CN102070307A - 油井防砂水泥 - Google Patents

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黄泰东
李洪元
顾显林
张钧胜
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SHANDONG HUAYIN SPECIAL CEMENT CO Ltd
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Abstract

本发明涉及一种油井防砂水泥。现有油井防砂材料或成本高、或机械强度差。为此，该水泥为硫铝酸盐水泥，其颗粒直径在210μm～500μm之间，且最小颗粒直径与最大颗粒直径相差不超过150μm。本发明还涉及油井防砂水泥的使用方法，包括下述步聚：1)将前述油井防砂水泥与等重的水均匀混合成水泥浆；2)将水泥浆注入配用油井，经24小时固化后，即可滤砂采油。本发明油井防砂水泥组份单一、粒径大小相差不超过150μm，故而具有混合要求不高、渗透率高、并且凝固后强度高的优点，可用于地表下、水表下、井下堵砂排油、排水、排气等堵固体排流体工程。

Description

油井防砂水泥
技术领域
本发明涉及一种油井防砂水泥。
背景技术
我国某些油田油层结构疏松，加之原油稠度高，为了多出油，人们通过水井往油层注水(或注入其它热的流体)驱赶原油流出地表。由于原油稠度高，在原油和水(或其它流体)流出地表的同时，地层中胶结疏松的砂粒也随之流出。此种砂粒硬度较大极易磨损、损坏井下及井口装置。
人们想尽办法将此种砂粒滞留于地层之中，通用的技术是将涂有树脂的石英砂(涂覆石英砂)注入井下在一定的温度下经过一段的时间，涂有树脂的石英砂发生固化胶结，达到堵砂出油的目的。此技术的缺点是以有机高分子材料为胶结的主体材料，成本费用高。
2002年4月17日公开的、公开号为CN 1344775A的中国发明专利申请公开了一种“油井防砂材料”，由硫铝酸盐水泥、纤维、耦联剂、分散剂与水混制而成。但这种材料不能形成有效间隙，滤砂阻力大。
2009年8月19日公开的、公开号为CN 101508890A的中国发明专利申请公开了一种“油田开发用双效胶结砂”，该油田开发用双效胶结砂由颗粒粒径为0.2-0.15mm的硫铝酸盐和铁铝酸盐熟料、烧结陶粒、石英砂复配而成，其中按重量百分比硫铝酸盐和铁铝酸盐熟料为60～80％，烧结陶粒为总量的10％～20％，石英砂为总量的10％～20％。
该发明成份组成多样，且比重各不相同，烧结陶粒、石英砂相互之间没有粘接性，均匀混合要求高。小颗粒(主要指粒径小于0.5mm)集中的部位凝固后无法形成有效间隙；大颗粒(主要指粒径大于1mm)集中的部位凝固后强度差。
现有技术存在这样的偏见：颗径大于65μm的水泥颗粒水化很慢，对强度贡献很小，而过大的粗颗粒即使到28天也不能完全水化，同样对提高混凝土28天及长期强度不利。所以水泥要保持足够强度，必须含有一定量的小于65μm颗径的细颗粒水泥。
“目前比较公认的水泥最佳性能的颗粒级配为：3-32μm颗粒总量不能低于65％，＜3μm细颗粒不要超过10％，＞65μm颗粒最好为零，＜1μm颗粒最好没有。.....＞65μm的颗粒水化很慢，对28天强度贡献很小。”
“而过大的粗颗粒(如30-60μm以上的水泥颗粒)即使到28天也不能完全水化，同样对提高混凝土28天及长期强度不利。”
——分别摘自《从混凝土角度谈水泥生产》P170，P176，化学工业出版社出版，2007年10月北京第1版第1次印刷，ISBN978-7-122-01190-9。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种成本低、强度高的油井防砂水泥。
为解决上述技术问题，本发明油井防砂水泥为硫铝酸盐水泥，其颗粒直径在210μm～500μm之间，且最小颗粒直径与最大颗粒直径相差不超过150μm。如此设计，本发明油井防砂水泥成份单一，不含烧结陶粒、石英砂等无粘接性的骨架材料，混合均一性要求不高，且颗粒粒径接近，凝固后间隙大，渗透率高。
作为优化，所述硫铝酸盐水泥由硫铝酸盐熟料经破碎、粉磨、筛分后制成。
作为优化，筛分时，使用美国标准筛(ASTM)45目筛筛除大颗粒，使用美国标准筛(ASTM)70目筛筛除小颗粒。如此设计，所得产品颗粒直径在210μm～355μm之间。
作为优化，筛分时，使用美国标准筛(ASTM)35目筛筛除大颗粒，使用美国标准筛(ASTM)45目筛筛除小颗粒。如此设计，所得产品颗粒直径在355μm～500μm之间。
本发明油井防砂水泥的使用方法包括下述步聚：1)、将权利要求1所述的油井防砂水泥与等重的水均匀混合成水泥浆，使用时，还可根据油井的实际情况，添加适量外加剂如：缓凝剂、降失水剂、减阻剂等，外加剂的选择及用量控制为本领域普通技术人员所公知，故略。
2)、将水泥浆注入配用油井，经24小时固化后，即可滤砂采油。
所述硫铝酸盐水泥经窑炉煅烧而成，煅烧后颗粒各化学成分重量百分比为：CaO：38.0-44.0％；SiO2：8.0-13.0％；Al2O3：28.0-33.0％；Fe2O3：3.0-6.0％；SO3：6.0-12.0％。在破碎、粉磨、筛选的过程中不掺入外掺物。
本发明油井防砂水泥组份单一、粒径大小相差不超过150μm，故而具有混合要求不高、渗透率高、并且凝固后强度高的优点，可用于地表下、水表下、井下堵砂排油、排水、排气等堵固体排流体工程。
具体实施方式
实施例1：取硫铝酸盐熟料500千克，经破碎、粉磨后，使用美国标准筛(ASTM)45目筛筛除大颗粒，使用美国标准筛(ASTM)70目筛筛除小颗粒，得颗粒直径在210μm～355μm之间的油井防砂水泥I。
实施例2：取硫铝酸盐熟料500千克，经破碎、粉磨后，使用美国标准筛(ASTM)35目筛筛除大颗粒，使用美国标准筛(ASTM)45目筛筛除小颗粒，得颗粒直径在355μm～500μm之间的油井防砂水泥II。
强度对比实验：
分别取相同重量的油井防砂水泥I、II以及背景技术中所述“油井防砂材料”和“油田开发用双效胶结砂”，加适量水，在相同的条件下养护固化，比较其抗折强度，得下表：
表1  本油井防砂水泥与现有同类产品的物理性能对比养护温度：50℃，养护压力：常压
Figure B2009102302734D0000041
通过上表，可以看出，本油井防砂水泥凝结后表现出了较高机械强度高，且养护方便。因其原料为常见的硫铝酸盐水泥，故而成本低，其购入成本和施工成本仅为同类现有产品成本的一半。
表2  两种防砂材料成本对照表
Figure B2009102302734D0000051

Claims (5)

1.一种油井防砂水泥，其特征在于：该水泥为硫铝酸盐水泥，其颗粒直径在210μm～500μm之间，且最小颗粒直径与最大颗粒直径相差不超过150μm。
2.权利要求1所述油井防砂水泥，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥由硫铝酸盐熟料经破碎、粉磨、筛分后制成。
3.权利要求2所述油井防砂水泥，其特征在于：筛分时，使用美国标准筛45目筛筛除大颗粒，使用美国标准筛70目筛筛除小颗粒。
4.权利要求2所述油井防砂水泥，其特征在于：筛分时，使用美国标准筛35目筛筛除大颗粒，使用美国标准筛45目筛筛除小颗粒。
5.权利要求1所述油井防砂水泥的使用方法，包括下述步聚：1)、将权利要求1所述的油井防砂水泥与等重的水均匀混合成水泥浆；2)、将水泥浆注入配用油井，经24小时固化后，即可滤砂采油。
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张纪双: "孤岛油田低温油藏防砂技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

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