專利名稱：一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗腐蝕、不收縮的固井材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有用于固井的水泥分為兩種 一種是A級油井水泥，另一種是G級油 井水泥。但是這兩種水泥都存在收縮率高，影響固井效果，以及不p腐蝕的缺 陷。在常溫常壓下(20°C、 l.O大氣壓、15天)，A級油井水泥收縮率為3000 XIO-6， G級油井水泥收縮率為2350X10'6;在溫度與壓力耦合下(45°C、 20.0MPa、 15天)，A級油井水泥收縮率為5000X10'6, G級油井水泥收縮率 為4710X1(T6。收縮是引起水泥基材料早期開裂的主要原因，特別是在井下溫 度與壓力耦合作用下，直接破壞水泥環(huán)的封閉作用，從而影響固井質(zhì)量。
A級油井水泥和G級油井水泥均是由硅酸鹽熟料[硅酸三鈣(化學(xué)式 3CaOSi02)、硅酸二鈣(化學(xué)式2Ca0Si02)、鋁酸三#5 (化學(xué)式3CaOAl203)、 鐵鋁酸四鈣(化學(xué)式4CaOAl203'Fe203)]四種礦物組成。水泥石在含有一定 礦化度的地下水和注采液的作用下，水泥石易遭受不同程度的腐蝕和破壞。通
過對地層水質(zhì)檢驗發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)富含對水泥石具有強腐蝕作用的離子成份(cr、
S042_、 HC(V等)，這些腐蝕性介質(zhì)會引起水泥環(huán)逐漸腐蝕，隨后導(dǎo)致套管腐 蝕破壞，降低油井使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有方法固井水泥存在因為收縮率高影響固井效果及抗 腐蝕效果差的缺陷，而提供一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥及其制備方法。
本發(fā)明抗腐蝕、不收縮的固井水泥按照重量份數(shù)是由60-90份的熟料、1~4 份的膨脹劑與10~30份的?；郀t礦渣制成的；所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由 50 60份的硅酸三鈣、16 20份的硅酸二鈣、6-9份的鋁酸三鈣、9 12份的鐵 鋁酸四鈣與4 10份的石膏組成。
本發(fā)明抗腐蝕、不收縮的固井水泥是按照以下方法進(jìn)行制備的按照重量 份數(shù)將10~30份的粒化高爐礦渣與60~90份的熟料分別磨成比表面積為大于320m2 . kg'1的細(xì)粉，再將熟料、礦渣細(xì)粉與1~4份的膨脹劑混合；即得到抗 腐蝕、不收縮的固井水泥；所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由50 60份的硅酸三鈣、 16~20份的硅酸二鈣、6~9份的鋁酸三鈣、9 12份的鐵鋁酸四鈣與4~10份的 石膏組成。
本發(fā)明抗腐蝕、不收縮的固井水泥具有以下優(yōu)點1、抗腐蝕性能好a、 抗?jié)B能力好使用后半個月對水的滲透僅為1980庫倫；b、使用后半個月強度高 達(dá)61.2MPa; c、孔隙率僅為31.07%，更加致密；2、更適用于固井收縮率 低，在使用后三天不收縮，使用后半個月的收縮率僅為90X1(T6。
具體實施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方 式間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式抗腐蝕、不收縮的固井水泥按照重量份數(shù)是
由60 90份的熟料、l-4份的膨脹劑與10 30份的?；郀t礦渣制成的；所述 熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由50-60份的硅酸三鈣、16 20份的硅酸二鈣、6~9份的 鋁酸三鈣、9~12份的鐵鋁酸四鈣與4~10份的石膏組成。
具體實施方式
二本實施方式抗腐蝕、不收縮的固井水泥按照重量份數(shù)是 由70~80份的熟料、2~3份的膨脹劑與15 25份的?；郀t礦渣制成的；所述 熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由52 58份的硅酸三鈣、17 19份的硅酸二鈣、7~8份的 鋁酸三鈣、10~11份的鐵鋁酸四鈣與6~8份的石膏組成。
具體實施方式
三本實施方式抗腐蝕、不收縮的固井水泥按照重量份數(shù)是 由75份的熟料、2.5份的膨脹劑與20份的?；郀t礦渣制成的；所述熟料的 按照質(zhì)量份數(shù)由55份的硅酸三鈣、18份的硅酸二鈣、7.5份的鋁酸三鈣、10.5 份的鐵鋁酸四鈣與7份的石膏組成。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一、二或三的不同點是膨 脹劑為UEA水泥膨脹劑。其它與具體實施方式
一、二或三相同。
本實施方式的UEA水泥膨脹劑由中國建筑材料科學(xué)研究總院提供。
具體實施方式
五本實施方式抗腐蝕、不收縮的固井水泥是按照以下方法 進(jìn)行制備的按照重量份數(shù)將10~30份的?；郀t礦渣與60~90份的熟料分別 磨成比表面積為大于320m2 . kg'1的細(xì)粉，再將熟料、礦渣細(xì)粉與1~4份的膨脹劑混合；即得到抗腐蝕、不收縮的固井水泥；所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由 50 60份的硅酸三鈣、16 20份的硅酸二鈣、6 9份的鋁酸三鈣、9~12份的鐵 鋁酸四鈣與4~10份的石膏組成。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五的不同點是按照重量份 數(shù)是將15~25份的?；郀t礦渣與70~80份的熟料分別磨成比表面積為 330 400m、kg"的細(xì)粉。其它與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
五的不同點是按照重量份 數(shù)是將20份的粒化高爐礦渣與75份的熟料分別磨成比表面積為380m2 . kg" 的細(xì)粉。其它與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
六至七的不同點是再將熟 料、礦渣細(xì)粉與2 3份的膨脹劑混合。其它與具體實施方式
六至七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
六至七的不同點是再將熟 料、礦渣細(xì)粉與2.5份的膨脹劑混合。其它與具體實施方式
六至七相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
八至九的不同點是所述熟 料的按照質(zhì)量份數(shù)由52 58份的硅酸三鈣、17 19份的硅酸二鈣、7~8份的鋁 酸三鈣、10 11份的鐵鋁酸四鈣與6 8份的石膏組成。其它與具體實施方式
八 至九相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
八至九的不同點是所述 熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由55份的硅酸三鈣、18份的硅酸二鈣、7.5份的鋁酸三 鈣、10.5份的鐵鋁酸四鈣與7份的石膏組成。其它與具體實施方式
八至九相同。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
五、六、七、八、九、十 或十一的不同點是膨脹劑為UEA水泥膨脹劑。其它與具體實施方式
五、六、
七、八、九、十或十一相同。
本實施方式的UEA水泥膨脹劑由中國建筑材料科學(xué)研究總院提供。
具體實施方式
十三本實施方式抗腐蝕、不收縮的固井水泥是按照以下方 法進(jìn)行制備的按照重量份數(shù)將15份的?；郀t礦渣與80份的熟料分別磨成 比表面積為350m2 . kg—1的細(xì)粉，再將熟料、礦渣細(xì)粉與3份的膨脹劑混合； 即得到抗腐蝕、不收縮的固井水泥；所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由55份的硅酸 三鈣、18份的硅酸二鈣、7份的鋁酸三鈣、10份的鐵鋁酸四鈣與5份的石膏組成。
將本實施方式制備的抗腐蝕、不收縮的固井水泥做成石塊測試孔隙率為
31.07%，總孔量為0.1991mL/g，孔隙的平均孔徑為21.3nm，而用A級油井水
泥采用相同方法制成石塊孔隙率為34.99%，總孔量為0.2270mL/g，孔隙的平
均孔徑為24.3nm，用G級油井水泥采用相同方法制成石塊孔隙率為35.01%，
總孔量為0.2272mL/g，孔隙的平均孔徑為24.8nm，說明本實施方式制備的抗
腐蝕、不收縮的固井水泥比現(xiàn)有技術(shù)的水泥更加致密。
將本實施方式制備的抗腐蝕、不收縮的固井水泥做成石塊進(jìn)行滲透性測試
(以水為滲透介質(zhì))，并與現(xiàn)有技術(shù)的水泥進(jìn)行對比，對比數(shù)據(jù)如表l所示，
表1的數(shù)據(jù)說明本實施方式制備的水泥比現(xiàn)有技術(shù)的水泥抗?jié)B性能好。
表l水泥石滲透性對比
滲透性(庫倫)l天5天15天
A級油井水泥312031002650
G級油井水泥313031102680
本實施方式制備的水泥307021301980
將本實施方式制備的抗腐蝕、不收縮的固井水泥做成石塊進(jìn)行強度性測
試，并與現(xiàn)有技術(shù)的水泥進(jìn)行對比，對比數(shù)據(jù)如表2所示，表2的數(shù)據(jù)說明本 實施方式制備的水泥比現(xiàn)有技術(shù)的水泥強度高。
表2水泥石強度對比
強度(MPa)l天3天15天
A級油井水泥14.027.242.4
G級油井水泥13.826.841.8
本實施方式制備的水泥18.637.961.2
將本實施方式制備的抗腐蝕、不收縮的固井水泥做成石塊進(jìn)行強度性測
試，并與現(xiàn)有技術(shù)的水泥進(jìn)行對比，對比數(shù)據(jù)如表3所示，表3的數(shù)據(jù)說明本
實施方式制備的水泥比現(xiàn)有技術(shù)的收縮率低，更適用于固井。
表3水泥石收縮率
l天3天15天
A級油井水泥不收縮2180X10—64710 X10—6
G級油井水泥不收縮2060 X1064600 X1(T6
本實施方式制備的水泥不收縮不收縮90X10—6以上實驗數(shù)據(jù)說明，本實施方式制備的抗腐蝕、不收縮的固井水泥抗腐蝕 性能好，更適用于固井。
權(quán)利要求
1、一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥，其特征在于抗腐蝕、不收縮的固井水泥按照重量份數(shù)是由60～90份的熟料、1～4份的膨脹劑與10～30份的?；郀t礦渣制成的；所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由50～60份的硅酸三鈣、16～20份的硅酸二鈣、9～12份的鐵鋁酸四鈣與4～10份的石膏組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥，其特征在于 抗腐蝕、不收縮的固井水泥按照重量份數(shù)是由70 80份的熟料、2~3份的膨脹 劑與15~25份的粒化高爐礦渣制成的;所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由52~58份的 硅酸三鈣、17 19份的硅酸二鈣、7-8份的鋁酸三鈣、10 11份的鐵鋁酸四鈣 與6 8份的石膏組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥，其特征在于 抗腐蝕、不收縮的固井水泥按照重量份數(shù)是由75份的熟料、2.5份的膨脹劑與 20份的?；郀t礦渣制成的；所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由55份的硅酸三f!、 18份的硅酸二鈣、7.5份的鋁酸三鈣、10.5份的鐵鋁酸四鈣與7份的石膏組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥，其特 征在于膨脹劑為UEA水泥膨脹劑。
5、 一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥的制備方法，其特征在于抗腐蝕、不 收縮的固井水泥是按照以下方法進(jìn)行制備的按照重量份數(shù)將10-30份的?；?高爐礦渣與60~90份的熟料分別磨成比表面積為大于320m2 . kg"的細(xì)粉，再 將熟料、礦渣細(xì)粉與l-4份的膨脹劑混合；即得到抗腐蝕、不收縮的固井水泥； 所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由50-60份的硅酸三鈣、16~20份的硅酸二鈣、6~9 份的鋁酸三鈣、9~12份的鐵鋁酸四銬與4~10份的石膏組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥的制備方法， 其特征在于按照重量份數(shù)是將15-25份的?；郀t礦渣與70 80份的熟料分別 磨成比表面積為330 400m2 . kg'1的細(xì)粉。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥的制備方法， 其特征在于按照重量份數(shù)是將20份的?；郀t礦渣與75份的熟料分別磨成比 表面積為380m2 . kg'1的細(xì)粉。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥的制備方法，其特征在于再將熟料、礦渣細(xì)粉與2~3份的膨脹劑混合。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥的制備方法， 其特征在于所述熟料的按照質(zhì)量份數(shù)由55份的硅酸三鈣、18份的硅酸二鈣、 7.5份的鋁酸三鈣、10.5份的鐵鋁酸四鈣與7份的石膏組成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5、 6、 7、 8或9所述的一種抗腐蝕、不收縮的固井水 泥的制備方法，其特征在于膨脹劑為UEA水泥膨脹劑。
全文摘要
一種抗腐蝕、不收縮的固井水泥及其制備方法，它涉及了一種抗腐蝕、不收縮的固井材料及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有方法固井水泥存在因為收縮率高影響固井效果及抗腐蝕效果差的缺陷。本發(fā)明抗腐蝕、不收縮的固井水泥是由熟料、膨脹劑與?；郀t礦渣制成的。它是按照以下方法進(jìn)行制備的將粒化高爐礦渣與熟料分別磨成細(xì)粉，再將熟料、礦渣細(xì)粉與膨脹劑混合；即得到抗腐蝕、不收縮的固井水泥。本發(fā)明抗腐蝕、不收縮的固井水泥具有抗腐蝕性能好與收縮率低的優(yōu)點。
文檔編號C04B7/153GK101555105SQ20091007176
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者楊子文, 隋金柱 申請人:哈爾濱金建偉業(yè)科技發(fā)展有限公司;哈爾濱太行興隆水泥有限公司