專利名稱：快硬早強油井水泥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水泥，特別是一種可用于油田表層、淺層固井的快硬早強油井水泥。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是快硬早強油井水泥，其特征在于其礦物組份和重量百分比為硅酸三鈣50～65，鋁酸三鈣1～8，三氧化硫1.5～3.5，鐵鋁酸四鈣10～15，其余為硅酸二鈣和其它微量元素。
本發(fā)明的快硬早強油井水泥在使用情況下可加入0～5％早強劑，其早強劑為CaCl2、Na2SO4或者三乙醇胺等。
實施快硬早強油井水泥的制備工藝，其特征在于根據(jù)水泥組份要求配制、煅燒的熟料在水泥粉磨制備時摻入外摻料，外摻料的水份含量小于1.0％，入磨粒度小于25mm，摻入量為0～10％，所述的外摻料為石灰石、煤矸石、尾礦或者其組合。
本發(fā)明的有益效果在于它具有早期強度高、低失水、微膨脹、候凝時間短等優(yōu)異性能。
(1)本發(fā)明的油井水泥早期強度高。在相同的條件下，它比目前各類油井水泥的早期強度發(fā)展快，且強度高。本水泥在38℃、常壓條件下8小時強度要求6.5Mpa，實績高達7.5Mpa以上，而A級油井水泥在同樣條件下國家標準要求不小于1.7Mpa，實績強度為4.5Mpa左右；本發(fā)明水泥在38℃、常壓條件下，24小時強度要求15Mpa以上，實績強度高達20Mpa左右，而A級油井水泥在同樣條件下國家標準要求不小于12.4Mpa，實績強度為15Mpa左右。
本發(fā)明水泥摻入0～5％的早強劑(如CaCl2)，在滿足施工的初始稠度和稠化時間前提下，38℃、常壓條件下，8小時強度高達15Mpa以上。水泥石射孔的強度要求為13.8Mpa，所以本發(fā)明水泥與A級油井水泥相比，可以在摻加少量早強劑的情況下，很快達到水泥石射孔強度要求，具有快硬早強的性能，油井現(xiàn)場使用中縮短了固井周期。
(2)初始稠度與稠化時間完全滿足油田表層、淺層固井，且具有稠化時間可調范圍大，可泵時間長。本發(fā)明水泥其水泥漿在0.44的水灰比，40℃、20Mpa、20分鐘升溫的條件下，稠化時間＞90min，可泵時間70～90分鐘(0～40BC)，15～30min的稠度不超過25BC。摻入0～5％的早強劑CaCl2，稠化時間可調至40～70min，15～30min的稠度小于30.0BC。解決了以往油田采用油井水泥摻加外加劑的方法難以克服的初始稠度與稠化時間矛盾的難題。
(3)具有游離液低，失水少，微膨脹的特點。其水泥漿在0.44水灰比、常溫、常壓的條件下，游離液小于2.0ml，實際試驗結果游離液幾乎為0；在0.44水灰比、40℃、7Mpa壓力條件下，原漿的API、30分鐘失水量小于1100ml，而常規(guī)油井水泥在同樣條件下API、30分鐘失水量大于1500ml。低降失水有利于提高固井質量，且水泥石無干縮現(xiàn)象，具有微膨脹特點。
由于具有上述特點，在實際使用中，本發(fā)明的快硬早強油井水泥可縮短完井周期，在不加或少加外加劑的情況下就能達到現(xiàn)場施工要求，因而節(jié)約了固井成本。在低溫下也能實現(xiàn)高早強性能，從而拓寬了水泥的使用范圍。所具有的低游離液特點能保護油氣產層，微膨脹提高了水泥石與套管、井壁的膠結能力，有利于提高固井質量，與常規(guī)油井水泥相比，更加適合于油田表層、淺層固井的要求。
實施例1礦物組份硅酸三鈣(C3S)50.44％，鋁酸三鈣(C3A)7.67％，三氧化硫(SO3)1.94％，硅酸二鈣(C2S)26.03％，鐵鋁酸四鈣(C4AF)10.18％，其余為氧化鎂、氧化鈦、堿含量等微量元素。
按該組份生產的快硬早強油井水泥，在0.44水灰比、40℃、20Mpa、20分鐘升溫的條件下，15～30分鐘初始稠度為20.0BC，稠化時間為129分鐘；在0.44的水灰比、常壓條件下，38℃、8小時抗壓強度為7.5Mpa，24小時抗壓強度為18.5Mpa；在0.44的水灰比、常溫、常壓條件下，水泥漿游離液為0.2ml。
摻入1.5％早強劑(選用CaCl2)在0.44的水灰比、40℃、20Mpa、20分鐘升溫條件下，15～30分鐘初始稠度為25.0BC，稠化時間61分鐘；在0.44的水灰比、常壓條件下，38℃、8小時抗壓強度為16.7Mpa。
實施例2礦物組份硅酸三鈣(C3S)53.54％，鋁酸三鈣(C3A)7.49％，三氧化硫(SO3)2.21％，硅酸二鈣(C2S)21.59％，鐵鋁酸四鈣(C4AF)10.12％，其余為氧化鎂、氧化鈦、堿含量等微量元素，外摻石灰石1.0％。
按該組份生產的快硬早強油井水泥，在0.44水灰比、40℃、20Mpa、20分鐘升溫的條件下，15～30分鐘初始稠度為15.0BC，稠化時間為121分鐘；在0.44的水灰比、常壓條件下，38℃、8小時抗壓強度為8.0Mpa，24小時抗壓強度為20.5Mpa；在0.44的水灰比、常溫、常壓條件下，水泥漿游離液為0.6ml。
摻入2.0％早強劑(選用CaCl2)在0.44的水灰比、40℃、20Mpa、20分鐘升溫條件下，15～30分鐘初始稠度為26.0BC，稠化時間56分鐘；在0.44的水灰比、常壓條件下，38℃、8小時抗壓強度為19.3Mpa。
本發(fā)明水泥生料與熟料的生產設備和工藝流程與其它油井水泥的生產設備和工藝流程基本相同(省略生產工藝流程圖)，區(qū)別主要在于根據(jù)其水泥組份要求而配制、煅燒的熟料在水泥粉磨制備時摻入了0～10％的外摻料。該外摻料為石灰石、煤矸石、尾礦的其中一種或者任意一種組合，經破碎、烘干后于水泥粉磨制備時摻入，其水份含量小于1.0％，入磨粒度小于25mm。
以上兩個實施例的指標均能大大超過標準要求，經現(xiàn)場固井使用性能良好，固井質量為優(yōu)。
快硬早強油井水泥與A級油井水泥的物理性能對比

注*A級油井水泥在45℃、26.7Mpa條件下的稠化時間。
權利要求
1.一種快硬早強油井水泥，其特征在于其礦物組份和重量百分比為硅酸三鈣50～65，鋁酸三鈣1～8，三氧化硫1.5～3.5，鐵鋁酸四鈣10～15，其余為硅酸二鈣和其它微量元素。
2.根據(jù)權利要求1所述的快硬早強油井水泥，其特征在于水泥在使用情況下可加入0～5％早強劑。
3.根據(jù)權利要求1、2所述的快硬早強油井水泥，其特征在于所述的早強劑為CaCl2、Na2SO4或者三乙醇胺。
4.一種實施權利要求1所述的快硬早強油井水泥的制備工藝，其特征在于根據(jù)水泥組份要求配制、煅燒的熟料在水泥粉磨制備時摻入外摻料，外摻料的水份含量小于1.0％，入磨粒度小于25mm，摻入量為0～10％。
5.根據(jù)權利要求4所述的快硬早強油井水泥的制備工藝，其特征在于所述的外摻料為石灰石、煤矸石、尾礦或者其組合。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種可用于油田表層、淺層固井的快硬早強油井水泥，特征在于由硅酸三鈣，鋁酸三鈣，三氧化硫，硅酸二鈣，鐵鋁酸四鈣等礦物組份組成，水泥在使用情況下可加入早強劑，其制備工藝的特點是根據(jù)水泥組份要求配制、煅燒的熟料在水泥粉磨制備時摻入外摻料，本發(fā)明與現(xiàn)有其它油井水泥相比，具有早期強度高、低失水、微膨脹、候凝時間短等優(yōu)異性能。
文檔編號C04B24/12GK1454860SQ0311756
公開日2003年11月12日 申請日期2003年3月31日 優(yōu)先權日2003年3月31日
發(fā)明者王玉強, 陽運霞, 韓建國, 周軍 申請人:四川嘉華企業(yè)(集團)股份有限公司