【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种油井水泥抗腐蚀膨胀剂及其制备方法，属于油气井固井水泥浆外加剂领域。
技术介绍
1、固井是钻井作业中不可缺少的一部分，主要过程包括下套管和注水泥，其目的是将套管与井壁的环形空间封固起来，形成一个高抗压强度和高胶结能力的水泥环，防止地下流体沿井内水泥环窜流。注水泥过程中地层高压气体侵入水泥浆柱而造成气窜，会造成油气资源污染和流失，是目前国内外注水泥作业中尚未完全解决的重大问题之一，气窜严重时油气井甚至无法投产。固井作业中常用的水泥为硅酸盐水泥，水泥浆的水胶比大、服役温度与压力高，在使用中往往具有较大的收缩率，是造成环空窜流、水泥环容易收缩开裂、固井质量不合格的主要原因。
2、不仅如此，目前，油气井固井使用的水泥多为硅酸盐水泥体系。近年来，固井硅酸盐水泥石的co2腐蚀问题倍受关注。这是因为地层中高浓度co2的来源已经不再只是石油和天然气的伴生气，还包括co2驱油和co2埋存等技术大量注入的co2，这大大提高了地层中co2的浓度。井下高温、高压和潮湿环境下，高浓度的co2在短时间内就会对硅酸盐水泥石产生严重腐蚀，表现为水泥石的渗透率增大、强度降低等，使水泥石丧失封固性能，造成封固系统的封隔性能失效，进而导致油气采收率降低、co2埋存失败等严重后果。所以，普通硅酸盐水泥石已不能满足含高浓度co2地层中的油气井长期封固的要求，需要研究新型的抗co2腐蚀材料以提高固井水泥石的耐co2腐蚀性能，保证高含co2油气藏开采、co2驱油和co2埋存等技术的成功应用。
3、使用油井水泥膨胀剂是防止气窜、避免油井
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种油井水泥抗腐蚀膨胀剂，以主要成分为蛇纹石的玉石加工废弃粉体为原材料制备氧化镁和镁橄榄石，减小水泥水化过程中的体积收缩，提高固井水泥环抗腐蚀能力，从而防止窜流发生，保证固井水泥环拥有较好的完整性。
2、本专利技术提供的油井水泥抗腐蚀膨胀剂的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、将玉石加工废弃粉体球磨后与盐酸混合，搅拌过滤得滤液；
4、s2、调节所述滤液的ph值并加热至无沉淀生成，抽滤分离得净化液；
5、s3、向所述净化液中加入碳酸氢铵，加热后抽滤分离干燥得碱式碳酸镁；
6、s4、将所述碱式碳酸镁与玉石加工废弃粉体混合球磨得粉体；
7、s5、所述粉体进行高温煅烧，所得粉体经骤冷即得。
8、上述的制备方法中，步骤s1中，所述玉石加工废弃粉体球磨后的平均粒径为200～300目；
9、本专利技术采用的玉石加工废弃粉体为主要成分为蛇纹石的玉石加工废弃粉体；
10、所述玉石加工废弃粉体与所述盐酸的固液比为60～120g/l；
11、所述搅拌的时间为30～90min；
12、所述盐酸的浓度为8mol/l。
13、上述的制备方法中，步骤s2中，采用碳酸氢铵溶液调节所述滤液的ph值至7.0～7.5；
14、所述加热的条件为：水浴加热至55～60℃。
15、上述的制备方法中，步骤s3中，所述碳酸氢铵与所述净化液的固液比为60～120g/l；
16、所述加热的条件为：水浴加热至55～60℃；
17、所述干燥的条件为：105～110℃下恒温干燥。
18、上述的制备方法中，步骤s4中，所述碱式碳酸镁和所述玉石加工废弃粉体混合球磨后的平均粒径为100～200目；
19、所述碱式碳酸镁与所述玉石加工废弃粉体的质量比为30～50：70～50。
20、上述的制备方法中，步骤s5中，所述高温煅烧的条件为：在温度为1100～1200℃的马弗炉内煅烧；
21、保温的时间为40～60min；
22、所述冷却方式采用液氮骤冷。
23、上述的制备方法中，步骤s5中，还包括将所述骤冷得到的膨胀剂块体进行球磨得到粒径为1500～3200目的粉体的步骤。
24、在所述油井水泥抗腐蚀膨胀剂的基础上，本专利技术还进一步提供了一种防气窜、抗腐蚀性能的固井水泥，包括油井水泥和所述油井水泥抗腐蚀膨胀剂；
25、所述油井水泥抗腐蚀膨胀剂的质量百分含量为4～5％；
26、所述油井水泥为g级油井水泥或硅酸盐水泥，两者均为油气固井施工过程中应用最为普遍的水泥。
27、制备固井水泥时，还需添加常规外加剂和外掺料，如分散剂、降失水剂、消泡剂等，根据具体需要确定。
28、添加本专利技术膨胀剂的固井水泥特别适合于对抗腐蚀和抗裂要求严苛的固井作业，既能改善水泥石的抗裂能力，还能提高水泥环抗腐蚀能力，防止窜流发生，保证水泥环拥有较好的完整性。
29、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
30、(1)本专利技术方法冷却方式采用液氮骤冷工艺，促使抗co2腐蚀的材料内部有足够的内应力的同时，达到使抗co2腐蚀的材料表面呈球面并有大量裂纹和产品粒径可控的目的。
31、(2)本专利技术所涉及的膨胀剂水化反应过程缓慢，可使水泥在后期再进行水化反应，控制mgo的膨胀时间，使其在需要的时间发生反应，达到后期防窜流、抗裂的目的。
32、(3)本专利技术所涉及的膨胀剂与水泥浆水化反应时，首先水泥熟料水化生成ca(oh)2、mg(oh)2，然后生成的ca(oh)2、mg(oh)2与镁橄榄石中的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分发生火山灰反应，生成水化硅酸钙、水化硅酸镁、水化铝酸钙或水化铝酸镁等反应产物，两个反应交替进行，可改善水泥的微结构，提高水泥的强度。
33、(4)本专利技术提供的制备方法技术可靠、产率高、对原料的品质要求较低；制备的产品均匀度高、化学稳定性好、水化能力强，适用于大规模工业生产。
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1.一种油井水泥抗腐蚀膨胀剂的制备方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述玉石加工废弃粉体球磨后的平均粒径为200～300目；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，采用碳酸氢铵溶液调节所述滤液的pH值至7.0～7.5；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述碳酸氢铵与所述净化液的固液比为60～120g/L；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述碱式碳酸镁和所述玉石加工废弃粉体混合球磨后的平均粒径为100～200目。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤S5中，所述高温煅烧的条件为：在温度为850～1000℃的马弗炉内煅烧；
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤S5中，还包括将所述骤冷得到的膨胀剂块体进行球磨得到粒径为1500～3200目的粉体的步骤。
8.权利要求1-7中任一项所述方法制备的油井水泥抗腐蚀
9.一种防气窜、抗腐蚀性能的固井水泥，包括油井水泥和权利要求8所述油井水泥抗腐蚀膨胀剂；
10.权利要求8所述油井水泥抗腐蚀膨胀剂、权利要求9所述固井水泥在固井中的应用；
...【技术特征摘要】
1.一种油井水泥抗腐蚀膨胀剂的制备方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述玉石加工废弃粉体球磨后的平均粒径为200～300目；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，采用碳酸氢铵溶液调节所述滤液的ph值至7.0～7.5；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述碳酸氢铵与所述净化液的固液比为60～120g/l；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤s4中，所述碱式碳酸镁和所述玉石加工废弃粉体混合球磨后的平均粒径为100～...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭华，武治强，马英文，杨向前，幸雪松，江文龙，庞照宇，岳家平，王隽妍，刘磊，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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