一种韧性油井水泥制造技术

本发明专利技术公开了一种韧性油井水泥，其特征在于由如下重量份的组分组成：水泥100份；活性填料1-15份；增韧材料：1-5份；短纤维0.01-0.05份；外加剂1-5份；减水剂0.1-0.2份；降失水剂1-5份；消泡剂1-2份；缓凝剂1-5份。本发明专利技术的油井水泥环侧向变能力强，弹性模量低，塑性屈服点高，弹性好；极限应变值很高，能吸收更大的冲击能量，与原浆相比极大地改善了水泥石的变形性能，以满足目前油气井开发过程中对水泥性能的要求，保证固井质量和后续开发。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及韧性水泥
，特别是涉及一种韧性油井水泥。
技术介绍
随着油气开发的不断深入,高渗透油气藏资源越来越少,而低渗及特低渗油气储量在整个油气储量中所占的比例和规模将越来越大。未来低渗及特低渗油气资源的有效开发,将成为石油资源可持续发展的重要接力对象。但这些油气资源的储层地应力高且复杂，套管居中度低会引起水泥环不均匀，射孔和压裂施工时水泥环受到的冲击力和内压力大，易导致水泥环开裂破坏。被破坏后水泥环将失去层间封隔和保护套管的作用，将严重影响压裂效果和产能。目前，油气井大都采用水平井分段压裂技术开发，分段压裂对水泥环会造成很大的破坏作用：一是水泥环与套管的弹性和变形能力存在较大差异，当受到由压裂产生的动态冲击载荷作用时，水泥环受到较大的内压力和冲击力，引起水泥环径向断裂；二是压裂作业的冲击作用大于水泥石的破碎吸收能时，水泥环会破碎。水泥环被破坏将直接影响油气的开采。如申请号为201410236070.7的中国专利技术专利“一种低弹性模量的抗温韧性油井水泥”，公开了一种低弹性模量的抗温韧性油井水泥，包括如下重量份的组分：100份油井水泥、20～40份硅粉、0～10份微硅粉、5～20份橡胶增韧剂、0～2份流型调节剂、0～5份降失水剂、0～5份缓凝剂。因此，不仅要求水泥环有一定的强度，而且还要具备较好的抗冲击能力和韧性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种韧性油井水泥。本专利技术的油井水泥环侧向变能力强，弹性模量低，塑性屈服点高，弹性好；极限应变值很高，能吸收更大的冲击能量，与原浆相比极大地改善了水泥石的变形性能，以满足目前油气井开发过程中对水泥性能的要求，保证固井质量和后续开发。本专利技术采用以下技术方案来实现：一种韧性油井水泥，其特征在于由如下重量份的组分组成：水泥100份；活性填料1-15份；增韧材料1-5份；短纤维0.01-0.05份；外加剂1-5份；减水剂0.1-0.2份；降失水剂1-5份；消泡剂1-2份；缓凝剂1-5份。所述水泥为G级油井水泥或高镁低热硅酸盐水泥。采用高镁低热硅酸盐水泥具有微膨胀性和较好的耐温特性；高镁低热硅酸盐水泥的水泥石具有微膨胀特性，保证体积稳定性，且后期强度稳定增长的性能。所述活性填料为粉煤灰、矿渣粉和微硅粉中的任何一种或两种或三种的混合物，其中粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，矿渣粉的比表面积为450～520m2/Kg，微硅粉为非晶态。粉煤灰具有玻璃微珠的颗粒特征及潜在的化学活性，对减少水泥浆的用水量、增大流动度、提高的密实程度和后期强度具有优良的效果；所选用的矿渣粉可保证砂浆后期强度稳定增长；微硅粉平均颗粒尺寸比较小，具有很好的填充效应，无定型球状颗粒，可以提高水泥浆密实度和流动性，具有较好的耐高温特性。所述增韧材料为可再分散性乳胶粉、改性沥青和弹性颗粒中的任何一种或两种或三种的混合物。所述可再分散性乳胶粉为低玻璃化温度柔性的可再分散乳胶粉，低玻璃化温度柔性的可再分散乳胶粉可降低水泥浆浆的弹性模量，提高韧性，增强粘结力；改性沥青为阳离子乳化沥青，提高柔性和弹性；弹性颗粒为超细的天然橡胶颗粒，增加水泥石的弹性。所述短纤维为聚丙烯纤维长度为2~6mm，直径为8~30μm。掺入聚丙烯纤维，可提高水泥石的完整性，同时可降低水泥石的弹性模量。所述减水剂为粉状聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、萘系高效减水剂中的一种或任意几种的复合物。通过减水剂的减水作用，可以降低水泥浆所需的用水量，确保其具备较高的流动度及强度。所述消泡剂为粉状聚醚类消泡剂、硅类消泡剂和聚醚改性硅类消泡剂中的任何一种。减水剂、可再分散性乳胶粉会使砂浆拌合物中含气量上升，使用消泡剂可降低气泡含量，保证砂浆拌合物硬化后表面光洁，且无空洞。本专利技术与现有技术相比，其优点在于：1、本专利技术的油井水泥环侧向变能力强，弹性模量低，塑性屈服点高，弹性好；极限应变值很高，能吸收更大的冲击能量，与原浆相比极大地改善了水泥石的变形性能，以满足目前油气井开发过程中对水泥性能的要求，保证固井质量和后续开发。2、本专利技术采用所述水泥为G级油井水泥或高镁低热硅酸盐水泥。采用高镁低热硅酸盐水泥具有微膨胀性和较好的耐温特性；高镁低热硅酸盐水泥的水泥石具有微膨胀特性，保证体积稳定性，且后期强度稳定增长的性能。3、本专利技术采用所述活性填料为粉煤灰、矿渣粉和微硅粉中的任何一种或两种或三种的混合物，其中粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，矿渣粉的比表面积为450～520m2/Kg，微硅粉为非晶态。粉煤灰具有玻璃微珠的颗粒特征及潜在的化学活性，对减少水泥浆的用水量、增大流动度、提高的密实程度和后期强度具有优良的效果；所选用的矿渣粉可保证砂浆后期强度稳定增长；微硅粉平均颗粒尺寸比较小，具有很好的填充效应，无定型球状颗粒，可以提高水泥浆密实度和流动性，具有较好的耐高温特性。4、本专利技术采用所述增韧材料为可再分散性乳胶粉、改性沥青和弹性颗粒中的任何一种或两种或三种的混合物。所述可再分散性乳胶粉为低玻璃化温度柔性的可再分散乳胶粉，低玻璃化温度柔性的可再分散乳胶粉可降低水泥浆浆的弹性模量，提高韧性，增强粘结力；改性沥青为阳离子乳化沥青，提高柔性和弹性；弹性颗粒为超细的天然橡胶颗粒，增加水泥石的弹性。5、本专利技术采用所述短纤维为聚丙烯纤维长度为2~6mm，直径为8~30μm。掺入聚丙烯纤维，可提高水泥石的完整性，同时可降低水泥石的弹性模量。6、本专利技术采用所述减水剂为粉状聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、萘系高效减水剂中的一种或任意几种的复合物。通过减水剂的减水作用，可以降低水泥浆所需的用水量，确保其具备较高的流动度及强度。7、本专利技术采用所述消泡剂为粉状聚醚类消泡剂、硅类消泡剂和聚醚改性硅类消泡剂中的任何一种或两种或三种的混合物。减水剂、可再分散性乳胶粉会使砂浆拌合物中含气量上升，使用消泡剂可降低气泡含量，保证砂浆拌合物硬化后表面光洁，且无空洞。具体实施方式实施例1：一种韧性油井水泥，由如下重量份的组分组成：水泥100份；活性填料1份；增韧材料1份；短纤维0.01份；外加剂1份；减水剂0.1份；降失水剂1份；消泡剂1份；缓凝剂1份。本专利技术中，所述水泥为G级油井水泥。本专利技术中，所述活性填料为粉煤灰，其中粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰或Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰具有玻璃微珠的颗粒特征及潜在的化学活性，对减少水泥浆的用水量、增大流动度、提高的密实程度和后期强度具有优良的效果。本专利技术中，所述增韧材料为可再分散性乳胶粉。所述可再分散性乳胶粉为低玻璃化温度柔性的可再分散乳胶粉，低玻璃化温度柔性的可再分散乳胶粉可降低水泥浆浆的弹性模量，提高韧性，增强粘结力。本专利技术中，所述短纤维为聚丙烯纤维长度为2mm，直径为8μm。掺入聚丙烯纤维可提高水泥石的完整性，同时可降低水泥石的弹性模量。本专利技术中，所述减水剂为粉状聚羧酸减水剂。通过减水剂的减水作用，可以降低水泥浆所需的用水量，确保其具备较高的流动度及强度。本专利技术中，所述消泡剂为粉状聚醚类消泡剂。消泡剂使得减水剂、可再分散性乳胶粉会使砂浆拌合物中含气量上升，使用消泡剂可降低气泡含量，保证砂浆拌合物硬化后表面光洁，且无空洞。实施例2：一种韧性油井水泥，由如下重量份的组分组成：水泥100份；活性填料15份；增韧材料5份；短纤维0.05份；外加剂5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种韧性油井水泥，其特征在于由如下重量份的组分组成：水泥100份；活性填料1‑15份；增韧材料1‑5份；短纤维0.01‑0.05份；外加剂1‑5份；减水剂0.1‑0.2份；降失水剂1‑5份；消泡剂1‑2份；缓凝剂1‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种韧性油井水泥，其特征在于由如下重量份的组分组成：水泥100份；活性填料1-15份；增韧材料1-5份；短纤维0.01-0.05份；外加剂1-5份；减水剂0.1-0.2份；降失水剂1-5份；消泡剂1-2份；缓凝剂1-5份。2.根据权利要求1所述的一种韧性油井水泥，其特征在于：所述水泥为G级油井水泥或高镁低热硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的一种韧性油井水泥，其特征在于：所述活性填料为粉煤灰、矿渣粉和微硅粉中的任何一种或两种或三种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种韧性油井水泥，其特征在于：所述增韧材料为可再分散性乳胶粉、改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，阳运霞，王田堂，曾雪玲，古安林，黎茜，
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