[发明专利]用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂

说明书

技术领域

本发明涉及水泥领域，具体涉及用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂。

背景技术

油井水泥水化过程中的高失水和体积收缩，是造成水泥环界面胶结质量差、诱发井内油、气、水窜流及油层污染的主要原因，这也是尚未得到很好解决的固井技术难题。凝固后体积收缩使水泥环与地层和套管间的胶结出现问题，形成微间隙，既影响固井质量又会造成油气资源大量流失。

近年来，固井工程人员对此进行了大量研究，提出了如何补偿体积空间而杜绝微环隙产生的问题。方法如：充气法、发气法、固相膨胀法等。在水泥中添加膨胀剂，是封闭微环隙从而提高固井质量的有效措施之一。在井内条件下，由于受到套管和地层的限制，掺有膨胀剂的水泥水化后可产生轻度膨胀，可堵塞环空微环隙，改善水泥石内部结构，减小水泥石渗透率，提高水泥石两界面的胶结质量。国内外使用的膨胀剂种类较多，包含硫酸钙类、半水石膏、死烧氧化钙类、氧化铝、氯化钠等。

并且，随着深井、超深井和特殊井频频问世，给油井技术提出更高的要求，水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和合适的密度，水泥浆注入井内后，应较快凝结，并在短期内达到相当强度；硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性等。随着我国水泥工业的发展，如今对油井水泥的要求越来越高，现有水泥性能满足不了实际使用需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的水泥的性能不能满足实际的使用需要，迫切需要一种膨胀剂使得油井水泥具有高强度，并且具有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性等，目的在于提供用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，解决油井水泥的强度不高以及其他性能不满足实际使用需要的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，包括以下重量份数的组分：磺酰肼类化合物30～45份、氧化镁18～29份、丁二烯-苯乙烯20～25份、具有水硬活性的矿渣18～25份、石墨粉8～15份、硅酸钙5～10份、丁苯橡胶乳液1～3份、水泥防水剂5～10份、氧化钙15～19份。

用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，包括以下重量份数的组分：磺酰肼类化合物40份、氧化镁26份、丁二烯-苯乙烯23份、具有水硬活性的矿渣21份、石墨粉12份、硅酸钙7份、丁苯橡胶乳液2份、水泥防水剂8份、氧化钙17份。

用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，所述磺酰肼类化合物为水苯磺酰肼、苯磺酰肼、3，3-二磺酰肼二苯砜中的一种或多种。

用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，所述矿渣为炼钢高炉中主要成分为硅铝酸盐质材料的矿渣，并且其活性＞80％。

用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，所述石墨粉为片状石墨粉。

本发明的油井水泥气体膨胀剂在水泥浆中加量为0.3wt％～0.5wt％即可达到膨胀效果，即常压下体积膨胀率达到26％～30％。水泥混合均匀，碱性条件下温度超过35℃时即开始释放氮气，并且微小气泡能均匀的分布在水泥浆中，产生的氮气不腐蚀管材；与其他水泥外加剂相容性好，不影响其它水泥外加剂的性能以及水泥浆的综合性能，即具有较好的配伍性。

并且还具有极佳的抗渗透、抗腐蚀的性能，提高了胶结强度，耐水性好，高温稳定性能好，具有较好的应用前景。

将石墨粉、硅酸钙、氧化镁、氧化钙按比例均匀混合，并在1050～1180℃下煅烧100min后冷却至室温，得到混合物1；

将磺酰肼类化合物、丁二烯-苯乙烯、丁苯橡胶乳液、水泥防水剂按比例均匀混合，在90～100℃下煅烧15min后冷却至室温，得到混合物2；

将混合物1、混合物2、具有水硬活性的矿渣按比例均匀混合后，研磨至细度400～500目，即得到油井水泥膨胀剂。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，本发明的膨胀剂的组分相互作用，得到的膨胀剂具有极佳的胶结强度，和水泥混合后使得油井水泥具有较高的强度，并且还具有较好的抗渗透、抗腐蚀等性能；

2、本发明用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，本发明的膨胀剂与其他水泥外加剂相容性好，不影响其它水泥外加剂的性能以及水泥浆的综合性能，即具有较好的配伍性；

3、本发明用于油井水泥的具有高强度的膨胀剂，本发明所制备的膨胀剂的效果较好，只需在水泥浆中加入0.3wt％～0.5wt％的膨胀剂，即可达到膨胀效果。

具体实施方式