一种微膨胀油井水泥制造技术

本发明专利技术公开了一种微膨胀油井水泥，属于油气井固井注水泥技术领域。本发明专利技术的固井水泥包括以下按重量份计的原料：凝胶材料50～80份；活性材料20～40份；氧化镁膨胀剂0.5～3份；碱性激发剂0.1～8份；稳定材料2～5份；所述氧化镁膨胀剂为轻烧氧化镁粉末。本发明专利技术主要解决现有技术中，膨胀水泥的膨胀效果不好，影响早期强度的问题，具有在水泥水化的早、中、后期膨胀性能均好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种微膨胀油井水泥，属于油气井固井注水泥

技术介绍
油井水泥水化过程中的高失水和体积收缩，是造成水泥环界面胶结质量差、诱发 井内油、气、水窜流及油层污染的主要原因，运也是尚未得到很好解决的固井技术难题。油 井水泥浆在高溫高压下凝固时的体积收缩量为水泥浆总体积的2. 6%~5. 0%，收缩量的95% W上发生在水泥浆终凝W后。水泥浆在塑性状态下体积收缩会使水泥浆柱的孔隙压力降低 (胶凝失重），造成油、气、水窜流；凝固后体积收缩使水泥环与地层和套管间的胶结出现问 题，形成微间隙，既影响固井质量又会造成油气资源大量流失。 近年来，固井工程人员对此进行了大量研究，提出了如何补偿体积空间而杜绝微 环隙产生的问题。方法如：充气法、发气法、固相膨胀法等。在水泥中添加膨胀剂，是封闭微 环隙从而提高固井质量的有效措施之一。在井内条件下，由于受到套管和地层的限制，渗有 膨胀剂的水泥水化后可产生轻度膨胀，可堵塞环空微环隙，改善水泥石内部结构，减小水泥 石渗透率，提高水泥石两界面的胶结质量。国内外使用的膨胀剂种类较多，包含硫酸巧类、 半水石膏、死烧氧化巧类、氧化侣、氯化钢等。 如公开号为CN104099071A，名称为"一种水平井固井膨胀水泥浆及其制备方法"的 专利技术专利，该专利公开的水泥浆包括：水泥100份，高溫稳定剂30~45份，高溫膨胀剂1~ 10份，悬浮剂0~3份，降滤失剂4~10份，分散剂0~2份，缓凝剂0~5份，水40~50 份，消泡剂0. 2份；水泥是满足API规范的油井G级水泥；高溫稳定剂为微娃、纯度大于98% 的二氧化娃粉末中的一种或两种混合；高溫膨胀剂为抓石类、MgO类、氧化巧类、氧化铁类 和侣粉类中的一种或几种复合；悬浮剂为膨润±、纤维素、高分子聚合物中的一种或几种； 降滤失剂为高分子聚合物、纤维素类和PVA体系中的任意一种；分散剂为醒酬缩合物或糞 系分散剂；缓凝剂为高分子聚合物类、木质素横酸盐类、有机憐酸盐类中的一种或几种；消 泡剂为聚酸类、有机娃类、聚酸改性类中任意一种。该专利中添加有缓凝剂，但实际使用中 膨胀剂与缓凝剂的、降水剂的配伍不好，使用效果达不到预期；该专利是针对目前高溫超高 溫水平井固井面临水泥石体积倒缩，影响固井质量而开发的一种微膨胀水泥浆，但是高溫、 超高溫的水平井井下多存在腐蚀性气体，在该专利中使用的高溫稳定剂，高溫膨胀剂在高 溫下抗腐蚀能力较差，在实际应用中该配方不能达到良好的抗腐蚀能力，在高溫下容易发 生气窜，影响固井质量。 又如公开号为CN104529319A，名称为"一种低热微膨胀复合水泥的制备方法"的发 明专利，该专利公开了该水泥的配方为：氧化儀膨胀剂：1~8份，工业废渣：25~70份，娃 酸盐水泥熟料25~70份，石膏1~4份。该专利的虽然能达到一定的膨胀效果，但其氧 化儀膨胀剂并没有界定生产氧化儀的般烧溫度，实际应用表明，菱儀矿在1450°CW上般烧 生成的氧化儀的水化活性较低，并不能很好地起到膨胀的作用，所W不是所有的氧化儀膨 胀剂均能达到理想的效果；另外，该专利指出能够在早-中-后期起到良好的膨胀作用，但 是井下溫度一般存在溫差，低溫下氧化儀膨胀效果不明显，氧化儀随着溫度的升高膨胀效 果更佳，添加了氧化儀的微膨胀复合水泥，在高溫下更能体现膨胀性能，但是在该配方中并 没有抗高溫的稳定剂，实验表明随着溫度的升高，添加了氧化儀的水泥石与净浆水泥石相 比强度会有所损失，要达到微膨胀和高强的要求，需要加入高溫稳定剂作为强度的补偿。该 专利技术中使用了工业废渣，目前的工业废渣品种繁多，很多工业废渣活性较低，即使加入石膏 等激发剂并不能很好的提高早期强度。虽然工业矿渣等有一定的抗腐蚀效果，但是目前的 高溫超高溫水平井的腐蚀性气体较多，在高溫下矿渣等的抗腐蚀效果有限，势必会引起气 窜，影响水泥石的强度。因此该专利的低热微膨胀复合水泥的应用溫度范围存在一定的局 限性，在高溫下使用会影响其使用效果。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新的微膨胀油井水泥，解决现有技术中，膨胀效果不好，抗腐 蚀能力差W及添加膨胀剂后，影响水泥的早期强度的问题。本专利技术通过添加活性材料、碱性 激发剂、氧化儀膨胀剂W及特定的配比调整来解决膨胀水泥在高溫下膨胀不明显，低溫下 膨胀速度慢，水泥早期强度不好的问题，使本专利技术的水泥在水化的早、中、晚期均具有良好 的膨胀效果。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下： 一种微膨胀油井水泥，其特征在于：包括W下按重量份计的原料： 凝胶材料50~80份； 活性材料20~40份； 氧化儀膨胀剂0. 5~3份； 碱性激发剂0. 1~8份； 稳定材料2~5份。 为更好地实现本专利技术，进一步地，所述氧化儀膨胀剂为轻烧氧化儀粉末。 所述轻烧氧化儀粉末中氧化儀的含量> 80%，活性> 40% ;轻烧氧化儀的活性的测 定采用WB/T1019-2002《菱儀制品用轻烧氧化儀》中推荐的水合法测定氧化儀的活性。 所述胶凝材料为G级油井水泥、普通娃酸盐水泥、低热娃酸盐水泥中的一种。 本专利技术所述的活性材料为矿渣、憐渣、钢渣中的一种或几种，活性>75%。 所述碱性激发剂为明抓石或半水石膏中的一种。 所述明抓石或半水石膏的粒径为100~300目。 所述稳定材料为片状石墨粉、球状石墨粉、胶体石墨粉中的至少一种。 进一步地，所述稳定材料的粒径为100~325目，石墨含量> 80%。 本专利技术的有益效果： (1)通过原料选择和配比调整，解决了现有技术中存在的缺陷，是一种新的微膨胀油井 水泥；经检测，本专利技术的水泥在60°C下，5天的膨胀率大于0. 05%，7天的膨胀率大于0. 08%。 (2)本专利技术通过添加活性材料和氧化儀膨胀剂，使二者相互补偿，克服活性材料在 高溫条件下膨胀不明显，氧化儀膨胀剂在低溫条件下膨胀速度慢的缺陷，使得本专利技术的水 泥水化的早、中、晚期都具有良好的膨胀效果；本专利技术中添加的活性材料和碱性激发剂有助 于提高水泥的早期强度，具有早强微膨胀的特点；另外，本专利技术添加的活性材料和稳定材料 还有助于提高水泥的抗腐蚀性能，解决现有技术中，水泥在井下抗腐蚀性不好的问题。 (3)本专利技术的氧化儀膨胀剂为轻烧氧化儀，轻烧氧化儀是菱儀矿在750~iooor 下般烧形成的，氧化儀水化活性更高。进一步优选，氧化儀含量> 80%，活性> 40%的轻烧氧 化儀粉末，其膨胀效果更佳。 (4)本专利技术的胶凝材料选择G级油井水泥、普通娃酸盐水泥、低热娃酸盐水泥中的 一种，G级油井水泥，普通娃酸盐水泥W及低热娃酸盐水泥在油田的使用过程中体现出较 好的外加剂适应性，可选择的外加剂的种类较多，当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微膨胀油井水泥，其特征在于：包括以下按重量份计的原料：凝胶材料50～80份；活性材料20～40份；氧化镁膨胀剂0.5～3份；碱性激发剂0.1～8份；稳定材料2～5份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾雪玲，张凌志，张斌，
申请(专利权)人：嘉华特种水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51