CN108048059A - 油井水泥用防气窜剂制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油井水泥用防气窜剂制备方法，包括以下步骤：S1、将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎待用；S2、将高锰酸钾倒入洒水桶内，加入50～60℃的热水并充分搅拌使高锰酸钾完全溶解；S3、将超细铝粉倒入搅拌混料机内，将洒水桶内的高锰酸钾溶液均匀地倒在超细铝粉上，并持续搅拌混合10～15分钟，让超细铝粉表面发生以下氧化钝化反应：

Description

油井水泥用防气窜剂制备方法
技术领域
本发明涉及油田完井技术固井领域所用的水泥外加剂，特别涉及一种油井水泥用防气窜剂制备方法。
背景技术
固井作业是油气井钻井工程中最重要的环节之一，其主要目的是封隔井眼内的油层、气层和水层，保护油气井套管、增加油气井寿命以及提高油气产量。油井水泥用防气窜剂产品是一种新型油气井固井水泥外加剂，它在水泥浆和井下温度的作用下会产生气体，以微小的气泡均匀分布在水泥浆体系内。微小气泡产生的膨胀压力补偿了水泥浆“失重”时的压力损失，并提高套管与井壁的胶结效果，从而达到防止环空气窜或其它流体窜的目的。
油井水泥用防气窜剂产品为灰黄色干粉，不溶于水，使用时可按设计量与水泥混拌均匀使用。为了适应国内外油田的各种复杂的井况固井需要，我国相应研制了一系列的水泥外加剂，水泥外加剂已初步形成系列。我国外加剂的研究和应用日益增强，外加剂作用机理研究日益深入，有机合成技术迅速提高,通过对聚合物外加剂的研究，提高了降失水剂的耐温性和抗盐性，减少了其在低温下的缓凝作用，防气窜剂的应用，提高了配制浆体的相容性和沉降稳定性，大大提高了高温高压、活跃油气水层、长封固段等复杂井况条件下的固井质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种与常用油井水泥外加剂相容性好，浆体稳定性好，防气窜能力强，可减小水泥环体积收缩，改善水泥环与套管、地层间的胶结情况的水泥石的油井水泥用防气窜剂制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：油井水泥用防气窜剂制备方法，包括以下步骤：
S1、将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎待用；
S2、将高锰酸钾倒入洒水桶内，加入50～60℃的热水并充分搅拌使高锰酸钾完全溶解；
S3、将超细铝粉倒入搅拌混料机内，将洒水桶内的高锰酸钾溶液均匀地倒在超细铝粉上，然后持续搅拌混合10～15分钟，让超细铝粉表面发生以下氧化钝化反应： 此反应的原理是：在50～60℃的温度时，高锰酸钾溶于水，但是并未达到受热分解的温度；在超细铝粉倒入搅拌混料机内搅拌过程中加入高锰酸钾溶液，然后对混合物继续进行搅拌，由于摩擦作用，混合物会发热，导致搅拌混料机内温度升高(温度最高可超过300℃)。此时，高锰酸钾受热分解产生氧气，氧气与超细铝粉混合促成超细铝粉表面发生氧化钝化反应；
S4、向S3的反应混合物中加入粉煤灰并搅拌均匀；如果持续搅拌反应混合物，温度持续升高，危险性比较大，不易操作，并且可能导致超细铝粉表面氧化钝化过度，影响质量，因此搅拌10～15分钟后加入粉煤灰，既能够分散超细铝粉的继续反应，也可以阻止温度继续升高；加入粉煤灰搅拌后的温度大概为70～85℃；
S5、将步骤S4得到的混合物过筛，然后装入烘盘，放入烘房烘干；
S6、将烘干的混合物、碳酸钙、硅锰粉、硅藻土倒入混料机内，搅拌混合30～40分钟。
进一步地，所述水、高锰酸钾、超细铝粉、粉煤灰、碳酸钙、硅锰粉和硅藻土的重量分数分别为：水7～10、高锰酸钾0.2～0.4、超细铝粉250～300、粉煤灰250～300、碳酸钙180～200、硅锰粉120～150、硅藻土70～100。粉煤灰、碳酸钙、硅锰粉、硅藻土都是油井水泥使用的单一的添加剂，混合搭配，能够均匀分散氧化钝化铝粉，增加防气窜效果。
进一步地，所述步骤S1具体实现方法为：将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎，然后用孔径0.8～1毫米的筛网筛除大颗粒碎末。
进一步地，所述超细铝粉为粒度300目以上的铝粉。
进一步地，所述步骤S5中过筛使用的筛网孔径为0.8～1毫米。
本发明的有益效果是：油井水泥用防气窜剂与常用油井水泥外加剂相容性好，浆体稳定性好，防气窜能力强，可减小水泥环体积收缩，改善水泥环与套管、地层间的胶结情况，添加本产品后的水泥石强度和抗渗透率均优于未加本产品的水泥石；使用粉煤灰、碳酸钙、硅锰粉等多种添加剂，混合搭配能够均匀分散氧化钝化铝粉，增加防气窜效果。
具体实施方式
油井水泥用防气窜剂产品是油气井固井工程使用的一种添加剂，由超细钝化氧化改性铝粉、粉煤灰、碳酸钙、硅锰粉、硅藻土、高锰酸钾等组成。
实施例1
本发明提供一种油井水泥用防气窜剂制备方法，包括以下步骤：
S1、将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎，然后用孔径0.8毫米的筛网筛除大颗粒碎末；原料的重量分数分别为：碳酸钙180、硅锰粉120、硅藻土70；
S2、将重量分数为0.2的高锰酸钾倒入洒水桶内，加入50℃的热水并充分搅拌使高锰酸钾完全溶解，水的重量分数为7；
S3、将重量份数为250的超细铝粉倒入搅拌混料机内，将洒水桶内的高锰酸钾溶液均匀地倒在超细铝粉上，并持续搅拌混合10分钟，让超细铝粉表面发生以下氧化钝化反应：
S4、向S3的反应混合物中加入重量份数为250的粉煤灰并搅拌均匀；
S5、将步骤S4得到的混合物使用孔径为0.8毫米的筛网过筛，然后装入烘盘，放入烘房烘干；
S6、将烘干的混合物、碳酸钙、硅锰粉、硅藻土倒入混料机内，搅拌混合30分钟。
进一步地，所述超细铝粉为粒度300目以上的铝粉。
实施例2
本发明提供一种油井水泥用防气窜剂制备方法，包括以下步骤：
S1、将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎，然后用孔径1毫米的筛网筛除大颗粒碎末；原料的重量分数分别为：碳酸钙200、硅锰粉150、硅藻土100；
S2、将重量分数0.4的高锰酸钾倒入洒水桶内，加入60℃的热水并充分搅拌使高锰酸钾完全溶解，水的重量分数为10；
S3、将重量份数为300的超细铝粉倒入搅拌混料机内，将洒水桶内的高锰酸钾溶液均匀地倒在超细铝粉上，并持续搅拌混合15分钟，让超细铝粉表面发生以下氧化钝化反应：
S4、向S3的反应混合物中加入重量份数为300的粉煤灰并搅拌均匀；
S5、将步骤S4得到的混合物使用孔径为1毫米的筛网过筛，然后装入烘盘，放入烘房烘干；
S6、将烘干的混合物、碳酸钙、硅锰粉、硅藻土倒入混料机内，搅拌混合40分钟。
实施例3
本发明提供一种油井水泥用防气窜剂制备方法，包括以下步骤：
S1、将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎，然后用孔径0.9毫米的筛网筛除大颗粒碎末；原料的重量分数分别为：碳酸钙190、硅锰粉130、硅藻土80；
S2、将重量分数0.3的高锰酸钾倒入洒水桶内，加入55℃的热水并充分搅拌使高锰酸钾完全溶解，水的重量分数为8；
S3、将重量份数为270的超细铝粉倒入搅拌混料机内，将洒水桶内的高锰酸钾溶液均匀地倒在超细铝粉上，并持续搅拌混合12分钟，让超细铝粉表面发生以下氧化钝化反应：
S4、向S3的反应混合物中加入重量份数为275的粉煤灰并搅拌均匀；
S5、将步骤S4得到的混合物使用孔径为0.9毫米的筛网过筛，然后装入烘盘，放入烘房烘干；
S6、将烘干的混合物、碳酸钙、硅锰粉、硅藻土倒入混料机内，搅拌混合35分钟。
实施例4
本发明提供一种油井水泥用防气窜剂制备方法，包括以下步骤：
S1、将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎，然后用孔径0.9毫米的筛网筛除大颗粒碎末；原料的重量分数分别为：碳酸钙195、硅锰粉140、硅藻土90；
S2、将重量分数0.35的高锰酸钾倒入洒水桶内，加入57℃的热水并充分搅拌使高锰酸钾完全溶解，水的重量分数为9；
S3、将重量份数为285的超细铝粉倒入搅拌混料机内，将洒水桶内的高锰酸钾溶液均匀地倒在超细铝粉上，并持续搅拌混合14分钟，让超细铝粉表面发生以下氧化钝化反应：
S4、向S3的反应混合物中加入重量份数为290的粉煤灰并搅拌均匀；
S5、将步骤S4得到的混合物使用孔径为0.9毫米的筛网过筛，然后装入烘盘，放入烘房烘干；
S6、将烘干的混合物、碳酸钙、硅锰粉、硅藻土倒入混料机内，搅拌混合38分钟。
油井水泥用防气窜剂产品推荐加量：水泥(干)重的0.3～3％。
油井水泥用防气窜剂产品包装：净重25kg/袋，外层三合一牛皮纸复合袋或塑料编织袋，内层聚乙烯薄膜袋。
油井水泥用防气窜剂产品质量：符合企业标准Q/91510108201913228R·5－2017
油井水泥用防气窜剂产品质量指标：
项目 指标
发气量，ml/g≥ 250
初发时间，min≥ 50
筛余物，％≤ 5
水分质量分数，％≤ 2
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.油井水泥用防气窜剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎待用；
S2、将高锰酸钾倒入洒水桶内，加入50～60℃的热水并充分搅拌使高锰酸钾完全溶解；
S3、将超细铝粉倒入搅拌混料机内，将洒水桶内的高锰酸钾溶液均匀地倒在超细铝粉上，并持续搅拌混合10～15分钟，让超细铝粉表面发生以下氧化钝化反应：
S4、向S3的反应混合物中加入粉煤灰并搅拌均匀；
S5、将步骤S4得到的混合物过筛，然后装入烘盘，放入烘房烘干；
S6、将烘干的混合物、碳酸钙、硅锰粉、硅藻土倒入混料机内，搅拌混合30～40分钟。
2.根据权利要求1所述的油井水泥用防气窜剂制备方法，其特征在于，所述水、高锰酸钾、超细铝粉、粉煤灰、碳酸钙、硅锰粉和硅藻土的重量分数分别为：水7～10、高锰酸钾0.2～0.4、超细铝粉250～300、粉煤灰250～300、碳酸钙180～200、硅锰粉120～150、硅藻土70～100。
3.根据权利要求1所述的油井水泥用防气窜剂制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体实现方法为：将碳酸钙、硅锰粉、硅藻土分别用粉碎机粉碎，然后用孔径0.8～1毫米的筛网筛除大颗粒碎末。
4.根据权利要求1所述的油井水泥用防气窜剂制备方法，其特征在于，所述超细铝粉为粒度300目以上的铝粉。
5.根据权利要求1所述的油井水泥用防气窜剂制备方法，其特征在于，所述步骤S5中过筛使用的筛网孔径为0.8～1毫米。
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