[发明专利]抗折型玻璃纤维磷矿石制备油井防渗水固井试块性能测试

说明书

技术领域

本发明涉及抗折型玻璃纤维磷矿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

采用磷矿石材料作为减轻剂，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，加入玻璃纤维中的浆液，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：

抗折型玻璃纤维磷矿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：磷矿石闭孔空心陶瓷微珠的制备：先将磷矿石由颚式破碎机破碎成1000～1500µm 的小颗粒，再经过雷蒙磨制成20～100µm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50～200µm的磷矿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50～200µm磷矿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，提高试块耐温性能，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，增强试块抗折力；

第三步、防渗水固井试块抗折浆液的制备：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%的玻璃纤维，通过滚筒旋转抛洒，实现均匀搅拌，加入玻璃纤维的浆液，浆液凝固后的试块试块机械强度高、抗压性增强；

第四步、防渗水固井试块流动性浆液的制备、将第三步制备的浆液中加入经过球化后粒径为20～50µm的石墨微珠，加入量为第二步混合料重量的1～3%石墨微珠，然后再加入第二步混合料重量的0.5～1.0%吸水性的膨胀树脂，搅拌均匀，增加浆液的流动性，浆液凝固后的试块抗冲击、韧性增强，膨胀树脂吸水试块的收缩率低，降低了试块降失水数量，浆液的密度在0.8～1.2g/cm³；

第五步、性能指标测试：

a、膨胀浆流动速率的测定：取第四步制备浆液，倒入浆液流动速率计中，观察并记录浆液的流动速率，即单位时间内运动的距离；

b、试块的体密度变化率试验：将第四步制备浆液，倒入一组三块长、宽、高分别为53mm*53mm*53mm试模中，在恒温52℃的水浴养护箱中分别养护24小时、48 小时、96小时，脱模后在凉水中浸泡1小时，将凝固后的试块放入压力机上进行试块的体密度变化率试验，试块的体密度变化率小于0.02%，试块的孔隙率低，通透性差；

c、试块的析水试验：将制备好的浆液倒入试模中，试模悬于烧杯之中，烧杯口用密封袋密封，浆液在凝固成试块后，从烧杯中取出试模，称量烧杯中析出水分的重量，观察浆液状况，是否分层，即均一性，凝固后的试块纵切面密度分布均匀；