高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系制造技术

本发明专利技术公开了一种高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：60‑80重量份抗侵蚀防气窜水泥，2‑4重量份丁苯胶乳或聚亚胺胶乳或液硅，0.2‑2重量份的AMPS类聚合物降失水剂，0.05‑0.2重量份聚羧酸醚酯分散剂，0.1‑2重量份无氯铝酸盐复合早强剂，0.1‑0.5重量份有机磷酸盐缓凝剂，0.1‑0.2重量份有机硅消泡剂，20‑30重量份的蒸馏水。本发明专利技术掺入特种功能材料，使水泥石始终保持适当的碱性环境，并防止液相酸性介质进入水泥石内部；掺入特殊功能材料，保证水泥石具有良好的力学性能；增加水泥石的致密性，改善水泥石韧性，提高水泥环与地层的胶结性能和密封性能。

【技术实现步骤摘要】
高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系
本专利技术涉及油气井固井水泥外加剂领域，具体涉及一种高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系。
技术介绍
二氧化碳和硫化氢等酸性气体作为石油和天然气生产中的伴生气或地层水的组份存在于地层中。随着勘探开发地不断深入，越来越多富含酸性气体的储层被发现。众所周知，这些酸性气体的腐蚀造成的危害与影响是巨大的。它们会腐蚀油气井水泥环，从而影响其密封效果，当井内的油、气、水封隔层被破坏时，酸性介质就会进一步腐蚀套管，进而影响油气井寿命。针对酸性气体对水泥石的腐蚀问题，早在20世纪80年代中期国内外就开始研究，目前已经初步形成酸性气体腐蚀水泥石机理，并开发了几种防腐蚀特种材料，微硅、粉煤灰、矿渣等均可提高水泥石耐腐蚀性能，并对于长期防腐效果并不理想。同时，天然气井固井的关键是防止在注水泥和候凝期间发生气窜。一旦发生气窜，轻则可能表现为不易检测的井下层间串通或串槽，使可采油气层的油气向不可采油气层流动，质量下降，采收率降低，不仅浪费宝贵的油气资源，而且污染地层；重则使井口冒油冒气，当井控失效时，可能发生井喷事故，造成重大的财产和生命损失。气窜形成后，修补挤水泥井作业所需的费用相当高，而且也很难达到预期的效果。针对固井中的气窜问题，国外研制了不渗透水泥、延缓胶凝水泥、膨胀水泥等。国内也有相应的SPE膨胀剂、胶乳防气窜剂等，但这些材料往往作用单一，效果并不理想。虽然在油井水泥的防腐蚀和防气窜问题上，国内外的研究均取得了一定的成效，但仍存在一定的问题，且几乎没有同时抗侵蚀防气窜水泥浆的研究。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：60-80重量份抗侵蚀防气窜水泥，2-4重量份丁苯胶乳或聚亚胺胶乳或液硅，0.2-2重量份的AMPS类聚合物降失水剂，0.05-0.2重量份聚羧酸醚酯分散剂，0.1-2重量份无氯铝酸盐复合早强剂，0.1-0.5重量份有机磷酸盐缓凝剂，0.1-0.2重量份有机硅消泡剂，20-30重量份的蒸馏水。优选地，所述抗侵蚀防气窜水泥由以下重量份的原料制备而成：40-60重量份APIG级油井水泥，10-20重量份的精细活性硅粉，0-10重量份的玻璃硅酸盐人造空心膨化玻璃微珠，5-20重量份的增强材料，5-10重量份抗侵蚀材料，5-10重量份防气窜材料。优选地，所述增强材料由以下重量份的原料组成：1-5重量份超细水泥，5-10重量份火山灰或优质粉煤灰，1-2重量份煅烧氧化镁。优选地，所述抗侵蚀材料由以下重量份的原料组成：2-5重量份碳纤维，2-5重量份超细矿渣微粉。优选地，所述防气窜材料由以下重量份的原料组成：2-5份纳米硅，2-5重量份乳胶粉或橡胶粉。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、掺入特种功能材料(碱性增强材料)，使水泥石始终保持适当的碱性环境，并防止液相酸性介质进入水泥石内部；2、掺入特殊功能材料，消耗水泥水化产物中易被酸性气体腐蚀的物质(或形成酸凝性致密物质)，其反应产物不影响水泥石的抗压强度和致密性。选择加量不少于35％的高纯硅粉，以提高高温下水泥浆的稳定性和水泥石的致密性，抑制高温条件下水泥石强度衰退，保证水泥石具有良好的力学性能。3、增加水泥石的致密性，改善水泥石韧性，提高水泥环与地层的胶结性能和密封性能，在防腐材料中加入超细水泥，增加水泥石的致密性，防止二氧化碳等酸性气体的侵入，达到较好的防腐效果。附图说明图1为本专利技术实施例中腐蚀深度对比图。图2为本专利技术实施例中水泥石质量变化率对比图图3为本专利技术实施例中水泥石体积变化率对比图。图4为本专利技术实施例中胶乳对水泥浆体系降失水性能影响分析。图5为本专利技术实施例中静胶凝强度与抗压强度曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例中所述抗侵蚀防气窜水泥由以下重量份的原料制备而成：40-60重量份APIG级油井水泥，10-20重量份的精细活性硅粉，0-10重量份的玻璃硅酸盐人造空心膨化玻璃微珠，5-20重量份的增强材料，5-10重量份抗侵蚀材料，5-10重量份防气窜材料。所述增强材料由以下重量份的原料组成：1-5重量份超细水泥，5-10重量份火山灰或优质粉煤灰，1-2重量份煅烧氧化镁。所述抗侵蚀材料由以下重量份的原料组成：2-5重量份碳纤维，2-5重量份超细矿渣微粉。所述防气窜材料由以下重量份的原料组成：2-5份纳米硅，2-5重量份乳胶粉或橡胶粉。实施例1高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：60重量份抗侵蚀防气窜水泥，2重量份丁苯胶乳或聚亚胺胶乳或液硅，0.2重量份的AMPS类聚合物降失水剂，0.05重量份聚羧酸醚酯分散剂，0.1重量份无氯铝酸盐复合早强剂，0.1重量份有机磷酸盐缓凝剂，0.1重量份有机硅消泡剂，20重量份的蒸馏水。实施例2高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：80重量份抗侵蚀防气窜水泥，4重量份丁苯胶乳或聚亚胺胶乳或液硅，2重量份的AMPS类聚合物降失水剂，0.2重量份聚羧酸醚酯分散剂，2重量份无氯铝酸盐复合早强剂，0.5重量份有机磷酸盐缓凝剂，0.2重量份有机硅消泡剂，30重量份的蒸馏水。实施例3高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：70重量份抗侵蚀防气窜水泥，3重量份丁苯胶乳或聚亚胺胶乳或液硅，1.1重量份的AMPS类聚合物降失水剂，0.125重量份聚羧酸醚酯分散剂，1.05重量份无氯铝酸盐复合早强剂，0.3重量份有机磷酸盐缓凝剂，0.15重量份有机硅消泡剂，25重量份的蒸馏水。实施例4防腐材料的选择通过防腐理论研究，增强的碱性低密度材料具有较好的防腐功能，利用其自身的碱性成份，使水泥石始终保持适当的碱性环境，并防止液相酸性介质进入水泥石内部。复合防腐材料是一种根据颗粒级配理论配制的具有水化活性的油井水泥外掺料，它可与国际API标准的各级油井水泥一起使用，配制出密度为1.27～1.87g/cm3各种不同密度的高性能水泥浆体系。除能显著提高水泥石强度，降低水泥浆游离液含量，降低水泥石渗透率外，可降低水泥石碱度、提高水泥石的密实性，从而使水泥石具有抗酸性气体(CO2或H2S)等腐蚀能力。水泥石腐蚀深度评价从图中我们可以看出在1.87g/cm3密度下，复合防腐材料不同加量时，随着水泥石养护时间的增长，腐蚀深度也有不同变化，当复合防腐材料加量为0％时，水泥石腐蚀深度随着养护时间的延长，水泥石腐蚀深度也随之增加，腐蚀深度3个月最大值达2.0mm。当复合防腐材料加量为1％，水泥石腐蚀深度随着养护时间的延长，水泥石腐蚀深度也随之增加，腐蚀深度3个月最大值达1.8mm。当复合防腐材料加量为2％时，3个月腐蚀深度为1.3mm。继续增加复合防腐材料，当加量为4％时，3个月腐蚀深度为1.28mm，从实验结论我们可以看出，当复合防腐材料为0％时，腐蚀深度为2.0mm，使水泥浆与底层之间，水泥浆与套管之间产生腐蚀深度，破坏水泥石与地层和套管之间的胶结强度，产生腐蚀微间隙，进而腐蚀套管。水泥石质量变化率评价根据CO2对水泥本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：60‑80重量份抗侵蚀防气窜水泥，2‑4重量份丁苯胶乳或聚亚胺胶乳或液硅，0.2‑2重量份的AMPS类聚合物降失水剂，0.05‑0.2重量份聚羧酸醚酯分散剂，0.1‑2重量份无氯铝酸盐复合早强剂，0.1‑0.5重量份有机磷酸盐缓凝剂，0.1‑0.2重量份有机硅消泡剂，20‑30重量份的蒸馏水。

【技术特征摘要】
1.高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：60-80重量份抗侵蚀防气窜水泥，2-4重量份丁苯胶乳或聚亚胺胶乳或液硅，0.2-2重量份的AMPS类聚合物降失水剂，0.05-0.2重量份聚羧酸醚酯分散剂，0.1-2重量份无氯铝酸盐复合早强剂，0.1-0.5重量份有机磷酸盐缓凝剂，0.1-0.2重量份有机硅消泡剂，20-30重量份的蒸馏水。2.如权利要求1所述的高效抗侵蚀防气窜水泥浆体系，其特征在于，所述抗侵蚀防气窜水泥由以下重量份的原料制备而成：40-60重量份APIG级油井水泥，10-20重量份的精细活性硅粉，0-10重量份的玻璃硅酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李连江，魏继军，张洪印，丰先艳，解德庆，尹学源，王国涛，刘铁权，孙宝玉，陈英明，高立超，刘俊秀，鄢畅，徐伟，吕海丹，张莉，
申请(专利权)人：中国石油集团长城钻探工程有限公司固井公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21