[发明专利]一种抗腐蚀、不收缩的固井水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗腐蚀、不收缩的固井材料及其制备方法。

背景技术

现有用于固井的水泥分为两种：一种是A级油井水泥，另一种是G级油井水泥。但是这两种水泥都存在收缩率高，影响固井效果，以及不耐腐蚀的缺陷。在常温常压下(20℃、1.0大气压、15天)，A级油井水泥收缩率为3000×10^-6，G级油井水泥收缩率为2350×10^-6；在温度与压力耦合下(45℃、20.0MPa、15天)，A级油井水泥收缩率为5000×10^-6，G级油井水泥收缩率为4710×10^-6。收缩是引起水泥基材料早期开裂的主要原因，特别是在井下温度与压力耦合作用下，直接破坏水泥环的封闭作用，从而影响固井质量。

A级油井水泥和G级油井水泥均是由硅酸盐熟料[硅酸三钙(化学式3CaO·SiO₂)、硅酸二钙(化学式2CaO·SiO₂)、铝酸三钙(化学式3CaO·Al₂O₃)、铁铝酸四钙(化学式4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃)]四种矿物组成。水泥石在含有一定矿化度的地下水和注采液的作用下，水泥石易遭受不同程度的腐蚀和破坏。通过对地层水质检验发现，水质富含对水泥石具有强腐蚀作用的离子成份(Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-等)，这些腐蚀性介质会引起水泥环逐渐腐蚀，随后导致套管腐蚀破坏，降低油井使用寿命。

发明内容

本发明为了解决现有方法固井水泥存在因为收缩率高影响固井效果及抗腐蚀效果差的缺陷，而提供一种抗腐蚀、不收缩的固井水泥及其制备方法。

本发明抗腐蚀、不收缩的固井水泥按照重量份数是由60～90份的熟料、1～4份的膨胀剂与10～30份的粒化高炉矿渣制成的；所述熟料的按照质量份数由50～60份的硅酸三钙、16～20份的硅酸二钙、6～9份的铝酸三钙、9～12份的铁铝酸四钙与4～10份的石膏组成。

本发明抗腐蚀、不收缩的固井水泥是按照以下方法进行制备的：按照重量份数将10～30份的粒化高炉矿渣与60～90份的熟料分别磨成比表面积为大于320m².kg^-1的细粉，再将熟料、矿渣细粉与1～4份的膨胀剂混合；即得到抗腐蚀、不收缩的固井水泥；所述熟料的按照质量份数由50～60份的硅酸三钙、16～20份的硅酸二钙、6～9份的铝酸三钙、9～12份的铁铝酸四钙与4～10份的石膏组成。

本发明抗腐蚀、不收缩的固井水泥具有以下优点：1、抗腐蚀性能好：a、抗渗能力好使用后半个月对水的渗透仅为1980库伦；b、使用后半个月强度高达61.2MPa；c、孔隙率仅为31.07％，更加致密；2、更适用于固井：收缩率低，在使用后三天不收缩，使用后半个月的收缩率仅为90×10^-6。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式抗腐蚀、不收缩的固井水泥按照重量份数是由60～90份的熟料、1～4份的膨胀剂与10～30份的粒化高炉矿渣制成的；所述熟料的按照质量份数由50～60份的硅酸三钙、16～20份的硅酸二钙、6～9份的铝酸三钙、9～12份的铁铝酸四钙与4～10份的石膏组成。

具体实施方式二：本实施方式抗腐蚀、不收缩的固井水泥按照重量份数是由70～80份的熟料、2～3份的膨胀剂与15～25份的粒化高炉矿渣制成的；所述熟料的按照质量份数由52～58份的硅酸三钙、17～19份的硅酸二钙、7～8份的铝酸三钙、10～11份的铁铝酸四钙与6～8份的石膏组成。

具体实施方式三：本实施方式抗腐蚀、不收缩的固井水泥按照重量份数是由75份的熟料、2.5份的膨胀剂与20份的粒化高炉矿渣制成的；所述熟料的按照质量份数由55份的硅酸三钙、18份的硅酸二钙、7.5份的铝酸三钙、10.5份的铁铝酸四钙与7份的石膏组成。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一、二或三的不同点是：膨胀剂为UEA水泥膨胀剂。其它与具体实施方式一、二或三相同。

本实施方式的UEA水泥膨胀剂由中国建筑材料科学研究总院提供。