抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料制造技术

本发明专利技术公开了一种抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，属于一种水泥附加材料，主要解决了现有水泥难以满足深度油井的施工要求的问题。抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，包括硅砂、微硅、分散剂、降失水剂、早强激活剂和缓凝剂，其质量百分比分别为：硅砂占78％，微硅占13％，分散剂占1.6％，降失水剂占1.6～2.4％，早强激活剂占3.2～5％，余量为缓凝剂。本发明专利技术具有很高的强度，以及抗压耐高温性能，能够大大提高深度油井的加固质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种外掺料，具体地说，是涉及一种抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料。
技术介绍
国内外的稠油井固井水泥浆，大多采用普通油井水泥加硅砂来提高水泥石在高温 下的强度稳定性，也有一些研究从水泥本身出发，改变水泥矿物质成分，提高水泥石的耐温 性能。西南石油学院的李早元在新型耐高温水泥用于热采井的研究中探索了用高铝水泥替 代普通加砂水泥的可行性，在水泥体系中加入适量微硅抑制初期水化过快而引起的闪凝， 提高浆体稳定性、降低渗透率并改善低温下水泥石的早期强度，研究表明高铝水泥具有良 好的耐高温强度衰退及优良的综合工程性能，能满足稠油热采井固井需要，具有良好的开 发应用背景。美国俄克拉荷马州法兰克尼亚矿业公司生产的一种“Framonia”高铝水泥以 矾土和石灰石为原料，按适当比例配合进行烧结或熔融，再经粉磨而成。其矿物组成主要为 CA、CA2、C12A7、C2S和C2AS。高铝水泥具有快硬、高强、耐高温等特点，可用于热井、二次蒸 汽采油井、火烧油层井中。尽管高铝水泥具有耐高温的优点，但现场运用于稠油井固井水泥 中却很少。国内外专家、学者对高温下水泥石强度变化机理做了大量研究，对于稠油井固井 水泥浆体系普遍采用加入硅砂来提高水泥石在高温蒸汽吞吐后的抗压强度和渗透率，但加 入硅砂后的水泥浆体系在高温蒸汽吞吐后存在如下问题水泥浆早期强度发育慢，注水泥 作业后不能较早地进行层间封隔；环空水泥石在蒸汽吞吐较少的情况下能够保持强度稳定 性，但是经过多次蒸汽吞吐后，水泥石普遍出现强度急剧衰退、水泥石变得疏松、与井壁、套 管胶结性变差，从而导致层间压力降低，影响后期开采，固井质量差的井甚至在高温蒸汽吞 吐后蒸汽窜至井口。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，在普通水泥的基础 上，利用新增加的外掺料，来提高水泥的强度及抗压、耐高温性能，从而达到环空水泥的固井质量。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，其特征在于，包括硅砂、微硅、分散剂、降失水剂、 早强激活剂和缓凝剂，其质量百分比分别为硅砂占78 %，微硅占13 %，分散剂占1. 6 %，降 失水剂占1. 6 2. 4 %，早强激活剂占3. 2 5 %，余量为缓凝剂。所述缓凝剂为H-I和PN的混合缓凝剂。所述降失水剂为LT-2。所述降失水剂为SZ1-2。所述分散剂为SXY。所述降失水剂的质量百分比为2%。所述早强激活剂的质量百分比为4%。所述缓凝剂的质量百分比为1. 8%。通过对硅砂抗高温性能的研究，我们发现硅砂对于高温下水泥石衰退具有非常积 极的作用，而影响硅砂水泥石抗高温性能的主要是硅砂的粒径和硅砂的加量，通过对硅砂 粒径和硅砂加量的大量研究，我们选用80%能通过200目筛网(不能通过220目筛网)， 其余介于160目 200目的硅砂作为高温下强度稳定剂，由于高温蒸汽吞吐下，蒸汽温度 高达320°C，硅砂加量过低不能起到稳定水泥石强度的作用，而硅砂加量过高水泥石强度也 下降幅度大。经过实验表明，硅砂加量在75% 80%的水泥石在280°C 350°C下强度衰 退最小，所以选用78%的硅砂作为抗高温蒸汽吞吐的水泥浆体系的稳定剂。通过对活性材 料的选择，发现微硅加入到水泥石后高温下水泥石强度较高，所以选择了 13%的微硅加入 到水泥浆中，并辅以早强激活剂CK21来加强水泥浆的早期强度，进一步防止水泥石高温下 强度衰退。分散剂我们采用SXY，加量在1.6%即可较好的调节水泥浆的流动性和流变性， 降失水剂采用LT-2，加量在1. 6% 2. 4%即可很好控制水泥浆滤失量，通过不同加量的缓 凝剂SN-2可以调节水泥浆的稠化时间，其加量在1.8%内即可调节稠化时间在150min 200min。通过对各种添加材料的合理选材和量化，可以大大提高水泥的抗压、耐高温性能， 并大大提高水泥的强度，使采用本专利技术施工的油井坚固效果得到明显提高。本专利技术主要用 于稠油油藏的深度油井的施工。具体实施例方式下面对本专利技术作进一步说明。抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，其特征在于，包括硅砂、微硅、分散剂、降失水剂、 早强激活剂和缓凝剂，其质量百分比分别为硅砂占78 %，微硅占13 %，分散剂占1. 6 %，降 失水剂占1. 6 2. 4 %，早强激活剂占3. 2 5%，余量为缓凝剂。微硅含有大量的SiO2,在水泥水化过程中可以起到与硅砂相同的作用，同时这些 物质加入到水泥浆中后可以提高水泥浆的悬浮稳定性，对于水泥浆的综合性能有很大改 善。在相同微硅加量下，加量为47%硅砂的水泥石高温养护后强度最高，因此硅砂的含量为 78%最优。由于原浆水泥石在高温下强度衰退显著，温度越高水泥石强度衰退幅度越大，且 衰退速度也越快，时间越长，水泥石抗压强度衰退幅度越大。温度超过300°C后，水泥石养护 三天后强度低至3MPa。加入硅砂可以抑制水泥石在高温下的强度衰退，加入硅砂后降低了 水泥浆中的C/S摩尔比，使得水泥水化后生成的Ca(OH)2与硅砂中的活性S^2反应生成了 强度较高的纤维状水化硅酸钙，这些纤维状水化硅酸钙物质可以支撑水泥石在高温下的强 度稳定。硅砂粒径、硅砂加量对水泥浆的强度及其衰退速度也具有明显效果。大颗粒砂在 50°C下候凝时早期强度低，硅酸钙凝胶发育差；而粒径较大的硅砂加入水泥浆中形成的水 泥石在超过观0°C以上的温度下强度衰退非常明显，如80目、120目的硅砂在^(TC下养护 三天后强度只有3 lOMPa，所以对于高温蒸汽吞吐的固井水泥浆，我们选择粒径较小的硅 砂作为高温强度稳定剂。研究过程中我们使用含80%通过200目筛网、其余介于160目到200目的硅砂，这个粒径下的硅砂加入水泥浆中由于其比表面积较大，反应活性高，能在高 温下与水泥石中的水化物质迅速发生反应形成一些晶形较好的水合物。硅砂加量同样也是 影响水泥石高温下强度稳定的重要因素，温度稍低时，比如120°C 160°C范围内，加量可 以选择在25% 35%左右，对于高温蒸汽下，加量应该更加大。通过在高温下对不同加量 的水泥石进行高温养护实验发现，加量在75% 80%的水泥石在高温养护后水泥石强度 最高，超过80 %后强度并不继续升高，所以我们选择加量78 %的硅砂作为抗高温蒸汽吞吐 水泥浆的强度稳定剂。 微硅具有很强的反应活性，并且其中含有活性SiO2,高温下可以起到稳定强度的 作用。通过对一系列微硅和珍珠岩加量的考查，微硅根据硅砂加量选择13 %，水泥浆不仅常 规性能良好，而且水泥石在高温下养护后强度仍较高。权利要求1.抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，其特征在于，包括硅砂、微硅、分散剂、降失水剂、早 强激活剂和缓凝剂，其质量百分比分别为硅砂占78 %，微硅占13 %，分散剂占1. 6 %，降失 水剂占1. 6 2. 4 %，早强激活剂占3. 2 5 %，余量为缓凝剂。2.根据权利要求1所述的抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，其特征在于，所述缓凝剂为 H-I和PN的混合缓凝剂。3.根据权利要求1所述的抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，其特征在于，所述降失水剂 为 LT-2。4.根据权利要求1所述的抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，其特征在于，所述降失水剂 为 SZ1-2。5.根据权利要求1所述的抗高温蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
抗高温蒸汽吞吐水泥浆外掺料，其特征在于，包括硅砂、微硅、分散剂、降失水剂、早强激活剂和缓凝剂，其质量百分比分别为：硅砂占７８％，微硅占１３％，分散剂占１．６％，降失水剂占１．６～２．４％，早强激活剂占３．２～５％，余量为缓凝剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄友华，
申请(专利权)人：武侯区巅峰机电科技研发中心，
类型：发明
国别省市：90