CN110846008A - 一种油井水泥减轻外掺料 - Google Patents

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Abstract

一种油井水泥减轻外掺料，由以下重量份的原料组成：玻化微珠18.7～23.6份；矿渣65～70份；微硅粉6～10份；激活剂2～3份；分散剂0.1～1份；聚乙烯醇0.1～0.6份；羟乙基羟本茎纤维素0.05～0.3份；瓜尔胶0.1～0.5份；硼砂0.02～0.05份；淀粉0.1～0.3份。该油井水泥及其减轻外掺料，极大方便了油井注水泥前的水泥混配问题。同时兼顾了油井水泥的初始稠度，稠化时间，流变性，析水，水泥石强度，稠化曲线，失水等多项技术指标。同时，降低工人劳动强度及低密度水泥浆的单方成本，使得原来现场复杂的混配方法变得简单快捷。

Description

一种油井水泥减轻外掺料
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种油井水泥减轻外掺料。
背景技术
油气井注油井水泥俗称(固井)是一门多学科组成的应用科学，包括地质，石油机械，化学，流体力学等学科，解决中心问题是提高井壁与套管间的密封质量。在注油井水泥过程中会遇到薄弱地层，其在注油井水泥的过程中，油井水泥浆浆静柱压力过高会使薄弱的地层破裂，而引起井漏，造成固井失败。
现有的低密度油井水泥浆是在油井水泥中加入粘土，硅酸钠类硬沥青，粉煤灰，漂珠及空心微珠等，与油井水泥混配后，在一定的水灰比下，制成低密度油井水泥浆。上述方法会出现水灰比过大，油井水泥石强度低。使用不同密度油井水泥浆时，现场或混拌基地混配困难，油井水泥浆浆体不稳定，固井过程中油井水泥浆密度不容易控制，批量混配油井水泥复杂，不适合同区域同区块固井对油井水泥浆密度要求。
经对公开专利进行检索，发现与本技术方案最相关的如下专利文献：
多支链聚烷撑二醇系聚合物制造方法(CN102149747B)公开了油井水泥外掺料本发明提供在各种用途、特别是油井水泥外掺料用途中有用的多支链聚烷撑二醇系聚合物；使用该聚合物的分散剂、油井水泥外掺料和油井水泥组合物；或作为该聚合物的原料等有用的含聚烷撑二醇链的硫醇化合物；能够简便、高效、而且低成本地制造这些多支链聚烷撑二醇系聚合物或含聚烷撑二醇链的硫醇化合物的制造方法。一种多支链聚烷撑二醇系聚合物，其为含有聚烷撑二醇链、且具有多支链结构的聚合物，该聚合物具有以下结构：聚烷撑二醇链与具有3个以上活性氢的化合物的残基键合，且该聚烷撑二醇链的至少一个其他末端上的末端氧原子与含有来自乙烯基系单体成分的结构单元的聚合物的主链末端直接键合，或介由有机残基键合。
通过对上述公开专利文献的对比分析，申请人认为，本申请与上述对比文件的原料、配比及实现功能方面均不相同，经分析上述专利不影响本申请的新颖性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种油井水泥减轻外掺料，该油井水泥减轻外掺料，极大方便了油井注油井水泥前的油井水泥混配问题。同时兼顾了油井水泥的初始稠度，稠化时间，流变性，析水，油井水泥石强度，稠化曲线，失水等多项技术指标，并且降低工人劳动强度及低密度油井水泥浆的单方成本，使得原来现场复杂的混配方法变得简单快捷。
一种油井水泥减轻外掺料，由以下重量份的原料组成：
Figure BDA0002318875210000021
而且，玻化微珠优选的重量份数为22份，且玻化微珠的结构优选为内部多孔，表面玻化封闭，呈球状细径颗粒结构；所述矿渣优选的重量份数为70份，且矿渣需经干燥，球磨加工；所述微硅粉优选的重量份数为8份；所述分散剂优选的重量份数为0.1份；所述激活剂优选的重量份数为2.8份，该激活剂优选的主要成分为元明粉及偏硅酸钠；所述聚乙烯醇优选的重量份数为0.3份；所述羧甲基羟乙基纤维素优选的重量份数为0.2份；所述瓜尔胶优选的重量份数为0.3份；所述硼砂优选的重量份数为0.03份；所述淀粉优选的重量份数为0.1份。
本发明的优点和技术效果是：
本发明的一种油井水泥减轻外掺料，该减轻外掺料集减轻材料，增强材料，抗悬浮材料，减阻材料，缓凝材料于一体，组成密度相对稳定的减轻外掺材料，在实际使用过程中，按照油井水泥不同的比例与油井水泥混配，按照不同的水灰比，制成不同密度的油井水泥浆体系，极大方便了油井注油井水泥前的油井水泥混配问题。同时兼顾了油井水泥的初始稠度，稠化时间，流变性，析水，油井水泥石强度，稠化曲线，失水等多项技术指标。同时，降低工人劳动强度及低密度油井水泥浆的单方成本，使得原来现场复杂的混配方法变得简单快捷。
附图说明
图1为本发明中密度为1.35g/cm3油井水泥的实验数据参照图；
图2为本发明中密度为1.50g/cm3油井水泥的实验数据参照图；
图3为本发明中密度为1.60g/cm3油井水泥的实验数据参照图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
一种油井水泥减轻外掺料，由以下重量份的原料组成：
而且，玻化微珠优选的重量份数为22份，且玻化微珠的结构优选为内部多孔，表面玻化封闭，呈球状细径颗粒结构；所述矿渣优选的重量份数为70份，且矿渣需经干燥，球磨加工；所述微硅粉优选的重量份数为8份；所述分散剂优选的重量份数为0.1份；所述激活剂优选的重量份数为2.8份，该激活剂优选的主要成分为元明粉及偏硅酸钠；所述聚乙烯醇优选的重量份数为0.3份；所述羧甲基羟乙基纤维素优选的重量份数为0.2份；所述瓜尔胶优选的重量份数为0.3份；所述硼砂优选的重量份数为0.03份；所述淀粉优选的重量份数为0.1份。
为更清楚的说明本发明的具体实施方式，下面提供一种实例：
本发明的最优化重量配比为：玻化微珠22份、矿渣70份、微硅粉8份、激活剂2.8份、分散剂0.1份、聚乙烯醇0.3份、纤维素0.2份、瓜尔胶0.3份、硼砂0.03份、淀粉0.1份。
在上述配方中
1、玻化微珠：玻化微珠是一种酸性玻璃质溶岩矿物质，经过特殊技术处理和生产工艺加工成内部多孔，表面玻化封闭，呈球状细径颗粒，是一种高性能的新型轻质材料。作用降低油井水泥浆密度。
2、矿渣：矿渣粉是粒化高炉的副产物，经干燥，球磨加工形成。作用改善油井水泥石的微观结构，使油井水泥浆体间的空隙率明显下降，强化了集料界面的粘结力，减少水化热，提高低密度油井水泥石强度，稳定其它指标。
3、微硅粉：微硅粉是锑合金在冶炼硅铁和工业硅时矿热电炉内产生大量挥发性很强的二氧化硅和硫气体，排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成，是大工业冶炼中的副产物。其是比表面积大，活性很高的火山灰物质。可显著提高抗压，抗折抗渗防腐抗冲击及耐磨性能。具有保水，防止离析降低泵送阻力，降低油井水泥密度，稳定浆体，起到颗粒极配作用。
4、激活剂：主要成分为元明粉及偏硅酸钠等。作用激活矿渣，油井水泥的活成份，使得油井水泥石早期及中期强度发展快。
5、聚乙烯醇：工业生产聚乙烯树脂。其水溶液有很好的粘结性和成膜性。在注油井水泥过程中形成保护膜，降低其失水量。
6、硼砂：也称十水四硼酸钠，与聚乙烯醇配合，在一定温度压力下在井壁及套管界面形成致密保护膜，降低失水量，是成膜的诱发剂。
7、纤维素：羧甲基羟乙基纤维素是一种水溶性纤维素醚，具有较高的水合粘接能力，和在悬浮固体上具有好的絮凝作用。使得低密度油井水泥浆在一定温度时保持一定的粘度，克服浆体分层现象。
8、瓜尔胶：在水基溶液中能产生极高的粘度，是浆体增稠剂。其能保持低密度油井水泥浆低温状态时浆体粘度。
9、淀粉：可溶性淀粉是经过轻度酸或碱处理的淀粉，其淀粉溶液热时有良好的流动性，冷凝时能形成坚柔的凝胶。利用其特性能够增加油井水泥浆低密度油井水泥浆稠化时间及油井水泥石的韧性。
10、减阻剂：阻止油井水泥浆水化过程，增加其流变性，降低油井水泥浆施工时的泵送压力。
另外，采用本发明优选的，混合有减轻外掺料的油井水泥浆，主要包括以下三种配比密度：
(1)充分混合后的油井水泥将密度为1.60g/cm3时：
油井水泥100份，减轻外掺料25份，水灰比0.6；
优选的，油井水泥400g，减轻外掺料100g，水300g；
(2)充分混合后的油井水泥将密度为1.50g/cm3时：
油井水泥100份，减轻外掺料50份，水灰比0.6；
优选的，油井水泥400g，减轻外掺料200g，水360g；
(3)充分混合后的油井水泥将密度为1.35g/cm3时：
油井水泥100份，减轻外掺料100份，水灰比0.8；
优选的，油井水泥400g，减轻外掺料400g，水640g；
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种油井水泥减轻外掺料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
Figure FDA0002318875200000011
2.根据权利要求1所述的一种油井水泥减轻外掺料，其特征在于：所述玻化微珠优选的重量份数为22份，且玻化微珠的结构优选为内部多孔，表面玻化封闭，呈球状细径颗粒结构；所述矿渣优选的重量份数为70份，且矿渣需经干燥，球磨加工；所述微硅粉优选的重量份数为8份；所述分散剂优选的重量份数为0.1份；所述激活剂优选的重量份数为2.8份，该激活剂优选的主要成分为元明粉及偏硅酸钠；所述聚乙烯醇优选的重量份数为0.3份；所述羧甲基羟乙基纤维素优选的重量份数为0.2份；所述瓜尔胶优选的重量份数为0.3份；所述硼砂优选的重量份数为0.03份；所述淀粉优选的重量份数为0.1份。
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