本发明属于建筑材料技术领域,具体涉及一种低密度油井水泥。
背景技术:
随着石油工业的迅猛发展,油、气固井用的油井水泥需求量也在不断上升,尤其是由于钻探技术的提高及开采程度的加剧,深井和长封井的数量越来越多,井深加深,地质条件差,对固井水泥浆的性能提出了更高的要求,低密度油井水泥的需求更显得迫切。专利cn103725276a公开了一种粉煤灰低密度水泥浆,该水泥强度较高,并可以减小水泥石收缩,但密度较高且不耐高温。专利cn101747009a公开了一种高温低密度水泥,具有密度低、抗高温等优异性能,但流动性稍差。另外,目前城市垃圾中混杂着大量废旧玻璃,据联合国统计,全球固体废渣中有7%为废玻璃,我国的城市固体废料中有6%-11%为废玻璃。大量废旧玻璃的堆积,不仅占用土地,又污染环境。
技术实现要素:
本发明根据上述问题,提供一种耐高温的低密度油井水泥,该水泥密度低、流动性好且具有良好的耐高温性能。为达到上述目的,本发明采用以下技术方案。
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥40-60份、磷石膏2-5份、废旧玻璃粉10-20份、粉煤灰30-40份、塑性膨胀剂0.5-3份、稳定剂0.05-1份、缓凝剂0.5-1份、增强剂0.01-0.03份、分散剂1-3份、磷酸二氢铝0.5-2份。
所述废旧玻璃粉是由废旧玻璃破碎粉磨至比表面积≥400m2/kg得到的。
优选的,所述废旧玻璃粉中sio2含量≥60%。
优选的,所述粉煤灰的堆积密度≤750kg/m3。
所述塑性膨胀剂为过氧化钙、氯化铵和偶氮二甲酰胺中的一种。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯组成。
所述缓凝剂由多元醇磷酸酯和蔗糖组成。
优选的,所述多元醇磷酸酯中总磷(以po43-计)含量≥30%。
所述增强剂由三乙醇胺和复硝酚钠按重量比2-5:1组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比5-8:1组成。
本发明中的磷石膏既能激发水泥的强度,又有一定的缓凝作用,延长水泥的稠化时间;废旧玻璃粉中含有大量的碱和活性的sio2,其中的碱性物质有利于粉煤灰活性激发,提高水泥石的强度,高温下,sio2可与水泥中的其它组分生成托勃莫来石(c5s6h5)和硬硅钙石(c6s6h),使水泥石强度不致衰减;塑性膨胀剂在水泥塑性阶段可产生气体,使水泥产生一定膨胀,保持充盈,降低密度;稳定剂可使水泥浆具有合适的粘度,限制粉煤灰中低密度物质的上浮,使体系保持稳定;缓凝剂可调节水泥的稠化时间;增强剂弥补水泥密度下降对强度的影响,提高水泥石的抗压强度;分散剂改变水泥浆体的流动性;磷酸二氢铝可提高水泥耐高温和耐水性能。
本发明的有益效果
(1)本发明中各物质协同作用,制备的油井水泥具有密度小、流动性好、高温性能稳定等优点,非常适合于深井和长封井的固井工程需要。
(2)有效利用废旧玻璃、磷石膏等固体废料,具有显著的经济和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,本发明保护范围并不受制于本发明的实施例。
实施例1
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥40份、磷石膏5份、废旧玻璃粉10份、粉煤灰40份、塑性膨胀剂0.5份、稳定剂1份、缓凝剂0.5份、增强剂0.03份、分散剂1份、磷酸二氢铝2份。
所述废旧玻璃粉是由废旧玻璃破碎粉磨至比表面积≥400m2/kg得到的。
所述塑性膨胀剂为过氧化钙。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯组成。
所述缓凝剂由多元醇磷酸酯和蔗糖组成。
所述增强剂由三乙醇胺和复硝酚钠按重量比2:1组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比8:1组成。
实施例2
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥60份、磷石膏2份、废旧玻璃粉20份、粉煤灰30份、塑性膨胀剂3份、稳定剂0.05份、缓凝剂1份、增强剂0.01份、分散剂3份、磷酸二氢铝0.5份。
所述废旧玻璃粉是由sio2含量≥60%的废旧玻璃破碎粉磨至比表面积≥400m2/kg得到的。
所述粉煤灰的堆积密度≤750kg/m3。
所述塑性膨胀剂为氯化铵。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯按重量比3:1组成。
所述缓凝剂由多元醇磷酸酯和蔗糖按重量比1:1组成。
所述增强剂由三乙醇胺和复硝酚钠按重量比5:1组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比5:1组成。
实施例3
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥50份、磷石膏4份、废旧玻璃粉15份、粉煤灰35份、塑性膨胀剂2份、稳定剂0.5份、缓凝剂0.8份、增强剂0.02份、分散剂2份、磷酸二氢铝1.2份。
所述废旧玻璃粉中sio2含量≥60%。
所述塑性膨胀剂为偶氮二甲酰胺。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯组成。
所述缓凝剂由总磷(以po43-计)含量≥30%的多元醇磷酸酯和蔗糖组成。
所述增强剂由三乙醇胺和复硝酚钠按重量比3:1组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比6:1组成。
实施例4
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥45份、磷石膏3份、废旧玻璃粉16份、粉煤灰32份、塑性膨胀剂1.2份、稳定剂0.8份、缓凝剂0.3份、增强剂0.015份、分散剂2.3份、磷酸二氢铝1份。
所述废旧玻璃粉是由废旧玻璃破碎粉磨至比表面积≥400m2/kg得到的。
所述塑性膨胀剂为氯化铵。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯组成。
所述缓凝剂由多元醇磷酸酯和蔗糖组成。
所述增强剂由三乙醇胺和复硝酚钠按重量比4:1组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比7:1组成。
实施例5
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥55份、磷石膏4.5份、废旧玻璃粉12份、粉煤灰36份、塑性膨胀剂2.1份、稳定剂0.6份、缓凝剂0.7份、增强剂0.018份、分散剂1.6份、磷酸二氢铝0.9份。
对比例1
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥50份、废旧玻璃粉15份、粉煤灰35份、塑性膨胀剂2份、稳定剂0.5份、缓凝剂0.8份、增强剂0.02份、分散剂2份、磷酸二氢铝1.2份。
所述废旧玻璃粉中sio2含量≥60%。
所述塑性膨胀剂为偶氮二甲酰胺。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯组成。
所述缓凝剂由总磷(以po43-计)含量≥30%的多元醇磷酸酯和蔗糖组成。
所述增强剂由三乙醇胺和复硝酚钠按重量比3:1组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比6:1组成。
对比例2
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥50份、磷石膏4份、粉煤灰35份、塑性膨胀剂2份、稳定剂0.5份、缓凝剂0.8份、增强剂0.02份、分散剂2份、磷酸二氢铝1.2份。
所述塑性膨胀剂为偶氮二甲酰胺。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯组成。
所述缓凝剂由总磷(以po43-计)含量≥30%的多元醇磷酸酯和蔗糖组成。
所述增强剂由三乙醇胺和复硝酚钠按重量比3:1组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比6:1组成。
对比例3
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥50份、磷石膏4份、废旧玻璃粉15份、粉煤灰35份、稳定剂0.5份、缓凝剂0.8份、增强剂0.02份、分散剂2份、磷酸二氢铝1.2份。
所述废旧玻璃粉中sio2含量≥60%。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯组成。
所述缓凝剂由总磷(以po43-计)含量≥30%的多元醇磷酸酯和蔗糖组成。
所述增强剂由三乙醇胺和复硝酚钠按重量比3:1组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比6:1组成。
实施例4
一种低密度油井水泥,由以下重量份数的的物质组成:g级油井水泥50份、磷石膏4份、废旧玻璃粉15份、粉煤灰35份、塑性膨胀剂2份、稳定剂0.5份、缓凝剂0.8份、分散剂2份、磷酸二氢铝1.2份。
所述废旧玻璃粉中sio2含量≥60%。
所述塑性膨胀剂为偶氮二甲酰胺。
所述稳定剂由硅酸镁铝和藻酸丙二醇酯组成。
所述缓凝剂由总磷(以po43-计)含量≥30%的多元醇磷酸酯和蔗糖组成。
所述分散剂由聚羧酸减水剂和琥珀酸二辛酯磺酸按重量比6:1组成。
性能测试
将实施例1-5及对比例1-4得到的低密度油井水泥进行性能测试,结果见下表1。
表1性能测试结果
应当说明的是,上述实施例仅为本发明的优选实施方式,并不用于限定本发明,依照实施例所记载的技术方案进行的修改,以及对其中部分技术特征进行等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。