一種微膨脹油井水泥的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種微膨脹油井水泥，屬于油氣井固井注水泥技術領域。
【背景技術】
[0002] 油井水泥水化過程中的高失水和體積收縮，是造成水泥環(huán)界面膠結(jié)質(zhì)量差、誘發(fā) 井內(nèi)油、氣、水竄流及油層污染的主要原因，運也是尚未得到很好解決的固井技術難題。油 井水泥漿在高溫高壓下凝固時的體積收縮量為水泥漿總體積的2. 6%~5. 0%，收縮量的95% W上發(fā)生在水泥漿終凝W后。水泥漿在塑性狀態(tài)下體積收縮會使水泥漿柱的孔隙壓力降低 (膠凝失重），造成油、氣、水竄流；凝固后體積收縮使水泥環(huán)與地層和套管間的膠結(jié)出現(xiàn)問 題，形成微間隙，既影響固井質(zhì)量又會造成油氣資源大量流失。
[0003] 近年來，固井工程人員對此進行了大量研究，提出了如何補償體積空間而杜絕微 環(huán)隙產(chǎn)生的問題。方法如：充氣法、發(fā)氣法、固相膨脹法等。在水泥中添加膨脹劑，是封閉微 環(huán)隙從而提高固井質(zhì)量的有效措施之一。在井內(nèi)條件下，由于受到套管和地層的限制，滲有 膨脹劑的水泥水化后可產(chǎn)生輕度膨脹，可堵塞環(huán)空微環(huán)隙，改善水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減小水泥 石滲透率，提高水泥石兩界面的膠結(jié)質(zhì)量。國內(nèi)外使用的膨脹劑種類較多，包含硫酸巧類、 半水石膏、死燒氧化巧類、氧化侶、氯化鋼等。
[0004] 如公開號為CN104099071A，名稱為"一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方法"的 發(fā)明專利，該專利公開的水泥漿包括：水泥100份，高溫穩(wěn)定劑30~45份，高溫膨脹劑1~ 10份，懸浮劑0~3份，降濾失劑4~10份，分散劑0~2份，緩凝劑0~5份，水40~50 份，消泡劑0. 2份；水泥是滿足API規(guī)范的油井G級水泥；高溫穩(wěn)定劑為微娃、純度大于98% 的二氧化娃粉末中的一種或兩種混合；高溫膨脹劑為抓石類、MgO類、氧化巧類、氧化鐵類 和侶粉類中的一種或幾種復合；懸浮劑為膨潤±、纖維素、高分子聚合物中的一種或幾種； 降濾失劑為高分子聚合物、纖維素類和PVA體系中的任意一種；分散劑為醒酬縮合物或糞 系分散劑；緩凝劑為高分子聚合物類、木質(zhì)素橫酸鹽類、有機憐酸鹽類中的一種或幾種；消 泡劑為聚酸類、有機娃類、聚酸改性類中任意一種。該專利中添加有緩凝劑，但實際使用中 膨脹劑與緩凝劑的、降水劑的配伍不好，使用效果達不到預期；該專利是針對目前高溫超高 溫水平井固井面臨水泥石體積倒縮，影響固井質(zhì)量而開發(fā)的一種微膨脹水泥漿，但是高溫、 超高溫的水平井井下多存在腐蝕性氣體，在該專利中使用的高溫穩(wěn)定劑，高溫膨脹劑在高 溫下抗腐蝕能力較差，在實際應用中該配方不能達到良好的抗腐蝕能力，在高溫下容易發(fā) 生氣竄，影響固井質(zhì)量。
[0005] 又如公開號為CN104529319A，名稱為"一種低熱微膨脹復合水泥的制備方法"的發(fā) 明專利，該專利公開了該水泥的配方為：氧化儀膨脹劑：1~8份，工業(yè)廢渣：25~70份，娃 酸鹽水泥熟料25~70份，石膏1~4份。該專利的雖然能達到一定的膨脹效果，但其氧 化儀膨脹劑并沒有界定生產(chǎn)氧化儀的般燒溫度，實際應用表明，菱儀礦在1450°CW上般燒 生成的氧化儀的水化活性較低，并不能很好地起到膨脹的作用，所W不是所有的氧化儀膨 脹劑均能達到理想的效果；另外，該專利指出能夠在早-中-后期起到良好的膨脹作用，但 是井下溫度一般存在溫差，低溫下氧化儀膨脹效果不明顯，氧化儀隨著溫度的升高膨脹效 果更佳，添加了氧化儀的微膨脹復合水泥，在高溫下更能體現(xiàn)膨脹性能，但是在該配方中并 沒有抗高溫的穩(wěn)定劑，實驗表明隨著溫度的升高，添加了氧化儀的水泥石與凈漿水泥石相 比強度會有所損失，要達到微膨脹和高強的要求，需要加入高溫穩(wěn)定劑作為強度的補償。該 發(fā)明中使用了工業(yè)廢渣，目前的工業(yè)廢渣品種繁多，很多工業(yè)廢渣活性較低，即使加入石膏 等激發(fā)劑并不能很好的提高早期強度。雖然工業(yè)礦渣等有一定的抗腐蝕效果，但是目前的 高溫超高溫水平井的腐蝕性氣體較多，在高溫下礦渣等的抗腐蝕效果有限，勢必會引起氣 竄，影響水泥石的強度。因此該專利的低熱微膨脹復合水泥的應用溫度范圍存在一定的局 限性，在高溫下使用會影響其使用效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種新的微膨脹油井水泥，解決現(xiàn)有技術中，膨脹效果不好，抗腐 蝕能力差W及添加膨脹劑后，影響水泥的早期強度的問題。本發(fā)明通過添加活性材料、堿性 激發(fā)劑、氧化儀膨脹劑W及特定的配比調(diào)整來解決膨脹水泥在高溫下膨脹不明顯，低溫下 膨脹速度慢，水泥早期強度不好的問題，使本發(fā)明的水泥在水化的早、中、晚期均具有良好 的膨脹效果。
[0007] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下： 一種微膨脹油井水泥，其特征在于：包括W下按重量份計的原料： 凝膠材料50~80份； 活性材料20~40份； 氧化儀膨脹劑0. 5~3份； 堿性激發(fā)劑0. 1~8份； 穩(wěn)定材料2~5份。
[0008] 為更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步地，所述氧化儀膨脹劑為輕燒氧化儀粉末。
[0009] 所述輕燒氧化儀粉末中氧化儀的含量> 80%，活性> 40% ;輕燒氧化儀的活性的測 定采用WB/T1019-2002《菱儀制品用輕燒氧化儀》中推薦的水合法測定氧化儀的活性。
[0010] 所述膠凝材料為G級油井水泥、普通娃酸鹽水泥、低熱娃酸鹽水泥中的一種。
[0011] 本發(fā)明所述的活性材料為礦渣、憐渣、鋼渣中的一種或幾種，活性>75%。
[0012] 所述堿性激發(fā)劑為明抓石或半水石膏中的一種。
[0013] 所述明抓石或半水石膏的粒徑為100~300目。
[0014] 所述穩(wěn)定材料為片狀石墨粉、球狀石墨粉、膠體石墨粉中的至少一種。
[0015] 進一步地，所述穩(wěn)定材料的粒徑為100~325目，石墨含量> 80%。
[0016] 本發(fā)明的有益效果： (1)通過原料選擇和配比調(diào)整，解決了現(xiàn)有技術中存在的缺陷，是一種新的微膨脹油井 水泥；經(jīng)檢測，本發(fā)明的水泥在60°C下，5天的膨脹率大于0. 05%，7天的膨脹率大于0. 08%。
[0017] (2)本發(fā)明通過添加活性材料和氧化儀膨脹劑，使二者相互補償，克服活性材料在 高溫條件下膨脹不明顯，氧化儀膨脹劑在低溫條件下膨脹速度慢的缺陷，使得本發(fā)明的水 泥水化的早、中、晚期都具有良好的膨脹效果；本發(fā)明中添加的活性材料和堿性激發(fā)劑有助 于提高水泥的早期強度，具有早強微膨脹的特點；另外，本發(fā)明添加的活性材料和穩(wěn)定材料 還有助于提高水泥的抗腐蝕性能，解決現(xiàn)有技術中，水泥在井下抗腐蝕性不好的問題。
[0018] (3)本發(fā)明的氧化儀膨脹劑為輕燒氧化儀，輕燒氧化儀是菱儀礦在750~iooor 下般燒形成的，氧化儀水化活性更高。進一步優(yōu)選，氧化儀含量> 80%，活性> 40%的輕燒氧 化儀粉末，其膨脹效果更佳。
[0019] (4)本發(fā)明的膠凝材料選擇G級油井水泥、普通娃酸鹽水泥、低熱娃酸鹽水泥中的 一種，G級油井水泥，普通娃酸鹽水泥W及低熱娃酸鹽水泥在油田的使用過程中體現(xiàn)出較 好的外加劑適應性，可選擇的外加劑的種類較多，