專利名稱：一種注油井水泥的抗CO₂腐蝕材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于注油田固井水泥的抗CO2腐蝕材料，該抗腐蝕材料摻入油井水泥中后可以提高油井水泥的抗腐蝕性能，適用于在有(X)2腐蝕性流體環(huán)境下的地層封固。
背景技術：
地層中常含有CO2物質，二次采油時，CO2常作為混相驅油流體被注入井內。這就要求井眼內的密封材料必須具備抗CO2腐蝕的能力。問題在于用于油井密封的材料一般為波特蘭水泥，波特蘭水泥漿在井內從流動狀態(tài)，經(jīng)過稠化、膠凝、凝結階段，發(fā)展至硬化階段，最終形成具有結構強度的水泥石。一般來說，波特蘭水泥的主要成分為硅酸鈣、鐵鋁酸四鈣、鋁酸三鈣、少量石膏。它們與水反應形成的主要產(chǎn)物為大量的氫氧化鈣、硅酸鈣水化物和鋁酸鈣水化物等。這些水化產(chǎn)物很容易遭受(X)2的侵蝕，尤其是在高溫下，CO2的不斷流入，與水化結構體發(fā)生作用，形成像軟體一樣的凝膠物質，導致水泥石強度下降和水泥石滲透率增加，這樣(X)2可不斷透過水泥環(huán)，與套管接觸而發(fā)生作用。因此水泥石被(X)2侵蝕將產(chǎn)生如下嚴重后果一是水泥石結構體解體，起不到支撐套管的作用；二是水泥石不能起到密封作用，這樣層間流體會發(fā)生交換或彼此竄流，導致油氣損失和影響開采；三是套管遭受CO2腐蝕，導致失去護壁作用和井下措施不能實施。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可增強油井水泥抗(X)2腐蝕的材料，通過在水泥中摻入該材料后可配制成抗腐蝕水泥漿，形成的水泥石具有抗(X)2腐蝕的能力。本發(fā)明要解決的技術問題在含有腐蝕性氣體(X)2的環(huán)境下，采用油井水泥進行封固后，隨著(X)2不斷與凝固水泥石的接觸，水泥石中的組分會與(X)2發(fā)生反應，反應后的生成物是一種無定形的弱膠凝結構物質，當這種反應不斷地持續(xù)下去時，水泥石結構體遭到不斷的破壞，同時(X)2透過已被反應的物質繼續(xù)不斷與水泥石基體作用，導致水泥石滲透率增大，流體通道形成，不同油氣層之間的流體會沿著形成的通道運移，造成油氣竄失，此外透過水泥石基體的(X)2在井下高溫高壓下與套管接觸，不斷腐蝕管材，最終可能導致油氣井報廢現(xiàn)象發(fā)生。鑒于油井水泥中的組分以及水化生成物都會在(X)2的環(huán)境下發(fā)生反應，生成無強度的凝膠體物質，使得水泥石結構被破壞，因此本發(fā)明涉及一種可提高油田油井水泥抗 CO2腐蝕的材料。該腐蝕材料為有機物質、非金屬單質、非金屬氧化物與金屬氧化物固體粉末物質按照一定的比例制備而成。該抗CO2腐蝕材料的主要成分為氧化硅(或硅質化合物)、炭黑、廢舊輪胎粉碎而成的膠粉、氧化鋁、氧化鎂，其中廢舊輪胎粉碎而成的膠粉粒徑在50-300μπι之間。它們在該抗CO2腐蝕材料中的質量百分數(shù)組成為氧化硅40-80%;炭黑5 20% ；廢舊輪胎粉碎成的膠粉5 15% ；氧化鋁5-30% ；氧化鎂0 8%。上述組分按其比例范圍可配制成抗腐蝕材料，該抗腐蝕材料可占水泥質量的5 100%，通常占其質量的40 60%。在油井水泥中摻入不同含量的該抗腐蝕材料后，形成的水泥石具有不同的抗腐蝕性能。本發(fā)明采用的技術方案在(X)2的環(huán)境下采用波特蘭油井水泥固井時，波特蘭水泥中的組分和水化生成物都將與(X)2發(fā)生反應，反應產(chǎn)物為一種沒有強度的無定形的弱膠凝結構物質，隨著(X)2與水泥石不斷地接觸，水泥石組分和性能也不斷發(fā)生變化，水泥石遭到不斷地腐蝕和侵蝕，最終封固井內的水泥環(huán)滲透率增加、強度下降乃至失去，層間封隔失效，井內流體互相竄通，此外不斷滲透過水泥石基體的(X)2也對套管進行腐蝕，導致套管嚴重損壞。本發(fā)明的抗(X)2腐蝕材料主要是用于波特蘭油井水泥中，可以提高波特蘭油井水泥在(X)2的環(huán)境下的抗腐蝕性能。該腐蝕材料為有機物質、非金屬單質、非金屬氧化物與金屬氧化物固體粉末物質按照一定的比例制備而成。在油井水泥中隨著抗腐蝕材料摻量增加，形成的水泥石抗腐蝕能力增強。
具體實施例方式本發(fā)明所述的油井水泥的抗CO2腐蝕材料按質量百分數(shù)組成為氧化硅40-80%; 炭黑5 20% ；廢舊輪胎粉碎成的膠粉5 15% ；氧化鋁5-30% ；氧化鎂0 8%。實施例采用高抗硫酸鹽油井G級水泥，按照油井水泥的制漿方法配制水泥漿。采用對比方法評價水泥石的抗腐蝕性能。對比方法為分別測試水泥凈漿和摻入防腐蝕材料的水泥漿形成的水泥石在CO2 環(huán)境下不同齡期后抗壓強度和滲透率的變化。水泥凈漿的組成為油井水泥、水；防腐蝕水泥漿的組成為油井水泥、水、抗腐蝕材料；抗腐蝕材料干混在水泥中或分散在水中。按照API SPEC IOA油井水泥試驗方法，制備水泥漿，將水泥漿置放在常壓稠化儀中于30°C下攪拌20min，然后取出水泥漿，倒入強度模具或滲透率模具(模具與水泥接觸面應提前將油污清洗掉)，進行成型二4小時后脫模，并將水泥石表面的油污清洗掉，將清潔后的水泥石樣放入(X)2的環(huán)境下進行養(yǎng)護，然后測試不同齡期下水泥石的腐蝕性能。試驗結果為表1和表2。表1水泥凈漿與抗腐蝕水泥漿在(X)2環(huán)境下的抗壓強度
權利要求
1.一種注油井水泥的抗CO2腐蝕材料，其特征在于按質量百分數(shù)組成為氧化硅 40-80% ；炭黑5 20% ；廢舊輪胎粉碎成的膠粉5 15% ；氧化鋁5-30% ；氧化鎂0 8%。
2.根據(jù)權利要求1所述的注油井水泥的抗CO2腐蝕材料，其特征在于廢舊輪胎粉碎成的膠粉粒徑在50-300 μ m之間。
3.—種權利要求1所述的注油井水泥的抗(X)2腐蝕材料的應用，其特征在于該抗(X)2 腐蝕材料用于油井注水泥時與水泥干混或分散在水中，摻量是水泥質量的40 60%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種注油井水泥的抗CO2腐蝕材料；該抗CO2腐蝕材料用于油井注水泥時與水泥干混或分散在水中，摻量是水泥質量的40～60％，抗CO2腐蝕材料按質量百分數(shù)組成為氧化硅40-80％；炭黑5～20％；廢舊輪胎粉碎成的膠粉5～15％；氧化鋁5-30％；氧化鎂0～8％；在油井水泥中摻入不同含量的該抗腐蝕材料后，形成的水泥石具有不同的抗腐蝕性能，一般隨著抗CO2腐蝕材料摻量增加，水泥石抗腐蝕性能提高。
文檔編號C09K8/54GK102464973SQ20101055054
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權日2010年11月18日
發(fā)明者侯薇, 劉愛萍, 呂光明, 吳達華, 孫富全, 席方柱, 王翀, 謝承斌, 譚文禮, 鄒建龍, 霍明江, 高永會 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團工程技術研究院