[发明专利]抗压型陶瓷纤维煤矸石制备油井防渗水固井试块性能测试

说明书

本发明提供一种抗压型陶瓷纤维煤矸石制备油井防渗水固井试块性能测试，包括以下步骤：防渗水固井试块的配料：将G级油井水泥40～50wt%、超细水泥10～15wt%、粒径为50～350µm煤矸石闭孔空心陶瓷微珠25～35wt%、烧失量1.1%的粉煤灰5～7wt%、纯度99.9%氧化钙1.5～2wt%、硫酸钠0.5～1.0wt%、硅粉1～5wt%和氧化铝粉1.0～2wt%取样，得到混合料，以上组分的重量百分比之和为100%，将得到混合料配以0.5～0.7的水灰比调浆制成浆液，再加入混合料总重量为0.2～0.5%的发泡剂，再按比例加入陶瓷纤维、石墨微珠和膨胀树脂，搅拌均匀，进行防渗水性能测试。

技术领域

本发明涉及抗压型陶瓷纤维煤矸石制备油井防渗水固井试块性能测试，属于材料技术领。

背景技术

目前，国内外在油井固井中，对于高温高压油井采用水泥浆，但采用粉煤灰漂珠，抗压强度低，水泥浆密度变化率大，在水泥浆静止凝固后，出现降失水过多、试块收缩比过大，此外，试块的韧性差、抗拉、抗折、抗冲击力差，大量降失水，导致漏井。

发明内容

采用煤矸石材料作为减轻剂，加入硅粉和氧化铝粉，提高了固井试块的抗压、抗折、耐高温、耐腐蚀的性能，在水泥浆中加入发泡剂，形成膨胀的浆液，降低浆液的密度，降低了井底的压力，加入陶瓷纤维浆液，浆液凝固后的试块韧性、抗折增加，加入石墨微珠和吸水性的膨胀树脂，增加浆液的流动性，浆液凝固后的试块抗冲击增强，膨胀树脂吸水降低了试块降失水数量，在水化过程中生成凝胶状物质，水泥浆的基体结构孔隙变小，形成高气阻固井试块，降低了固井试块的渗透率，提高了固井试块的孔隙流动阻力。

其技术方案为：

抗压型陶瓷纤维煤矸石制备油井防渗水固井试块性能测试，包括以下步骤：

第一步：煤矸石闭孔空心陶瓷微珠的制备：先将煤矸石由颚式破碎机破碎成1000～1500µm 的小颗粒，再经过雷蒙磨制成50～100µm圆球形实心颗粒，圆球形实心颗粒通过提升机进入布料器，再由布料器进入膨胀烧结炉中，经过800～950℃膨胀、1000～1500℃表面熔融烧制、冷却，经风力分选形成壁厚50～100µm、粒径50～350µm的煤矸石闭孔空心陶瓷微珠；

第二步、防渗水固井试块的配料：将G级油井水泥40～50wt%、超细水泥10～15wt%、粒径为50～350µm煤矸石闭孔空心陶瓷微珠25～35wt%、烧失量1.1%的粉煤灰5～7wt%、纯度99.9%氧化钙1.5～2wt%、硫酸钠0.5～1.0wt%、硅粉1～5wt%和氧化铝粉1.0～2wt%取样，得到混合料，以上组分的重量百分比之和为100%，活性硅、铝与G级油井水泥发生反应生成水化硅酸钙凝胶状物质和其它凝胶，水泥浆的基体结构孔隙变小，形成高气阻固井试块，降低了固井试块的渗透率，提高了固井试块的孔隙流动阻力，提高试块膨胀性能，氧化钙水化反应释放大量的热，提高试块的温度，硅粉和氧化铝粉G级油井水泥发生反应生成水化硅酸钙凝胶状物质和其它凝胶，水泥浆的基体结构孔隙变小，形成高气阻固井试块，降低了固井试块的渗透率，提高了固井试块的孔隙流动阻力，增强试块抗压和抗折力；

第三步、防渗水固井试块抗压浆液的制备：按第二步的重量百分比取样混合得到混合料，将混合料搅拌均匀，以0.5～0.7的水灰比调浆，其中灰为混合料，再加入混合料总重量为0.2～0.5%的发泡剂，发泡剂为铝粉膏、铝的化合物或者碳酸氢铵中的其中的一种，加入发泡剂水化反应生成气泡，形成膨胀的浆液，降低浆液的密度，形成高气阻固井试块，降低了固井试块的渗透率，提高了固井试块的孔隙流动阻力，随着固井深度的增加，高密度浆液，试块的底部的压力增大，易造成油井固井试块失重塌陷、截面层断裂，导致油井渗水、塌方；将制备的浆液中加入混合料总重量为5～8%的陶瓷纤维，通过滚筒旋转抛洒，实现均匀搅拌，陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料、具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热容小及耐机械震动，加入陶瓷纤维的浆液，浆液凝固后的试块抗压性增加、抗折性增强；