[发明专利]一种耐高温抗侵蚀油井水泥

说明书

一种耐高温抗侵蚀油井水泥。属于混凝土材料技术领域，尤其涉及对油井水泥用耐高温抗侵蚀体系技术的改进。包括以下质量份的组分：原位韧性油井水泥50‑60，磷酸镁水泥10‑20和石英砂30‑35；所述原位韧性油井水泥包括以下质量比的矿物组分：硅酸三钙55‑60%、硅酸二钙15‑18%、铝酸三钙1‑2%和铁铝酸四钙17‑20%。还包括1‑2质量份的降失水剂。还包括0.1‑0.5质量份的分散剂。还包括0.3‑0.5质量份的缓凝剂。还包括3‑5质量份的石膏粉。所述石膏粉粉磨至比表面积为320‑450m/kg。本发明首先在水泥熟烧烧结过程中控制铁的含量，形成了原位韧性水泥，再辅以磷酸镁水泥以及其他添加物的一种油井水泥用耐高温抗侵蚀体系，构成了具备耐温及抗腐蚀的性能。

技术领域

本发明属于混凝土材料技术领域，尤其涉及对油井水泥用耐高温抗侵蚀体系技术的改进。

背景技术

石油工业是经济发展的驱动力，石油勘探和钻井已成为世界范围内的一大热点。固井作业连接了石油勘探的三个重要生产方面——钻井、完井和开发。固井质量不仅决定着钻井速度和成本，而且直接影响到石油产量和油气井的寿命。随着油气可采性的增加、可采储量的枯竭和钻井技术的进步，高温井、深井、超深井的发展力度加大。注水泥井段上下温压差增大，由此造成在固井过程中，油井水泥浆快速稠化，满足不了固井施工的要求，严重时引发安全事故，造成油田巨大的财产损失。同时，高温高压下传统的硅酸盐水泥浆的物化性能会发生明显变化，出现不耐高温﹑强度不够、不耐侵蚀等情况，服役寿命大幅度降低，从而影响固井质量。

目前使用的抗侵蚀混凝土体系，大部分是在普通硅酸盐水泥的基础上引入大量的粉煤灰、矿粉、硅灰、偏高岭土等外掺料调制，但随着外掺料的增大，混凝土的强度降低，因此需控制掺量上下限。同时当掺合料活性成分比较低时，可能出现抗硫酸盐侵蚀性能不增加反而会降低的现象，且外掺料的掺入使水泥的生产成本大幅增加。现有的抗侵蚀混凝土体系大多数针对海洋工程混凝土抗氯离子和硫酸根离子的侵蚀，因此该体系应用于油井水泥固井施工中时，其水泥浆稳定性较差，后期收缩率较高，不耐高温，影响因素较复杂。

结合油井水泥应用环境中温度可达150℃的情况，同时，油井水泥浆体在井筒中长期受到腐蚀介质（SO4^2-和HCO^3-）的侵蚀，会导致水泥强度下降，影响固井质量。因此，分析SO4^2-和HCO^3-侵蚀油井水泥浆体的腐蚀规律和机理，设计耐腐蚀油井水泥浆体体系对于调整井的生产寿命具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术的抗侵蚀体系技术外掺料掺量大，成本高等不足，提供了一种耐高温抗侵蚀油井水泥，所提供的耐高温抗侵蚀油井水泥能够适应油井使用中的温度环境，具有在高温环境下强度稳定，稠化时间可调的特点。

本发明的技术方案是：包括以下质量份的组分：原位韧性油井水泥50-60，磷酸镁水泥10-20和石英砂30-35；

所述原位韧性油井水泥包括以下质量比的矿物组分：硅酸三钙55-60%、硅酸二钙15-18%、铝酸三钙1-2%和铁铝酸四钙17-20%。

还包括1-2质量份的降失水剂。

还包括0.1-0.5质量份的分散剂。

还包括0.3-0.5质量份的缓凝剂。

还包括3-5质量份的石膏粉。

所述石膏粉粉磨至比表面积为320-450m/kg。

所述硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙合成的原位韧性油井水泥的化学成分中包括：

SiO₂：20.70-21.10%，

Al₂O₃：4.10-4.20%，

Fe₂O₃：5.50-6.00%，