[發(fā)明專利]油氣井固井用防H2S氣體腐蝕水泥漿體系

有效

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• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108947344B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙啟陽;張成金;嚴(yán)海兵;冷永紅;袁龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司;中國石油天然氣集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C09K8/467;C04B111/20
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

本發(fā)明公開了一種油氣井固井用防H₂S氣體腐蝕水泥漿體系，由以下按照重量份數(shù)計的原料組成：水泥100份，硅粉或石英砂0～35.0份，防酸性介質(zhì)腐蝕劑3.0～4.0份，防腐蝕助劑5.0～6.0份，分散劑1.0～2.0份，降濾失劑3.0～4.0份，緩凝劑0.5～3.0份，消泡劑0.2～0.3份，水39.0～52.0份。本發(fā)明提供的水泥漿具有良好的工程性能，水泥石在高溫、高濃度H₂S條件下具有良好的抗腐蝕性能，滿足高H₂S酸性氣藏水泥石長期封固的要求，保證了水泥環(huán)密封完整性以及后期井口安全，為勘探開發(fā)提供有效的技術(shù)保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種油氣井固井用防H₂S腐蝕水泥漿體系，屬于石油鉆井工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國大多數(shù)天然氣藏均含有不同程度的H₂S氣體，在高溫高濃度下H₂S快速與油井水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低固井水泥石的堿度，導(dǎo)致水泥石中膠結(jié)性組分減少，孔隙結(jié)構(gòu)破壞，滲透率增大，抗壓強(qiáng)度降低甚至完全喪失，水泥環(huán)失去封隔性能，造成封隔失效，易出現(xiàn)環(huán)空帶壓，發(fā)生井口氣竄，影響到了井筒完整性，給油氣井的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時H₂S是劇毒氣體，上竄至地面對周圍生命、財產(chǎn)和環(huán)境會造成嚴(yán)重的危害。

在過去幾十年里，國內(nèi)外針對酸性氣藏固井，加大了防腐蝕固井水泥漿體系的研究，取得了一定的成果，主要包括以硅酸鹽水泥為主體材料的防腐技術(shù)和非硅酸鹽水泥基防腐技術(shù)。硅酸鹽水泥基防腐技術(shù)主要采用超細(xì)材料降低水泥石的滲透率；改變鈣硅比降低水泥堿度，減少能與酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的量；摻入特殊的耐腐蝕材料在水泥石表面形成保護(hù)層。多種手段都起到了一定的防腐效果，在現(xiàn)場得到了成功應(yīng)用。但是仍存在不足，其長期防腐蝕性能不理想，未根本解決。

非硅酸鹽水泥基體系形成的硬化體具有更強(qiáng)的耐酸腐蝕性能，防腐蝕效果明顯好于硅酸鹽水泥，比如高鋁-磷酸鹽水泥體系和特征樹脂防腐材料。但不足是：高鋁-磷酸鹽水泥漿對硅酸鹽水泥敏感，混入少量的硅酸鹽水泥后會導(dǎo)致稠化時間大大縮短，易引起固井事故，現(xiàn)場應(yīng)用時需要將固井設(shè)備和管道進(jìn)行徹底清洗，以防止殘留的硅酸鹽水泥漿污染該水泥漿體系，這大大增加了固井作業(yè)的風(fēng)險和成本；特種樹脂等非水泥基防腐材料防腐性能較好，但是漿體的綜合性能調(diào)節(jié)困難，并且該體系在高含鹽地層和高溫條件下有機(jī)物質(zhì)不穩(wěn)定，甚至失去防腐蝕作用，因此多數(shù)情況下只適用于淺井，對于高溫高壓深井很難滿足固井施工要求。

腐蝕問題會隨著地層溫度和酸性氣體濃度的升高變得更加嚴(yán)重，尤其是10%以上濃度的H₂S，水泥石封隔性能得不到有效保證。開發(fā)相應(yīng)的防H₂S氣體腐蝕水泥漿很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種油氣井固井用防H₂S氣體腐蝕水泥漿體系。本發(fā)明提供的水泥漿具有良好的工程性能，水泥石在高溫、高濃度H₂S條件下具有良好的抗腐蝕性能，滿足高H₂S酸性氣藏水泥石長期封固的要求，保證了水泥環(huán)密封完整性以及后期井口安全，為勘探開發(fā)提供有效的技術(shù)保障。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種油氣井固井用防H₂S氣體腐蝕水泥漿體系，其特征在于：由以下按照重量份數(shù)計的原料組成：水泥100份，硅粉或石英砂0～35.0份，防酸性介質(zhì)腐蝕劑3.0～4.0份，防腐蝕助劑5.0～6.0份，分散劑1.0～2.0份，降濾失劑3.0～4.0份，緩凝劑0.5～3.0份，消泡劑0.2～0.3份，水39.0～52.0份。

所述防酸性介質(zhì)腐蝕劑為可分散丁苯膠乳粉和氧化鎂按質(zhì)量比5:1混合而成。

所述防腐蝕助劑為超細(xì)微硅粉，粒徑為1～20um，D(0.5)10um，SiO₂的質(zhì)量百分含量大于95%。