)選為64wt％～70wt％；調(diào)凝劑的含量大于11wt％，優(yōu)選為16wt％～21.5wt％；其余為穩(wěn)定劑。

17、在本發(fā)明所述的水泥漿緩凝劑中，優(yōu)選地，

18、所述無(wú)機(jī)材料選自水滑石；

19、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)材料選自鈣鋁水滑石、鈣鎂水滑石中的至少一種。

20、在本發(fā)明所述的水泥漿緩凝劑中，無(wú)機(jī)材料如鈣鋁水滑石起到給水泥石增強(qiáng)作用，水滑石中的金屬離子有加速水泥漿前期水化的作用，另外層狀結(jié)構(gòu)也能起到保護(hù)緩凝劑，提高緩凝劑耐溫性能；

21、再進(jìn)一步優(yōu)選地，所述水滑石的硬度為3.5～4，密度為2.7～2.8g/cm3。

22、在本發(fā)明所述的水泥漿緩凝劑中，優(yōu)選地，

23、穩(wěn)定劑為6～10重量份；

24、酒石酸為3～5重量份；

25、葡庚糖酸鈉為1～3重量份；

26、葡萄糖酸鈉為0.5～3重量份；

27、無(wú)機(jī)材料為25～30重量份。

28、在本發(fā)明所述的水泥漿緩凝劑中，優(yōu)選地，

29、穩(wěn)定劑為6～8重量份；和/或，

30、酒石酸為3～5重量份；和/或，

31、葡庚糖酸鈉為1～2重量份；和/或，

32、葡萄糖酸鈉為0.5～1重量份；和/或，

33、無(wú)機(jī)材料為27～29重量份。

34、本發(fā)明的目的之二是提供一種水泥漿緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：

35、將有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料干混覆載，得到所述水泥漿緩凝劑；

36、優(yōu)選用于權(quán)利要求本發(fā)明的目的之一任一項(xiàng)所述的水泥漿緩凝劑的制備。

37、在本發(fā)明所述的水泥漿緩凝劑的制備方法中，優(yōu)選地，

38、所述干混覆載時(shí)，采用行星球磨機(jī)研磨；

39、優(yōu)選地，研磨的轉(zhuǎn)速為60～180r/min；和/或，

40、每次研磨的時(shí)間為20～40min，研磨的次數(shù)為4次；和/或，

41、研磨球采用3～5mm的氧化鋯；和/或，

42、研磨球和研磨的樣品的質(zhì)量比值控制在8～10；和/或，

43、所述有機(jī)材料中各物料的粒徑在180～200目。

44、在本發(fā)明中所述有機(jī)材料的制備方法為：將有機(jī)材料對(duì)應(yīng)的組分干混研磨，得到有機(jī)材料，優(yōu)選將穩(wěn)定劑和調(diào)凝劑干混研磨得到有機(jī)材料。在本發(fā)明有機(jī)材料中的各物質(zhì)干混研磨時(shí)采用普通研缽研磨，初略的將大顆粒磨細(xì)至有機(jī)材料中各物料的粒徑大致一致即可。

45、本發(fā)明的目的之三是提供一種如本發(fā)明的目的之一任一項(xiàng)所述的水泥漿緩凝劑或者如本發(fā)明的目的之二任一項(xiàng)所述的方法制備的水泥漿緩凝劑在油田領(lǐng)域中的應(yīng)用，優(yōu)選石油開(kāi)采固井施工中應(yīng)用。

46、本發(fā)明的目的之四是提供一種水泥漿，所述水泥漿包括如本發(fā)明的目的之一任一項(xiàng)所述的水泥漿緩凝劑或者如本發(fā)明的目的之二任一項(xiàng)所述的方法制備的水泥漿緩凝劑與水泥灰；

47、優(yōu)選地，所述水泥漿中，加入的水泥漿緩凝劑與加入的水泥灰的質(zhì)量比為1％～3％：1。

48、最優(yōu)選地，本發(fā)明的技術(shù)方案是：研制一種高溫油井水泥油井水泥緩凝劑，該緩凝劑在一定溫度條件下將有機(jī)材料：穩(wěn)定劑，酒石酸，葡庚糖酸鈉和葡萄糖酸鈉按一定比例干混研磨；然后和無(wú)機(jī)功能材料一起加入行星球磨機(jī)干混覆載，無(wú)機(jī)材料選用鈣鋁水滑石：白色顆粒狀，具有玻璃光澤，硬度為3.5～4，密度：2.7～2.8g/cm3。有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的質(zhì)量比為：1:2，雜化條件：采用行星球磨的方式，60r/min，30min×4，正反轉(zhuǎn)交替進(jìn)行。

49、在本發(fā)明中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。在下文中，各個(gè)技術(shù)方案之間原則上可以相互組合而得到新的技術(shù)方案，這也應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

51、(1)制備工藝簡(jiǎn)單，雜化后緩凝劑均一，穩(wěn)定性好；

52、(2)耐溫能力好，能滿足160℃實(shí)驗(yàn)要求，稠化線性關(guān)系好；

53、(3)水泥漿強(qiáng)度發(fā)展快，能適應(yīng)80℃大溫差需求。