专利名称：抗腐蚀水泥体系及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于建材领域，具体涉及一种抗腐蚀水泥体系及其应用。
背景技术：
全世界各大产油国几乎都含有硫化氢(H2S)气藏，据统计，美国南得克萨斯气田的 硫化氢含量高达98%，加拿大阿尔伯达的气田硫化氢含量为81%，俄罗斯、伊朗、法国等国 都有不同硫化氢含量的气田。因此，含硫化氢气藏的开发已成为天然气开采的重要组成部 分。我国也有不少气田都含有硫化氢气体，部分气田含量极高，如川东卧龙河气田三迭 系气藏最高硫化氢含量达32 % (493g/m3)，河北赵南庄气田硫化氢含量达92 %。还有一些 气田不仅压3含量较高，还含有(X)2等气体。吐3溶于水形成弱酸，对金属的腐蚀有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开 裂。氢脆破坏往往造成井下管柱的突然断落，地面管汇和仪表的爆破、井口装置的破坏，甚 至发生严重的井喷失控或着火事故。能加速非金属材料的老化，并对钻井液造成污染， 在对含的气田进行勘探和开发时均应使用特殊的抗硫管材。H2S对固井用水泥腐蚀严重，油井使用寿命大大缩短，为对抗硫化氢的腐蚀，一直 是本领域急需解决的技术难题。现有技术中，郭志勤、赵庆在《抗腐蚀水泥浆体系研究》[石 油钻采工艺，2005年6月第27卷增刊，P26-29]指出提高水泥石的抗腐蚀能力主要是提 高水泥石的密实度，采用的方法一是加入抗腐蚀填充材料，二是降低水泥石的渗透性。相 应地，原材料中使用的水泥是嘉华G级水泥、硅粉、抗腐蚀外加剂WG、漂珠、首钢矿渣、膨润 土 ；外加剂是不渗透剂G60S、W99，分散剂CF40、MT-1，激活剂BAS、缓凝剂H88、BR_1，消泡剂 G603。选择了 9种配方试验，结果显示纯水泥浆的耐腐蚀性较差，WG和G60S可提高水泥石 密实度，使水泥渗透率下降，强度提高，组织外部腐蚀介质浸入。现有资料中，均是通过添加抗腐蚀外加剂、不渗透剂实现对抗硫化氢等酸性气体 的腐蚀，本发明发明人欲开发一种全新的水泥体系用于对抗硫化氢等酸性气体的腐蚀，延 长油气井的使用寿命，降低固井及能源开发的成本。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种全新的水泥体系，用于对抗硫化氢、二氧化 碳等酸性气体的腐蚀。本发明抗腐蚀水泥体系，它是由如下重量配比的组分组成铝酸盐水泥100份、石 膏5-50份、缓凝剂0. 1-5份。为保证该水泥体系的防腐蚀性能，优选如下重量配比铝酸盐水泥100份、石膏 30-50份、缓凝剂0. 5-2. 5份。该水泥体系中的主要化学组分以氧化物计，重量百分比为Al2O340-80%SO31. 0-30%
Si02+Fe203+Ca0 10-30% ；其中，Si02、佝203、CaO 三者含量均不为零。原料石膏采用二水石膏、硬石膏或混合石膏任意一种，为水泥领域常规选择。缓凝剂可采用本领域常用的羟基化合物、羟基羧酸盐及其衍生物、高糖木质素磺 酸盐、氯化锌、硼酸或其盐、磷酸盐中的一种或几种的组合。不同的缓凝剂对防腐蚀性能影 响不大，但其用量有所影响，按各自的常规添加量即可。本水泥体系按照常规方法物理混合即可。本发明水泥体系的物理性能为在52°C，35.6MPaJ8min升温条件下，稠化时 间彡90min，直角稠化时间G0-100BC)彡30min ；在Mh，60°C，常压条件下，抗压强度 彡15. OMpa ；在21MPa压力(H2S 20%，分压IOMPa)条件下90d腐蚀率彡18%。发明人在研制过程中发现，油田固井水泥通常用符合API固井材料规范要求的油 井水泥，最常见的是A级、C级、G级等油井水泥，这些水泥都属于硅酸盐水泥系列。硅酸盐 水泥中的硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸四钙和铝酸三钙与水反应，形成C-H-S产物，同时产 生Ca(OH)2,硫化氢气体及其酸性溶液与碱性的Ca(OH)2反应，生成盐和水，破坏了原来水泥 石的结构，导致采油的套管受到腐蚀，污染油层，同时还缩短了油气井的使用寿命。因此，发 明人根据对各水泥基材水化产物耐酸腐蚀性研究，确定以铝酸盐水泥作为水泥基材，通过 调整水泥体系中三氧化硫含量及缓凝剂含量，使该体系水化产物不仅具有耐腐蚀性能，还 具有适宜的稠化时间、短的直角稠化时间，较高的早期强度，可应用于含有&S、CO2等酸性 气体或其溶液的环境中进行固井作业，有利于固井施工作业，满足施工要求。
具体实施例方式以下通过对本发明具体实施方式
的描述说明但不限制本发明。实施例1抗腐蚀水泥体系重量配比组成如下铝酸盐水泥100份、石膏35份、缓凝剂(硼酸)1份。重量百分比的化学组分组成为Al2O375%SO315%Si02+Fe203+Ca0 10%物理性能见表1。实施例2抗腐蚀水泥体系重量配比组成如下铝酸盐水泥100份、石膏45份、缓凝剂(硼酸)1份。重量百分比的化学组分组成为Al2O360%SO320%Si02+Fe203+Ca0 20%物理性能见表1。实施例3抗腐蚀水泥体系重量组成如下
铝酸盐水泥100份、石膏5份、缓凝剂(硼酸):3份。重量百分比的化学组分组成为Al2O380%SO31 %Si02+Fe203+Ca0 19%物理性能见表1。将实施例1-3的防腐蚀水泥体系的试验方法均按国家标准GB10238-2005进行，结 果见表1。表1本发明实施例物理性能指标
权利要求
1.抗腐蚀水泥体系，其特征在于它是由如下重量配比的组分组成铝酸盐水泥100 份、石膏5-50份、缓凝剂0. 1-5份。
2.根据权利要求1所述的抗腐蚀水泥体系，其特征在于 组成铝酸盐水泥100份、石膏30-50份、缓凝剂0. 5-2. 5份。
3.根据权利要求1所述的抗腐蚀水泥体系，其特征在于 学组分以氧化物计，重量百分比为Al2O3 40-80% SO3 1.0-30% Si02+Fe203+Ca0 10-30% ； 其中，SiO2Je2O3JaO三者含量均不为零。
4.根据权利要求3所述的抗腐蚀水泥体系，其特征在于 以氧化物计，重量百分比为Al2O3 40-80% SO3 10-30% Si02+Fe203+Ca0 10-30% ； 其中，SiO2Je2O3JaO三者含量均不为零。
5.根据权利要求1所述的抗腐蚀水泥体系，其特征在于所述石膏为二水石膏、硬石膏 或混合石膏。
6.根据权利要求1所述的抗腐蚀水泥体系，其特征在于所述缓凝剂为羟基化合物、羟 基羧酸盐及其衍生物、高糖木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸或其盐、磷酸盐中的一种或几种的 组合。
7.根据权利要求1所述的抗腐蚀水泥体系，其特征在于防腐蚀水泥体系的物理性 能为在52°C、35. 6MPa,28min升温条件下，稠化时间彡90min，40-100BC直角稠化时间 (30min ；在24h、60°C、常压条件下，抗压强度彡15. OMpa ；在压力为2IMpa, H2S 20%, H2S 分压为IOMPa的条件下90d腐蚀率彡18%。
8.权利要求1-7任一项所述的抗腐蚀水泥体系应用于含有酸性气体或其溶液的环境 中进行固井作业。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于所述酸性气体为H2S、C02。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于所述进行固井作业是对油井进行固井作业。它是由如下重量配比的组分 抗腐蚀水泥体系中的主要化水泥体系中的主要化学组分
全文摘要
本发明属于建材领域，具体涉及一种抗腐蚀水泥体系及其应用。本发明所解决的技术问题是提供一种全新的水泥，用于对抗硫化氢等酸性气体的腐蚀，该水泥体系是由如下重量配比的组分组成铝酸盐水泥100份、石膏5-50份、缓凝剂0.1-5份；主要化学组分以氧化物计，重量百分比为Al2O340-80％，SO31.0-30％，SiO2+Fe2O3+CaO10-30％。该防腐蚀水泥体系可用于含有H2S、CO2等酸性气体或其腐蚀性溶液的固井作业；同时还具有适宜的稠化时间、短的直角稠化时间，较高的早期强度，满足施工要求。
文档编号C09K8/467GK102145989SQ20101030137
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者张彬, 曾雪玲, 王玉强, 阳运霞, 陈绍华 申请人:四川嘉华企业(集团)股份有限公司