[發明專利]一種微膨脹油井水泥

有效

• 申請號: 201510654953.4
• 申請日: 2015-10-12
• 公開（公告）號: CN105295876B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 曾雪玲;張凌志;張斌
• 申請（專利權）人: 嘉華特種水泥股份有限公司
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467;C04B28/04
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

本發明公開了一種微膨脹油井水泥，屬于油氣井固井注水泥技術領域。本發明的固井水泥包括以下按重量份計的原料：凝膠材料50～80份；活性材料20～40份；氧化鎂膨脹劑0.5～3份；堿性激發劑0.1～8份；穩定材料2～5份；所述氧化鎂膨脹劑為輕燒氧化鎂粉末。本發明主要解決現有技術中，膨脹水泥的膨脹效果不好，影響早期強度的問題，具有在水泥水化的早、中、后期膨脹性能均好的優點。

技術領域

本發明涉及一種微膨脹油井水泥，屬于油氣井固井注水泥技術領域。

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、水竄流及油層污染的主要原因，這也是尚未得到很好解決的固井技術難題。油井水泥漿在高溫高壓下凝固時的體積收縮量為水泥漿總體積的2.6%～5.0%,收縮量的95%以上發生在水泥漿終凝以后。水泥漿在塑性狀態下體積收縮會使水泥漿柱的孔隙壓力降低(膠凝失重)，造成油、氣、水竄流；凝固后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，由于受到套管和地層的限制，摻有膨脹劑的水泥水化后可產生輕度膨脹，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。

如公開號為CN104099071A，名稱為“一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方法”的發明專利，該專利公開的水泥漿包括：水泥100份，高溫穩定劑30～45份，高溫膨脹劑1～10份，懸浮劑0～3份，降濾失劑4～10份，分散劑0～2份，緩凝劑0～5份，水40～50份，消泡劑0.2份；水泥是滿足API規范的油井G 級水泥；高溫穩定劑為微硅、純度大于98% 的二氧化硅粉末中的一種或兩種混合；高溫膨脹劑為礬石類、MgO 類、氧化鈣類、氧化鐵類和鋁粉類中的一種或幾種復合；懸浮劑為膨潤土、纖維素、高分子聚合物中的一種或幾種；降濾失劑為高分子聚合物、纖維素類和PVA體系中的任意一種；分散劑為醛酮縮合物或萘系分散劑；緩凝劑為高分子聚合物類、木質素磺酸鹽類、有機磷酸鹽類中的一種或幾種;消泡劑為聚醚類、有機硅類、聚醚改性類中任意一種。該專利中添加有緩凝劑，但實際使用中膨脹劑與緩凝劑的、降水劑的配伍不好，使用效果達不到預期；該專利是針對目前高溫超高溫水平井固井面臨水泥石體積倒縮，影響固井質量而開發的一種微膨脹水泥漿，但是高溫、超高溫的水平井井下多存在腐蝕性氣體，在該專利中使用的高溫穩定劑，高溫膨脹劑在高溫下抗腐蝕能力較差，在實際應用中該配方不能達到良好的抗腐蝕能力，在高溫下容易發生氣竄，影響固井質量。

又如公開號為CN104529319A，名稱為“一種低熱微膨脹復合水泥的制備方法”的發明專利，該專利公開了該水泥的配方為：氧化鎂膨脹劑：1～8份，工業廢渣：25～70份，硅酸鹽水泥熟料25～70份，石膏1～4份。該專利的雖然能達到一定的膨脹效果，但其 氧化鎂膨脹劑并沒有界定生產氧化鎂的煅燒溫度，實際應用表明，菱鎂礦在1450℃以上煅燒生成的氧化鎂的水化活性較低，并不能很好地起到膨脹的作用，所以不是所有的氧化鎂膨脹劑均能達到理想的效果；另外，該專利指出能夠在早-中-后期起到良好的膨脹作用，但是井下溫度一般存在溫差，低溫下氧化鎂膨脹效果不明顯，氧化鎂隨著溫度的升高膨脹效果更佳，添加了氧化鎂的微膨脹復合水泥，在高溫下更能體現膨脹性能，但是在該配方中并沒有抗高溫的穩定劑，實驗表明隨著溫度的升高，添加了氧化鎂的水泥石與凈漿水泥石相比強度會有所損失，要達到微膨脹和高強的要求，需要加入高溫穩定劑作為強度的補償。該發明中使用了工業廢渣，目前的工業廢渣品種繁多，很多工業廢渣活性較低，即使加入石膏等激發劑并不能很好的提高早期強度。雖然工業礦渣等有一定的抗腐蝕效果，但是目前的高溫超高溫水平井的腐蝕性氣體較多，在高溫下礦渣等的抗腐蝕效果有限，勢必會引起氣竄，影響水泥石的強度。因此該專利的低熱微膨脹復合水泥的應用溫度范圍存在一定的局限性，在高溫下使用會影響其使用效果。