一種油井水泥膨脹劑的製作方法與流程

2023-06-14 03:22:11

本發明涉及水泥領域，具體涉及一種油井水泥膨脹劑的製作方法。

背景技術：

油井水泥水化過程中的高失水和體積收縮，是造成水泥環界面膠結質量差、誘發井內油、氣、水竄流及油層汙染的主要原因，這也是尚未得到很好解決的固井技術難題。凝固後體積收縮使水泥環與地層和套管間的膠結出現問題，形成微間隙，既影響固井質量又會造成油氣資源大量流失。

近年來，固井工程人員對此進行了大量研究，提出了如何補償體積空間而杜絕微環隙產生的問題。方法如：充氣法、發氣法、固相膨脹法等。在水泥中添加膨脹劑，是封閉微環隙從而提高固井質量的有效措施之一。在井內條件下，由於受到套管和地層的限制，摻有膨脹劑的水泥水化後可產生輕度膨脹，可堵塞環空微環隙，改善水泥石內部結構，減小水泥石滲透率，提高水泥石兩界面的膠結質量。國內外使用的膨脹劑種類較多，包含硫酸鈣類、半水石膏、死燒氧化鈣類、氧化鋁、氯化鈉等。

並且，隨著深井、超深井和特殊井頻頻問世，給油井技術提出更高的要求，水泥漿在注井過程中要有一定的流動性和合適的密度，水泥漿注入井內後，應較快凝結，並在短期內達到相當強度；硬化後的水泥漿應有良好的穩定性和抗滲性、抗蝕性等。隨著我國水泥工業的發展，如今對油井水泥的要求越來越高，現有水泥性能滿足不了實際使用需要。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是現有的水泥的性能不能滿足實際的使用需要，迫切需要一種膨脹劑使得油井水泥具有高強度，並且具有良好的穩定性和抗滲性、抗蝕性等，目的在於提供一種油井水泥膨脹劑的製作方法，解決油井水泥的強度不高以及其他性能不滿足實際使用需要的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種油井水泥膨脹劑的製作方法，包括以下步驟：

(1)將石墨粉、矽酸鈣、氧化鎂、氧化鈣按比例均勻混合，並在1050～1180℃下煅燒100min後冷卻至室溫，得到混合物a；

(2)將磺醯肼類化合物、丁二烯-苯乙烯、丁苯橡膠乳液、水泥防水劑按比例均勻混合，在90～100℃下煅燒15min後冷卻至室溫，得到混合物b；

(3)將混合物a、混合物b、具有水硬活性的礦渣按比例均勻混合後，研磨至細度400～500目，即得到油井水泥膨脹劑。

一種油井水泥膨脹劑的製作方法，所述步驟(1)中石墨粉、矽酸鈣、氧化鎂、氧化鈣在1175℃下煅燒。

一種油井水泥膨脹劑的製作方法，所述步驟(2)中磺醯肼類化合物、丁二烯-苯乙烯、丁苯橡膠乳液、水泥防水劑在98℃下煅燒。

所述步驟(3)中礦渣為煉鋼高爐中主要成分為矽鋁酸鹽質材料的礦渣，並且其活性＞80％。

所述步驟(2)中磺醯肼類化合物為水苯磺醯肼、苯磺醯肼、3，3-二磺醯肼二苯碸中的一種或多種。

其中，膨脹劑包括以下重量份數的組分：磺醯肼類化合物40份、氧化鎂26份、丁二烯-苯乙烯23份、具有水硬活性的礦渣21份、石墨粉12份、矽酸鈣7份、丁苯橡膠乳液2份、水泥防水劑8份、氧化鈣17份。

本發明的油井水泥氣體膨脹劑在水泥漿中加量為0.3wt％～0.5wt％即可達到膨脹效果，即常壓下體積膨脹率達到26％～30％。水泥混合均勻，鹼性條件下溫度超過35℃時即開始釋放氮氣，並且微小氣泡能均勻的分布在水泥漿中，產生的氮氣不腐蝕管材；與其他水泥外加劑相容性好，不影響其它水泥外加劑的性能以及水泥漿的綜合性能，即具有較好的配伍性。

並且還具有極佳的抗滲透、抗腐蝕的性能，提高了膠結強度，耐水性好，高溫穩定性能好，具有較好的應用前景。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明一種油井水泥膨脹劑的製作方法，通過本發明的製作方法所製備的膨脹劑具有極佳的膠結強度，和水泥混合後使得油井水泥具有較高的強度，並且還具有較好的抗滲透、抗腐蝕等性能；

2、本發明一種油井水泥膨脹劑的製作方法，通過本發明的製作方法所製備的膨脹劑與其他水泥外加劑相容性好，不影響其它水泥外加劑的性能以及水泥漿的綜合性能，即具有較好的配伍性。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。

實施例

本發明一種油井水泥膨脹劑的製作方法，包括以下步驟：

(1)將石墨粉、矽酸鈣、氧化鎂、氧化鈣按比例均勻混合，並在1050～1180℃下煅燒100min後冷卻至室溫，得到混合物a；

(2)將磺醯肼類化合物、丁二烯-苯乙烯、丁苯橡膠乳液、水泥防水劑按比例均勻混合，在90～100℃下煅燒15min後冷卻至室溫，得到混合物b；

(3)將混合物a、混合物b、具有水硬活性的礦渣按比例均勻混合後，研磨至細度400～500目，即得到油井水泥膨脹劑。

所述步驟(1)中石墨粉、矽酸鈣、氧化鎂、氧化鈣在1175℃下煅燒。

所述步驟(2)中磺醯肼類化合物、丁二烯-苯乙烯、丁苯橡膠乳液、水泥防水劑在98℃下煅燒。

所述步驟(3)中礦渣為煉鋼高爐中主要成分為矽鋁酸鹽質材料的礦渣，並且其活性＞80％。

所述步驟(2)中磺醯肼類化合物為水苯磺醯肼、苯磺醯肼、3，3-二磺醯肼二苯碸中的一種或多種。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。