高性能鋁酸鈣油井水泥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能鋁酸鈣油井水泥，屬于石油天然氣固井的油井水泥領(lǐng)域，包括如下重量份的組分：100份鋁酸鈣油井水泥，20～40份硅粉、0～10份微硅粉、0～2份流型調(diào)節(jié)劑、0～5份降失水劑、0～5份緩凝劑。本發(fā)明的水泥石養(yǎng)護7d后強度大于80MPa，后期強度穩(wěn)定，水泥具備較強的抗鹽和抗酸能力。在本發(fā)明所述的摻量范圍內(nèi)，水泥漿流變性良好，水泥石高溫高壓下力學(xué)性能穩(wěn)定。
【專利說明】高性能鋁酸鈣油井水泥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種井水泥，尤其是具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性的高性能鋁酸鈣油井水泥，適用于地層中的酸性以及需要早強的環(huán)境，可用于石油天然氣井或地?zé)峋@井工程的固井作業(yè)中。
【背景技術(shù)】
[0002]固井就是用某種手段把裸眼井段內(nèi)下入的套管串與地層之間進行有效封固。固井施工操作復(fù)雜，且施工時需要完成多道工序。整個固井施工完成后，為保證將機械套管封固在地層內(nèi)，需要將水泥充填在套管壁與地層之間的環(huán)空中，以保護機械套管。
[0003]為了 保證油氣順利生產(chǎn)，水泥石具備低滲透率、優(yōu)良的機械性能和長效的化學(xué)抗性是尤為重要的。一般油井水泥可以使水泥具有良好的力學(xué)性能和耐久性，但是抗鹽和抗酸性能較差，水泥石在水化過程中發(fā)生收縮，也會造成滲透率增大，使用高鋁水泥能夠克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高性能鋁酸鈣油井水泥，該鋁酸鈣水泥水化時不釋放氫氧化鈣，形成的六水合鋁酸三鈣和三水鋁石具有較強的化學(xué)抗性，其抗腐蝕程度遠遠大于普通油井水泥。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高性能鋁酸鈣油井水泥，包括如下重量份的組分:100份鋁酸鈣油井水泥，20~40份硅粉、O~10份微硅粉、O~2份流型調(diào)節(jié)劑、O~5份降失水劑、O~5份緩凝劑。
[0006]所述鋁酸鈣油井水泥中礬土含量大于30%。
[0007]所述硅粉粒徑范圍為50~250目。
[0008]所述微硅粉粒徑范圍60~500目。
[0009]所述流型調(diào)節(jié)劑是聚丙烯酰胺、生物聚合物XC、羥乙基纖維素鈉、羧甲基羥乙基纖維素鈉中的一種或幾種組合。
[0010]所述緩凝劑是含有羧酸的多元共聚物、有機磷酸鹽和葡萄糖酸鹽類中的一種。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:水泥石養(yǎng)護7d后強度大于80MPa，后期強度穩(wěn)定，水泥具備較強的抗鹽和抗酸能力。在本發(fā)明所述的摻量范圍內(nèi)，水泥漿流變性良好，水泥石高溫高壓下力學(xué)性能穩(wěn)定。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明的高性能鋁酸鈣油井水泥，包括如下重量份的組分:100份鋁酸鈣油井水泥，20~40份硅粉、O~10份微硅粉、O~2份流型調(diào)節(jié)劑、O~5份降失水劑、O~5份緩凝劑。
[0013]所述鋁酸鈣油井水泥中礬土含量大于30%。[0014]所述硅粉粒徑范圍為50~250目。
[0015]所述微硅粉粒徑范圍60~500目。
[0016]所述流型調(diào)節(jié)劑是聚丙烯酰胺、生物聚合物XC、羥乙基纖維素鈉、羧甲基羥乙基纖維素鈉中的一種或幾種組合。
[0017]所述緩凝劑是含有羧酸的多元共聚物、有機磷酸鹽和葡萄糖酸鹽類中的一種。
[0018]鋁酸鈣水泥水化過程中會產(chǎn)生CAHltl、C2AH8和C4AH19三個亞穩(wěn)態(tài)化合物，這些化合物隨著時間的推移最終轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的六水合鋁酸三鈣(C3AH6)。在低溫條件下，這種轉(zhuǎn)變會造成孔隙度增加和機械強度降低，但是當(dāng)環(huán)境溫度大于60°C時，六水合鋁酸三鈣是主要的水化產(chǎn)物，此時機械強度下降的程度就會大大減小，水泥石體積收縮的問題也會得到改善。
[0019]在油井水泥中的使用環(huán)境基本高于60°C，配合強度穩(wěn)定劑的使用能夠解決強度下降的問題，同時水泥石的滲透率也能夠得到改善。
[0020]高性能鋁酸鈣油井水泥可以在酸性環(huán)境下使用，其養(yǎng)護7d后的抗壓強度大于80MPa。
[0021]以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0022]實施例1
[0023]鋁酸鈣水泥高溫基本性能評價
[0024]水泥漿室內(nèi)實驗方法如下:
[0025]首先稱重各個組分，然后放入一個干凈的玻璃容器中用手?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；將混合好的固相放入高攪機中加入適量水?dāng)嚢瑁?000rpm攪拌25s后，換12000rpm攪拌35秒。測量水泥漿基本性能。將配制好的水泥漿倒入水泥石制作模具中在100°C、35MPa環(huán)境下養(yǎng)護7d，測量水泥石抗壓強度。實驗所使用的鋁酸鈣配方如下:
[0026]配方1:500g鋁酸鈣水泥+300mL水+150g60目硅粉+20g微硅粉+5gHPAM+3.0gGH-9高溫緩凝劑+4g G33S高溫降失水劑。
[0027]配方2:500g鋁酸鈣水泥+350mL水+150g60目硅粉+20g微硅粉+5gHPAM+3.0gGH-9高溫緩凝劑+4g G33S高溫降失水劑。
[0028]配方3:500g鋁酸鈣水泥+400mL水++150g60目硅粉+20g微硅粉+5gHPAM+3.0gGH-9高溫緩凝劑+4g G33S高溫降失水劑。
[0029]實驗結(jié)果見表1。其中高溫緩凝劑GH-9產(chǎn)地為天津勃星；高溫降失水劑G33S產(chǎn)地為河南衛(wèi)輝。HPAM為陰離子聚丙烯酰胺，產(chǎn)地為河北鑫光。
[0030]表1鋁酸鈣水泥的基本性能
【權(quán)利要求】
1.一種高性能鋁酸鈣油井水泥，其特征在于，包括如下重量份的組分:100份鋁酸鈣油井水泥，20~40份硅粉、O~10份微硅粉、O~2份流型調(diào)節(jié)劑、O~5份降失水劑、O~5份緩凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鋁酸鈣油井水泥，其特征在于，所述鋁酸鈣油井水泥中帆土含量大于30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鋁酸鈣油井水泥，其特征在于，所述硅粉粒徑范圍為50~250目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鋁酸鈣油井水泥，其特征在于，所述微硅粉粒徑范圍60~500目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鋁酸鈣油井水泥，其特征在于，所述流型調(diào)節(jié)劑是聚丙烯酰胺、生物聚合物Xe、羥乙基纖維素鈉、羧甲基羥乙基纖維素鈉中的一種或幾種組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鋁酸鈣油井水泥，其特征在于，所述緩凝劑是含有羧酸的多元共聚物、有機磷酸鹽和葡萄糖酸鹽類中的一種。
【文檔編號】C04B28/06GK103740347SQ201310662548
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】高飛, 宋元洪, 黨冬紅, 陳 光, 周濤, 宋劍鳴, 吳晉波, 翁長松 申請人:中國石油集團渤海鉆探工程有限公司