抗高溫蒸汽吞吐水泥漿的製作方法
2023-07-13 05:57:16
專利名稱：抗高溫蒸汽吞吐水泥漿的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水泥漿，具體地說，是涉及一種抗高溫蒸汽吞吐水泥漿。
背景技術：
國內外的稠油井固井水泥漿，大多採用普通油井水泥加矽砂來提高水泥石在高溫 下的強度穩定性，也有一些研究從水泥本身出發，改變水泥礦物質成分，提高水泥石的耐溫 性能。西南石油學院的李早元在新型耐高溫水泥用於熱採井的研究中探索了用高鋁水泥替 代普通加砂水泥的可行性，在水泥體系中加入適量微矽抑制初期水化過快而引起的閃凝， 提高漿體穩定性、降低滲透率並改善低溫下水泥石的早期強度，研究表明高鋁水泥具有良 好的耐高溫強度衰退及優良的綜合工程性能，能滿足稠油熱採井固井需要，具有良好的開 發應用背景。美國俄克拉荷馬州法蘭克尼亞礦業公司生產的一種「Framonia」高鋁水泥以 礬土和石灰石為原料，按適當比例配合進行燒結或熔融，再經粉磨而成。其礦物組成主要為 CA、CA2、C12A7、C2S和C2AS。高鋁水泥具有快硬、高強、耐高溫等特點，可用於熱井、二次蒸 汽採油井、火燒油層井中。儘管高鋁水泥具有耐高溫的優點，但現場運用於稠油井固井水泥 中卻很少。國內外專家、學者對高溫下水泥石強度變化機理做了大量研究，對於稠油井固井 水泥漿體系普遍採用加入矽砂來提高水泥石在高溫蒸汽吞吐後的抗壓強度和滲透率，但加 入矽砂後的水泥漿體系在高溫蒸汽吞吐後存在如下問題水泥漿早期強度發育慢，注水泥 作業後不能較早地進行層間封隔；環空水泥石在蒸汽吞吐較少的情況下能夠保持強度穩定 性，但是經過多次蒸汽吞吐後，水泥石普遍出現強度急劇衰退、水泥石變得疏鬆、與井壁、套 管膠結性變差，從而導致層間壓力降低，影響後期開採，固井質量差的井甚至在高溫蒸汽吞 吐後蒸汽竄至井口。
發明內容
本發明的目的在於提供一種抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，在普通水泥的基礎上，通過 增加輔助材料，來提高水泥的強度及抗壓、耐高溫性能，從而達到環空水泥的固井質量。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，其特徵在於，包括水泥、矽砂、微矽、珍珠巖、分散劑、降 失水劑、早強激活劑和緩凝劑，其質量百分比分別為水泥佔39.2%，矽砂佔47%，微矽佔 8%，珍珠巖佔0.8%，分散劑佔1%，降失水劑佔1 1.5%，早強激活劑佔2 3%，餘量為 緩凝劑。所述緩凝劑為H-I和PN的混合緩凝劑。所述降失水劑為LT-2。所述降失水劑為SZ1-2。所述分散劑為SXY。所述降失水劑的質量百分比為1. 1%。
所述早強激活劑的質量百分比為2. 7%。所述緩凝劑的質量百分比為0. 2%。通過對矽砂抗高溫性能的研究，我們發現矽砂對於高溫下水泥石衰退具有非常積 極的作用，而影響矽砂水泥石抗高溫性能的主要是矽砂的粒徑和矽砂的加量，通過對矽砂 粒徑和矽砂加量的大量研究，我們選用80%能通過200目篩網(不能通過220目篩網)，其 餘介於160目 200目的矽砂作為高溫下強度穩定劑，由於高溫蒸汽吞吐下，蒸汽溫度高達 320°C，矽砂加量過低不能起到穩定水泥石強度的作用，而矽砂加量過高水泥石強度也下降 幅度大。經過實驗表明，矽砂加量在42% 47%的水泥石在280°C 350°C下強度衰退最 小，所以選用47%的矽砂作為抗高溫蒸汽吞吐的水泥漿體系的穩定劑。通過對活性材料的 選擇，發現微矽加入到水泥石後高溫下水泥石強度較高，所以選擇了 8%的微矽加入到水泥 漿中，並輔以早強激活劑CK21來加強水泥漿的早期強度，進一步防止水泥石高溫下強度衰 退。分散劑我們採用SXY，加量在0. 5% 1. 0%即可較好的調節水泥漿的流動性和流變性， 降失水劑採用LT-2，加量在1. 0% 1. 2%即可很好控制水泥漿濾失量，通過不同加量的緩 凝劑SN-2可以調節水泥漿的稠化時間，其加量在0. 10% 0. 20%內即可調節稠化時間在 150min 200mino通過對各種添加材料的合理選材和量化，可以大大提高水泥的抗壓、耐高溫性能， 並大大提高水泥的強度，使採用本發明施工的油井堅固效果得到明顯提高。本發明主要用 於稠油油藏的深度油井的施工。
具體實施例方式下面對本發明作進一步說明。抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，其特徵在於，包括水泥、矽砂、微矽、珍珠巖、分散劑、降 失水劑、早強激活劑和緩凝劑，其質量百分比分別為水泥佔39.2%，矽砂佔47%，微矽佔 8 %，珍珠巖0.8%，分散劑佔1 %，降失水劑佔1 1. 5 %，早強激活劑佔2 3 %，餘量為緩 凝劑。微矽和珍珠巖含有大量的SiO2,在水泥水化過程中可以起到與矽砂相同的作用， 同時這些物質加入到水泥漿中後可以提高水泥漿的懸浮穩定性，對於水泥漿的綜合性能有 很大改善。在相同微矽和珍珠巖加量下，加量為47%矽砂的水泥石高溫養護後強度最高，因 此矽砂的含量為47%最優。由於原漿水泥石在高溫下強度衰退顯著，溫度越高水泥石強度衰退幅度越大，且 衰退速度也越快，時間越長，水泥石抗壓強度衰退幅度越大。溫度超過300°C後，水泥石養護 三天後強度低至3MPa。加入矽砂可以抑制水泥石在高溫下的強度衰退，加入矽砂後降低了 水泥漿中的C/S摩爾比，使得水泥水化後生成的Ca(OH)2與矽砂中的活性S^2反應生成了 強度較高的纖維狀水化矽酸鈣，這些纖維狀水化矽酸鈣物質可以支撐水泥石在高溫下的強 度穩定。矽砂粒徑、矽砂加量對水泥漿的強度及其衰退速度也具有明顯效果。大顆粒砂在 50°C下候凝時早期強度低，矽酸鈣凝膠發育差；而粒徑較大的矽砂加入水泥漿中形成的水 泥石在超過觀0°C以上的溫度下強度衰退非常明顯，如80目、120目的矽砂在280°C下養護 三天後強度只有3 lOMPa，所以對於高溫蒸汽吞吐的固井水泥漿，我們選擇粒徑較小的矽砂作為高溫強度穩定劑。研究過程中我們使用含80%通過200目篩網、其餘介於160目到 200目的矽砂，這個粒徑下的矽砂加入水泥漿中由於其比表面積較大，反應活性高，能在高 溫下與水泥石中的水化物質迅速發生反應形成一些晶形較好的水合物。矽砂加量同樣也是 影響水泥石高溫下強度穩定的重要因素，溫度稍低時，比如120°C 160°C範圍內，加量可 以選擇在25% 35%左右，對於高溫蒸汽下，加量應該更加大。通過在高溫下對不同加量 的水泥石進行高溫養護實驗發現，加量在40% 50%的水泥石在高溫養護後水泥石強度 最高，超過50%後強度並不繼續升高，所以我們選擇加量45%、47%的矽砂作為抗高溫蒸 汽吞吐水泥漿的強度穩定劑。 微矽、珍珠巖具有很強的反應活性，並且其中含有活性SiO2,高溫下可以起到穩定 強度的作用。通過對一系列微矽和珍珠巖加量的考查，微矽根據矽砂加量選擇8%，水泥漿 不僅常規性能良好，而且水泥石在高溫下養護後強度仍較高。
權利要求
1.抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，其特徵在於，包括水泥、矽砂、微矽、珍珠巖、分散劑、降失水 劑、早強激活劑和緩凝劑，其質量百分比分別為水泥佔39.2%，矽砂佔47%，微矽佔8%， 珍珠巖佔0. 8 %，分散劑佔1 %，降失水劑佔1 1. 5 %，早強激活劑佔2 3 %，餘量為緩凝 劑。
2.根據權利要求1所述的抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，其特徵在於，所述緩凝劑為H-I和 PN的混合緩凝劑。
3.根據權利要求1所述的抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，其特徵在於，所述降失水劑為LT-2。
4.根據權利要求1所述的抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，其特徵在於，所述降失水劑為 SZ1-2。
5.根據權利要求1所述的抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，其特徵在於，所述分散劑為SXY。
全文摘要
本發明公開了一種抗高溫蒸汽吞吐水泥漿，屬於一種水泥配方，主要解決了現有水泥難以滿足深度油井的施工要求的問題。該抗高溫蒸汽吞吐水泥漿包括水泥、矽砂、微矽、珍珠巖、分散劑、降失水劑、早強激活劑和緩凝劑，其質量百分比分別為水泥佔39.2％，矽砂佔47％，微矽佔8％，珍珠巖佔0.8％，分散劑佔1％，降失水劑佔1～1.5％，早強激活劑佔2～3％，餘量為緩凝劑，緩凝劑為H-1和PN的混合緩凝劑，降失水劑為LT-2，降失水劑為SZ1-2。所述分散劑為SXY，降失水劑的質量百分比為1.1％，早強激活劑的質量百分比為2.7％。本發明具有很高的強度，以及抗壓耐高溫性能，能夠大大提高深度油井的加固質量。
文檔編號C09K8/487GK102093861SQ200910216758
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日
發明者黃友華 申請人:武侯區巔峰機電科技研發中心