固井水泥浆韧性防腐剂及其制备方法、使用方法和应用与流程

本发明涉及一种固井水泥浆韧性防腐剂及其制备方法、使用方法和应用。

背景技术：

1、二氧化碳地质封存是大规模减少温室气体排放的主要方式，二氧化碳封存是这项技术的关键环节，如何实现二氧化碳长期封存是需要被考虑的问题。使用固井水泥浆进行固井作业，是二氧化碳封存的最重要的技术。固井水泥环作为二氧化碳封存井井筒封固屏障，它的密封能力对二氧化碳长期安全有效封存起着至关重要的作用。

2、目前，二氧化碳封存井大多使用油井水泥进行固井作业，常规的波特兰油井水泥属于硅酸盐水泥，其水化后呈碱性，在酸性环境下极易被腐蚀，严重影响其性能。被腐蚀后的水泥石微观结构会发生较大的劣化，力学性能、渗透率等都会受到影响，无法实现井筒长期有效封固。同时，在二氧化碳注入过程中，井筒内压力变化会引起水泥石受力状态的变化，若水泥石抗压缩破坏能力较差，在遭受应力破坏时极易破碎，破坏井筒封隔屏障的完整性。

3、对于二氧化碳封存井来说，固井水泥浆体系需兼具防腐蚀和韧性双重特性。现有技术主要针对韧性或防腐蚀进行研究，少有同时提高防腐蚀性能和韧性的固井水泥浆外加剂，且对于防腐水泥浆的研究温度和co2压力普遍较低。如川东北高酸性气藏固井技术——以坝南001-h1井为例[j].重庆科技学院学报(自然科学版),2022,24(01):1-6，其采用胶乳作为水泥石防腐剂和增韧剂，温度114℃、压力10mpa、co2分压8.29％。显然，其使用温度和co2浓度都较低。

4、因此，如何开发一种固井水泥浆用韧性防腐剂是本领域的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种固井水泥浆韧性防腐剂及其制备方法、使用方法和应用。

2、具体的，本发明提供的固井水泥浆韧性防腐剂，包括：矿渣、微硅粉、铝盐矿物、硅灰石纤维、矿物纤维、改性胶乳粉。

3、上述的固井水泥浆韧性防腐剂，按重量份数计，包括：矿渣20-80份、微硅粉3-10份、铝盐矿物5-20份、硅灰石纤维2-8份、矿物纤维2-8份、改性胶乳粉2-8份。

4、上述的固井水泥浆韧性防腐剂，按重量份数计，包括：矿渣40-80份、微硅粉5-10份、铝盐矿物10-18份、硅灰石纤维2-6份、矿物纤维4-8份、改性胶乳粉3-8份。

5、另一方面，本发明还提供了上述的固井水泥浆韧性防腐剂的制备方法，包括：将矿渣、微硅粉、铝盐矿物、硅灰石纤维、矿物纤维及改性胶乳粉按配比进行混合。

6、上述的固井水泥浆韧性防腐剂的制备方法，在混合前采用孔径≥40目的筛网对矿渣、微硅粉、铝盐矿物、硅灰石纤维、矿物纤维及改性胶乳粉进行筛分。

7、又一方面，本发明还提供了上述的固井水泥浆韧性防腐剂的使用方法，将所述固井水泥浆韧性防腐剂与水泥干混分散在水中。

8、上述的固井水泥浆韧性防腐剂的使用方法，所述固井水泥浆韧性防腐剂的质量是水泥质量的10％-40％。

9、再一方面，本发明还提供了上述的固井水泥浆韧性防腐剂在制备固井水泥浆中的应用。

10、本发明的技术方案具有如下的有益效果：

11、(1)本发明提供的韧性防腐剂兼具增韧和防腐功能，可同时提高固井水泥浆的韧性和抗腐蚀能力，有助于制备用于含酸性气体的复杂油气井固井水泥浆体系；

12、(2)采用本发明的韧性防腐剂制备的固井水泥浆体系，施工性能满足固井作业要求，并且韧性高，被腐蚀程度低；

13、(3)本发明韧性防腐剂的制备方法简单、易操作，在室温条件下搅拌混匀即可，适于工业化生产和现场应用；

14、(4)采用本发明的韧性防腐剂制备的水泥石，在温度150℃、压力25mpa，co2分压100％条件下，30天腐蚀深度小于1.5mm，抗冲击强度较常规水泥石提高40％以上，降低水泥石弹性模量达44％，抗压强度大于20mpa。

技术特征：

1.一种固井水泥浆韧性防腐剂，其特征在于，包括：矿渣、微硅粉、铝盐矿物、硅灰石纤维、矿物纤维、改性胶乳粉。

2.根据权利要求1所述的固井水泥浆韧性防腐剂，其特征在于，按重量份数计，包括：矿渣20-80份、微硅粉3-10份、铝盐矿物5-20份、硅灰石纤维2-8份、矿物纤维2-8份、改性胶乳粉2-8份。

3.根据权利要求2所述的固井水泥浆韧性防腐剂，其特征在于，按重量份数计，包括：矿渣40-80份、微硅粉5-10份、铝盐矿物10-18份、硅灰石纤维2-6份、矿物纤维4-8份、改性胶乳粉3-8份。

4.权利要求1-3任一项所述的固井水泥浆韧性防腐剂的制备方法，其特征在于，包括：将矿渣、微硅粉、铝盐矿物、硅灰石纤维、矿物纤维及改性胶乳粉按配比进行混合。

5.根据权利要求4所述的固井水泥浆韧性防腐剂的制备方法，其特征在于，在混合前采用孔径≥40目的筛网对矿渣、微硅粉、铝盐矿物、硅灰石纤维、矿物纤维及改性胶乳粉进行筛分。

6.权利要求1-3任一项所述的固井水泥浆韧性防腐剂的使用方法，其特征在于，将所述固井水泥浆韧性防腐剂与水泥干混分散在水中。

7.根据权利要求6所述的固井水泥浆韧性防腐剂的使用方法，其特征在于，所述固井水泥浆韧性防腐剂的质量是水泥质量的10％-40％。

8.权利要求1-3任一项所述的固井水泥浆韧性防腐剂在制备固井水泥浆中的应用。

技术总结
本发明涉及一种固井水泥浆韧性防腐剂及其制备方法、使用方法和应用。本发明提供的固井水泥浆韧性防腐剂，包括：矿渣、微硅粉、铝盐矿物、硅灰石纤维、矿物纤维、改性胶乳粉。本发明提供的韧性防腐剂兼具增韧和防腐功能，可同时提高固井水泥浆的韧性和抗腐蚀能力，有助于制备用于含酸性气体的复杂油气井固井水泥浆体系。

技术研发人员：王学春,石礼岗,饶志华,邓成辉,刘永峰,赵军,刘仕康,赵琥,闫许峰,王佳珺
受保护的技术使用者：中海油田服务股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15