本發(fā)明屬于石油化工產(chǎn)品的制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適合于co2、h2s等酸性油氣田固井過程中的水泥漿配方。
背景技術(shù)：
隨著油氣資源勘探開發(fā)的不斷深入，許多高含co2、h2s的油氣資源已納入到開發(fā)的重點，酸性油氣田越來越多。水泥環(huán)直接與地層環(huán)境相接觸，做為油氣井第一保護屏障起著封固地層的作用。在co2、h2s等腐蝕性介質(zhì)和地下水的共同影響下，固井水泥石中的膠結(jié)組分會不斷減少，滲透率增大，導(dǎo)致其抗壓強度降低甚至完全沒有強度。固井水泥環(huán)性能劣化，會逐漸失去對套管的保護作用，發(fā)生水、氣竄，套管就如同完全處于腐蝕介質(zhì)中一樣，大大縮短油氣井的壽命，影響正常生產(chǎn)。目前國內(nèi)外通常使用擠水泥的方式來堵塞水泥石腐蝕通道，但擠水泥需專業(yè)設(shè)備，費用高且風(fēng)險大。而向井筒中加入緩蝕劑也能一定程度緩解腐蝕問題，但需長期不斷加入，耗時耗工，從長遠看費用也不低，且無法根本解決竄流問題，治標(biāo)不治本。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對防腐蝕水泥漿體系進行了大量的研究，其大部分研究都集中在水泥漿密實度和膠乳水泥體系上，這兩種方法雖然都能一定程度緩解水泥石的腐蝕，但效果尚不顯著，而在復(fù)雜的地層的環(huán)境中，能長時間有效封堵地層的水泥漿技術(shù)迄今也還并不多見。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種合于co2、h2s等酸性油氣田固井過程中的防co2、h2s腐蝕固井水泥漿，該水泥漿配方防co2、h2s腐蝕性能優(yōu)越，能有效阻擋co2、h2s的侵蝕，最大程度保護套管等井下工具。
為實現(xiàn)以上發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案如下所述。
一種防co2、h2s腐蝕固井水泥漿，由按質(zhì)量比值為0.40～0.50:1的水和水泥組成，其中水泥由以下質(zhì)量比的物質(zhì)組成：g級高抗硫酸鹽油井水泥100，微細(xì)水泥10～20，分散劑1～2，降失水劑1～2，微硅5～10，粉煤灰5～10，膨脹劑1～2，膠乳5～10，水溶性樹脂1～2，早強劑0.5～3，緩凝劑0.1～0.5，消泡劑0.1～1；
該防co2、h2s腐蝕固井水泥漿的制備方法是：先將水溶性樹脂和水混拌均勻，再使混合液與降失水劑、膠乳、緩凝劑、消泡劑混合，得到濕混料；將g級高抗硫酸鹽油井水泥、微細(xì)水泥、分散劑、微硅、粉煤灰、膨脹劑、早強劑混拌均勻得到干混料；最后將干混料加入到濕混料中高速攪拌均勻，得到防co2、h2s腐蝕固井水泥漿。
上述防co2、h2s腐蝕固井水泥漿中，微細(xì)水泥中的粒徑小于10μm的顆粒占90％以上。
上述防co2、h2s腐蝕固井水泥漿中，水泥漿中水溶性樹脂需先和水混拌均勻。
上述防co2、h2s腐蝕固井水泥漿中，水泥漿中的分散劑為sxy、降失水劑為bxf-200l、微硅為成都嘉茂化工有限實業(yè)公司生產(chǎn)的jm-1、膨脹劑為m53s、膠乳為bct-800l、早強劑為ck21、緩凝劑為sn-2、消泡劑為d50。
上述防co2、h2s腐蝕固井水泥漿中，水泥漿中水溶性樹脂為水溶性尿醛樹脂、水溶性環(huán)氧樹脂、水溶性丙烯酸改性醇酸樹脂中的一種或多種。
進一步的，水泥漿中水溶性樹脂為水溶性甲醚化脲醛樹脂、水溶性馬來酸酐改性環(huán)氧樹脂、水溶性醇酸樹脂中的一種或多種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該水泥漿基于顆粒級配技術(shù)和密堆積原理，利用g高抗硫酸鹽油井級水泥、微細(xì)水泥、微硅、粉煤灰構(gòu)成四級顆粒填充體系，提高水泥漿的密實度，降低水泥石的滲透率，大大減少co2、h2s的腐蝕通道；膨脹劑的加入使得水泥石微膨脹，堵塞微細(xì)孔隙，使得可供co2、h2s進入的腐蝕通道進一步減少。此外，膠乳加入后能在水泥石內(nèi)形成網(wǎng)絡(luò)膜狀物質(zhì)，包覆在水泥石上，隔絕co2、h2s的侵入。水溶性樹脂在遇到co2、h2s時，在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)，在腐蝕界面形成一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膜，有效的阻擋co2、h2s氣體的侵入；分散劑能降低水泥漿稠度，提高流動性，改善水泥漿的流變性能；降失水劑能降低水泥漿失水量；早強劑能提高水泥石早期抗壓強度；緩凝劑能延長水泥漿凝固時間；消泡劑能消除水泥漿中微小氣泡。該水泥漿特別適合在高co2、h2s的酸性油氣田固井中使用。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1
一種防co2、h2s腐蝕固井水泥漿，該水泥漿由按質(zhì)量比值(水灰比)為0.45:1的水和水泥組成，其中水泥來自于以下物質(zhì)原料：100個質(zhì)量單位的g級高抗硫酸鹽油井水泥，12個質(zhì)量單位的微細(xì)水泥，1個質(zhì)量單位的分散劑sxy，1.2個質(zhì)量單位的降失水劑bxf-200l，6個質(zhì)量單位的微硅jm-1，8個質(zhì)量單位的粉煤灰，1.2個質(zhì)量單位的膨脹劑m53s，9個質(zhì)量單位的膠乳bct-800l，1個質(zhì)量單位的水溶性甲醚化脲醛樹脂，1.5個質(zhì)量單位的早強劑ck21，0.1個質(zhì)量單位的緩凝劑sn-2，0.6個質(zhì)量單位的消泡劑d50。
該防co2、h2s腐蝕固井水泥漿的制備方法是：先將水溶性甲醚化脲醛樹脂和水混拌均勻，再使混合液與降失水劑bxf-200l、膠乳bct-800l、緩凝劑sn-2、消泡劑d50相混合，得到濕混料；將g級高抗硫酸鹽油井水泥、微細(xì)水泥、分散劑sxy、微硅jm-1、粉煤灰、膨脹劑m53s、早強劑ck21混拌均勻得到干混料；最后將干混料加入到濕混料中高速攪拌均勻，得到該防co2、h2s腐蝕固井水泥漿。代號配方1。
實施例2
一種防co2、h2s腐蝕固井水泥漿，該水泥漿由按質(zhì)量比值(水灰比)為0.45:1的水和水泥組成，其中水泥來自于以下物質(zhì)原料：100個質(zhì)量單位的g級高抗硫酸鹽油井水泥，15個質(zhì)量單位的微細(xì)水泥，1.5個質(zhì)量單位的分散劑sxy，1.3個質(zhì)量單位的降失水劑bxf-200l，5個質(zhì)量單位的微硅jm-1，8個質(zhì)量單位的粉煤灰，1.3個質(zhì)量單位的膨脹劑m53s，6個質(zhì)量單位的膠乳bct-800l，1.4個質(zhì)量單位的水溶性馬來酸酐改性環(huán)氧樹脂，2.5個質(zhì)量單位的早強劑ck21，0.2個質(zhì)量單位的緩凝劑sn-2，0.7個質(zhì)量單位的消泡劑d50。
該防co2、h2s腐蝕固井水泥漿的制備方法同實施例1。代號配方2。
實施例3
一種防co2、h2s腐蝕固井水泥漿，該水泥漿由按質(zhì)量比值(水灰比)為0.45:1的水和水泥組成，其中水泥來自于以下物質(zhì)原料：100個質(zhì)量單位的g級高抗硫酸鹽油井水泥，17個質(zhì)量單位的微細(xì)水泥，1.8個質(zhì)量單位的分散劑sxy，1.2個質(zhì)量單位的降失水劑bxf-200l，7個質(zhì)量單位的微硅jm-1，6個質(zhì)量單位的粉煤灰，1.7個質(zhì)量單位的膨脹劑m53s，7個質(zhì)量單位的膠乳bct-800l，1.3個質(zhì)量單位的水溶性丙烯酸改性醇酸樹脂，2個質(zhì)量單位的早強劑ck21，0.2個質(zhì)量單位的緩凝劑sn-2，0.7個質(zhì)量單位的消泡劑d50。
該防co2、h2s腐蝕固井水泥漿的制備方法同實施例1。代號配方3。
為研究本發(fā)明性能，設(shè)計人將配方1、配方2、配方3和常規(guī)水泥漿做對比實驗。水泥漿相關(guān)性能按gb/t19139-2012《油井水泥試驗方法》和gb10238-2015《油井水泥》的要求進行。表1給出了水泥漿綜合性能表，表2給出了水泥石腐蝕深度及抗壓強度變化情況。
表1：水泥漿綜合性能
表1實驗結(jié)果表明：防co2、h2s腐蝕固井水泥漿綜合性能良好，能滿足施工要求。與常規(guī)水泥漿相比，流動度稍弱，稠度稍大，稠化時間稍長，但都在合理的范圍內(nèi)，析水、失水量、72h強度明顯優(yōu)于常規(guī)水泥漿。
表2水泥石腐蝕深度及抗壓強度變化情況
注:腐蝕深度和腐蝕后的抗壓強度均為腐蝕7d后測得，腐蝕深度為單向腐蝕深度
表2實驗結(jié)果表明：防co2、h2s腐蝕固井水泥漿防腐性能良好，腐蝕7天后腐蝕深度在1～3mm，腐蝕后抗壓強度變化率在7％以內(nèi)，遠遠優(yōu)于常規(guī)水泥。
另通過該防腐蝕水泥和常規(guī)水泥在co2、h2s混合酸性氣體、水環(huán)境中腐蝕42d后的掃描電鏡對比圖的實驗結(jié)果表明：常規(guī)水泥石腐蝕后產(chǎn)生了顆粒狀的疏松物質(zhì)，并有很多腐蝕孔洞，有利于腐蝕介質(zhì)進一步深入，腐蝕情況嚴(yán)重。配方1水泥漿防腐性能良好，能清晰的看見水泥石表面覆蓋一層膜狀物質(zhì)，有效的阻止co2、h2s的侵蝕。
以上通過多個實施例對本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實施例中，相同領(lǐng)域內(nèi)的有識之士可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)可以輕易提出其他的實施例，而此類實施例都應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。