【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水泥添加剂、水泥组合物、水泥浆，属于油气井固井。
技术介绍
1、中国陆上稠油资源占原油总量的21％，海域稠油资源占探明总量的65％，国内稠油热采井油层埋藏深度为几百米至上千米不等，油层温度为20～70℃，多数地层存在岩石胶结松散、地层温度不高、压力较低的问题，这就要求固井所用的水泥浆在低温下凝结时间短，早期强度发展快(24h的抗压强度≥14mpa)，才能有效防止水窜、气窜等问题；同时，稠油开采主要以热力采油为主，热力采油时蒸汽温度通常高达300～350℃，要求固井水泥浆具备抵抗温度交变的能力，在高温条件下抗压强度衰退≤20％，从而保证固井水泥环长效完整性。
2、为了提高稠油热采井固井水泥石在高温下的热稳定性能，国内外通常采用石英砂水泥浆体系，即在普通油井水泥中加入硅砂，降低水泥石中石灰与二氧化硅的钙硅比，从而提高水泥石的耐温性能。该方法可以有效提高水泥石的耐高温性能，但在热采井主蒸汽作业过程中仍有大幅度强度衰减现象，经室内实验验证，石英砂水泥浆体系在180℃养护7d后，抗压强度明显衰退，渗透率显著增大；经过250℃养护7d后，抗压强度仅为3～5mpa。其次，导致水泥环破坏的原因还有水泥环收到周期性交变应力的作用，当水泥石具有较好的弹性时，可有效抵抗热应力的作用，而常规石英砂水泥浆体系水泥石的弹性模量为8～9gpa。因此，目前的水泥浆用于稠油热采井固井时存在耐温性能差、强度衰减大等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种水泥添加剂，可以解决目前
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种水泥组合物。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种水泥浆。
4、为了实现以上目的，本专利技术的水泥添加剂所采用的技术方案为：
5、一种水泥添加剂，主要由以下质量份数的组分组成：石英砂15份、硅粉15.5份、s105级矿粉18～22份、窑灰1～3份、氧化钙1～3份、氧化铝3～5份和无水偏硅酸钠1～2份。
6、本专利技术的水泥添加剂中，氧化钙和氧化铝可调节水泥石的硅钙比，促使其在高温条件下形成ca-si-o-al三维网状结构体，提高高温下水泥石骨架结构的稳定性。另外，适量的无水偏硅酸钠可以激发激活矿渣(s105级矿粉)及硅粉的潜在活性，加速水泥石的早期强度发展。将本专利技术的水泥添加剂用于制备水泥浆时，水泥浆固化形成的水泥石具有较好的弹韧性，经过315℃高温蒸汽养护7d及14d后，水泥石仍具有较好的抗压强度及渗透率，抗压强度仍保持在25mpa以上，渗透率在3×10-3μm2以内。
7、可以理解的是，硅粉是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成的，平均粒度几乎是纳米级别。窑灰，又称回转窑窑灰，是用回转窑生产硅酸盐类水泥熟料时，随气流入窑尾排出的灰尘，经收尘设备收集所得的干燥粉末。
8、优选地，所述石英砂的平均粒度大于硅粉的平均粒度，所述硅粉的平均粒度大于s105级矿粉的平均粒度。石英砂、硅粉、矿粉形成大-中-小颗粒级配，通过固相颗粒紧密堆积，有助于提高水泥石结构致密性。
9、优选地，所述s105级矿粉的比表面积为4000～6000cm2/g。s105级矿粉的比表面积为上述范围，具有较高的活性，能充分参与水化反应的有益效果。
10、优选地，所述石英砂的粒度不小于400目。石英砂的粒度不小于400目时，可提高水泥石的抗压强度和增强水泥石抵抗热收缩的能力并且具有较低的发生水化放热反应的温度和较高的结晶程度。
11、优选地，所述水泥添加剂的粒度不小于200目。水泥添加剂的粒度不小于200目，具有与其他组分接触充分、反应充分的有益效果。
12、本专利技术的水泥组合物所采用的技术方案为：
13、一种水泥组合物，包括以下质量份数的组分：油井水泥100份和如上所述的水泥添加剂40～80份。
14、本专利技术的水泥组合物用于制备水泥石时，可以使水泥石具有良好的弹韧性和耐高温性能。
15、优选地，所述油井水泥为g级油井水泥。优选地，所述油井水泥为高抗硫酸盐硅酸盐水泥。
16、优选地，所述水泥组合物还包括增韧剂；在所述水泥组合物中，所述增韧剂的质量份数不大于3份。增韧剂加入量过多时，会造成水泥石的强度降低。
17、优选地，所述增韧剂由玄武岩纤维和改性竹纤维组成。优选地，所述玄武岩纤维的直径为15～25μm，长度为4～8mm。例如，所述玄武岩纤维的直径为20μm，长度为6mm。
18、优选地，所述改性竹纤维由竹纤维经碱液浸泡处理制得。优选地，所述碱液为质量分数为10％的氢氧化钠溶液。优选地，所述浸泡处理的时间为24h。优选地，所述竹纤维的直径为40～60μm，长度为3～7mm。例如，所述竹纤维的直径为50μm，长度为5mm。
19、优选地，所述玄武岩纤维和改性竹纤维的质量比为3:2。玄武岩纤维加入量过多时，会造成水泥石抗压强度下降；改性竹纤维加入量过多时，会导致水泥石抗压强度降低明显，且水泥浆失水性能、流变性能均会受到不良影响。
20、优选地，所述水泥组合物还包括以下质量份数的组分：降失水剂1.5～2.5份、减阻剂0.5～1份、早强剂0～1.5份和缓凝剂0～0.16份。
21、本专利技术对降失水剂、减阻剂、早强剂、缓凝剂的类型没有限制，油井固井领域所用的水泥浆中的降失水剂、减阻剂、早强剂、缓凝剂均适用于本专利技术。由于amps共聚物降失水剂具有较好的抗高温性能，优选地，所述降失水剂为amps共聚物类降失水剂。例如，所述降失水剂为amps多元共聚物类降失水剂。amps共聚物类降失水剂可采用现有市售产品，例如，卫辉化工有限公司生产的g33s型降失水剂。
22、优选地，所述早强剂为卫辉化工有限公司生产的g204型早强剂。
23、优选地，所述减阻剂为聚羧酸类减水剂。聚羧酸类减水剂可选用市售产品，例如，卫辉化工有限公司生产的gd-2s型聚羧酸类减水剂。
24、优选地，所述缓凝剂为卫辉化工有限公司生产的gh-1型缓凝剂。
25、本专利技术的水泥浆所采用的技术方案为：
26、一种水泥浆，主要由水和如上所述的水泥组合物组成。
27、本专利技术的水泥浆用于稠油热采井封固时，在低温条件下可快速提高强度，达到低温条件下井筒封固效果；在热采井注蒸汽生产过程中，水泥石在长期高温作用下仍能够保持较高的抗压强度，较低的渗透率，且弹性模量较低，具有较好的韧性，能有效抵抗热采井的高温作用及热应力作用，保证水泥环的长效封固。
28、优选地，所述水的质量和水泥组合物中油井水泥的质量之比为(44～46):100。
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1.一种水泥添加剂，其特征在于，主要由以下质量份数的组分组成：石英砂15份、硅粉15.5份、S105级矿粉18～22份、窑灰1～3份、氧化钙1～3份、氧化铝3～5份和无水偏硅酸钠1～2份。
2.如权利要求1所述的水泥添加剂，其特征在于，所述S105级矿粉的比表面积为4000～6000cm2/g。
3.如权利要求1所述的水泥添加剂，其特征在于，所述石英砂的粒度不小于400目。
4.如权利要求1-3中任一项所述的水泥添加剂，其特征在于，所述水泥添加剂的粒度不小于200目。
5.一种水泥组合物，其特征在于，包括以下质量份数的组分：油井水泥100份和如权利要求1-4中任一项所述的水泥添加剂40～80份。
6.如权利要求5所述的水泥组合物，其特征在于，所述水泥组合物还包括增韧剂；在所述水泥组合物中，所述增韧剂的质量份数不大于3份。
7.如权利要求6所述的水泥组合物，其特征在于，所述增韧剂由玄武岩纤维和改性竹纤维组成。
8.如权利要求7所述的水泥组合物，其特征在于，所述改性竹纤维由竹纤维经碱液浸泡处理制得；所
9.如权利要求5-8中任一项所述的水泥组合物，其特征在于，所述水泥组合物还包括以下质量份数的组分：降失水剂1.5～2.5份、减阻剂0.5～1份、早强剂0～1.5份和缓凝剂0～0.16份。
10.一种水泥浆，其特征在于，主要由水和如权利要求5-9中任一项所述的水泥组合物组成。
...【技术特征摘要】
1.一种水泥添加剂，其特征在于，主要由以下质量份数的组分组成：石英砂15份、硅粉15.5份、s105级矿粉18～22份、窑灰1～3份、氧化钙1～3份、氧化铝3～5份和无水偏硅酸钠1～2份。
2.如权利要求1所述的水泥添加剂，其特征在于，所述s105级矿粉的比表面积为4000～6000cm2/g。
3.如权利要求1所述的水泥添加剂，其特征在于，所述石英砂的粒度不小于400目。
4.如权利要求1-3中任一项所述的水泥添加剂，其特征在于，所述水泥添加剂的粒度不小于200目。
5.一种水泥组合物，其特征在于，包括以下质量份数的组分：油井水泥100份和如权利要求1-4中任一项所述的水泥添加剂40～80份。
6.如权利要求5所述的水泥组合物，其特征在于，所述水泥组合...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩婧，张军义，张再华，刘福，何斌斌，郑文武，雷国瑞，
申请(专利权)人：中国石油化工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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