[發明專利]一種耐H2S腐蝕水泥及其制備方法、應用和固井水泥環

有效

• 申請號: 202010000265.7
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111138160B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 辛海鵬;曾建國;王建瑤;鄧強;石凌龍;張明輝;孫富全;鄒雙;鄒建龍;劉愛萍
• 申請（專利權）人: 天津中油渤星工程科技有限公司;中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團海洋工程有限公司;中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;C09K8/467;C04B111/23
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明涉及一種耐H₂S腐蝕水泥及其制備方法、應用和固井水泥環，屬于含硫油氣井固井技術領域，一種耐H₂S腐蝕水泥，按重量份數計，所述耐H₂S腐蝕水泥的組分包括：鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥100份，磷酸鹽5?50份，氧化鋁20?80份，填充材料5?100份，所述填充材料包括如下至少一種：高嶺土、鋁礬土；本發明實施例提供的耐H₂S腐蝕水泥，具有優異的耐H₂S腐蝕能力，經測試在80℃、H₂S分壓2MPa條件下經28天腐蝕抗壓強度不降低反而升高，最高增幅41％。

技術領域

本發明屬于含硫油氣井固井技術領域，具體涉及一種耐H2S腐蝕水泥及其制備方法、應用和固井水泥環。

背景技術

目前世界油氣田中大約1/3含有H₂S氣體。我國的幾大油氣田(如塔里木、西南、長慶、中原、華北、美國的巴拿馬、加拿大的阿爾伯達等油田)都含有不同程度的H₂S氣體，塔里木油田塔中氣田、西南油氣田普光氣田和羅家寨氣田H₂S含量最高值均超過10000ppm。

H₂S與油井水泥發生化學反應，降低固井水泥石的堿度，導致水泥石中膠結性成分減少，孔隙結構破壞，滲透率增大，抗壓強度降低甚至完全喪失，水泥環密封完整性被破壞，封隔失效，易出現環空帶壓，發生井口氣竄，給油氣井的安全生產帶來嚴峻的挑戰，同時H₂S是劇毒氣體。上竄至地面對周圍生命、財產和環境會造成嚴重的危害。水泥環孔隙結構破壞后，H₂S將直接對井下管柱進行腐蝕，由于硫化物應力腐蝕開裂作用往往會使井下管柱在受力遠低于其本身的屈服強度時就突然發生脆斷，從而造成油、套管或整口井的報廢，如果劇毒H₂S外泄，將會對井眼周圍的人、生態環境以及設備造成巨大的破壞。因此，為防止含有H₂S的地層流體腐蝕套管及附件，首要解決的問題就是水泥環的防腐問題。

目前硅酸鹽水泥基防腐技術主要采用超細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生化學反應的物質的量；摻入特殊的耐腐蝕材料在水泥石表面形成保護層。多種手段都起到了一定的防腐效果，但只能是從動力學上延緩了水泥石的腐蝕，由于未能從材料上進行根本性的改進，其長期防腐蝕性能不理想，未根本解決。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題的耐H2S腐蝕水泥及其制備方法、應用和固井水泥環。

本發明實施例提供一種耐H₂S腐蝕水泥，按重量份數計，所述耐H₂S腐蝕水泥的組分包括：

鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥 100份

磷酸鹽 5-50份

氧化鋁 20-80份

填充材料 5-100份，

所述填充材料包括如下至少一種：高嶺土、鋁礬土。

進一步的，按重量份數計，所述耐H₂S腐蝕水泥的組分包括：

鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥 100份

磷酸鹽 15份

氧化鋁 50份

填充材料 48份。

進一步的，所述磷酸鹽包括如下至少一種：磷酸鎂、磷酸鋁、偏磷酸鉀、偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、多聚磷酸鈣、多聚磷酸鎂。

基于同一發明構思，本發明實施例還提供一種耐H₂S腐蝕水泥的制備方法，包括：

按照所述重量份數，準備耐H₂S腐蝕水泥的所述組分；