[发明专利]油井防砂材料

说明书

本发明是涉及特别适用于油田、类似于纤维增强混凝土的一种纤维增强硫铝酸盐高渗透水泥石复合材料。

目前的，油井在生产过程中经常会发生出砂现象，即产出的原油或原油和水的混合物中含有砂粒。油井出砂会引起泵、管线等设备的磨损堵塞、地层垮塌、套管损坏、停产等一系列弊端。人工井壁防砂是一种重要的防砂方式，通常采取向出砂地层近井壁地带挤入如树脂预包砂、复合陶粒砂等材料或采用普通水泥石，在井壁地带形成一道既能有效堵塞地层砂、又有较高渗透率的人工井壁。但现有的方式性能欠佳，造价也较高，普通水泥石渗透率很低，一般小于10^-6μm²。

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种硬化后水渗透率好、强度高、孔隙内有相互交织纤维，抗腐蚀性好，且价格低廉的油井防砂材料产品。

可采取以下的技术方案实现目的。

油井防砂材料，由特制的硫铝酸盐水泥、纤维、耦联剂、分散剂、增渗剂与水混合而成；硫铝酸盐水泥水灰比0.44～2.0，纤维加量为水泥质量的0.5％～5％，耦联剂加量为水泥质量0.1％～1％，分散剂加量为水泥质量的0.1％～1％，增渗剂加量为水泥质量的5％～20％。

引入纤维，使水泥石更有效阻挡砂粒并具有较高的渗透率；选用一种廉价且性能好的特制快硬硫铝酸盐水泥，作基本胶凝材料。这样既降低了水泥石成本，又能形成较高的水泥石强度。

纤维增强硫铝酸盐高渗透水泥石(以下简称本材料)主要用于人工井壁防砂。施工工艺和现有防砂材料如树脂预包砂、复合陶粒砂等相同。

本技术方案相对现有技术具有如下优点和效果：

是一种在硬化后水测渗透率达到500×10^-3μm²以上，抗压强度8-12MPa，孔隙内有相互交织的纤维水泥石；和地层砂有很好胶结性能，挤入地层后可和松散的地层砂胶结，稳定近井壁地带地层砂；可在近井壁地带形成坚固人工井壁，同时具有较高的渗透率确保能将地层砂阻挡住，允许地层液体顺利产出；价格低廉，仅为类似料的一半；强度高抗压8.0到12.0，抗折强度4MPa以上，均高于目前常用的类似材料；具有较宽的使用温度范围、在20℃和120℃之间，随使用温度的升高凝固时间缩短，加入缓凝剂后不会对施工造成影响，其它性能参数如最终强度和渗透率等受温度影响很小；具有较高的抗腐蚀性，几乎不受地层水和原油的腐蚀。

结合附图、实施方式对本技术方案的内容作进一步详述。

附图是硫铝酸盐水泥三组分相图。图中：1、早强水泥，2、微膨胀水泥区，3、膨胀水泥和自应力水泥，本材料选用硫铝酸盐水泥位置。

实施例1、油井防砂材料，由特制的硫铝酸盐水泥、纤维、耦联剂、分散剂、增渗剂与水混合而成；硫铝酸盐水泥水灰比0.44～2.0，纤维加量为水泥质量的0.5％～5％，耦联剂加量为水泥质量的0.1％～1％，分散剂加量为水泥质量的0.1％～1％，增渗剂加量为水泥质量的5％～20％。

选用一种特制快硬硫铝酸盐水泥作为形成水泥石基体的基本胶凝材料，它属快硬硫铝酸盐水泥体系；水灰比，即每单位质量水内加入水泥干粉的质量在0.44到2.0之间；它可由一般水泥厂制造，工艺和快硬硫铝酸盐水泥相同。颗粒直径和粒径分布根据地层砂直径和地层孔隙直径确定。硫铝酸盐水泥，在水泥相图中的位置如附图所示；既降低了水泥石成本，又能形成较高的水泥石强度；其主要成分：石膏、含量约5％到10％，硫铝酸钙、含量约60％到80％；硅酸二钙，含量约20％到40％；除以上成分外，还加有少量早剂，含量0.5％到1％。纤维可采用碳纤维、合成纤维或抗碱玻璃纤维，它不仅能增加水泥石的抗折强度且可在水泥石中形成不规则的网状结构，有利于阻挡砂粒移动；纤维要加工成单丝直径50-100微米，长度05-5厘米的无分支直线型纤维，并具有较高的强度。耦联剂的作用是加强纤维和水泥间的胶结。分散剂用以使水泥石颗粒和纤维在水中得到充分分散。增渗剂用以在水泥石中形成一定的连通孔隙，形成足够高的渗透率。

制造方法，经耦联剂预处理的纤维和加有分散剂的水泥干粉或颗粒、先混拌1到10分钟，然后加入增渗剂混拌均匀即可使用。

实施例2、油井防砂材料，以实施例1为基础，纤维采用碳纤维或合成纤维或抗碱玻璃纤维，加工成单丝直径50-100微米、长0.5-5厘米无分支直线型纤维。

实施例3、油井防砂材料，在实施例1的基础上，耦联剂采用硅烷耦联剂。

实施例4、油井防砂材料，以实施例1为基础，分散剂采用常见的水泥分散剂或减水剂。