專利名稱：抗腐蝕水泥體系及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建材領(lǐng)域，具體涉及一種抗腐蝕水泥體系及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
全世界各大產(chǎn)油國幾乎都含有硫化氫(H2S)氣藏，據(jù)統(tǒng)計，美國南得克薩斯氣田的 硫化氫含量高達(dá)98%，加拿大阿爾伯達(dá)的氣田硫化氫含量為81%，俄羅斯、伊朗、法國等國 都有不同硫化氫含量的氣田。因此，含硫化氫氣藏的開發(fā)已成為天然氣開采的重要組成部 分。我國也有不少氣田都含有硫化氫氣體，部分氣田含量極高，如川東臥龍河氣田三迭 系氣藏最高硫化氫含量達(dá)32 % (493g/m3)，河北趙南莊氣田硫化氫含量達(dá)92 %。還有一些 氣田不僅壓3含量較高，還含有(X)2等氣體。吐3溶于水形成弱酸，對金屬的腐蝕有電化學(xué)失重腐蝕、氫脆和硫化物應(yīng)力腐蝕開 裂。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落，地面管匯和儀表的爆破、井口裝置的破壞，甚 至發(fā)生嚴(yán)重的井噴失控或著火事故。能加速非金屬材料的老化，并對鉆井液造成污染， 在對含的氣田進(jìn)行勘探和開發(fā)時均應(yīng)使用特殊的抗硫管材。H2S對固井用水泥腐蝕嚴(yán)重，油井使用壽命大大縮短，為對抗硫化氫的腐蝕，一直 是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題?，F(xiàn)有技術(shù)中，郭志勤、趙慶在《抗腐蝕水泥漿體系研究》[石 油鉆采工藝，2005年6月第27卷增刊，P26-29]指出提高水泥石的抗腐蝕能力主要是提 高水泥石的密實度，采用的方法一是加入抗腐蝕填充材料，二是降低水泥石的滲透性。相 應(yīng)地，原材料中使用的水泥是嘉華G級水泥、硅粉、抗腐蝕外加劑WG、漂珠、首鋼礦渣、膨潤 土 ；外加劑是不滲透劑G60S、W99，分散劑CF40、MT-1，激活劑BAS、緩凝劑H88、BR_1，消泡劑 G603。選擇了 9種配方試驗，結(jié)果顯示純水泥漿的耐腐蝕性較差，WG和G60S可提高水泥石 密實度，使水泥滲透率下降，強(qiáng)度提高，組織外部腐蝕介質(zhì)浸入。現(xiàn)有資料中，均是通過添加抗腐蝕外加劑、不滲透劑實現(xiàn)對抗硫化氫等酸性氣體 的腐蝕，本發(fā)明發(fā)明人欲開發(fā)一種全新的水泥體系用于對抗硫化氫等酸性氣體的腐蝕，延 長油氣井的使用壽命，降低固井及能源開發(fā)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種全新的水泥體系，用于對抗硫化氫、二氧化 碳等酸性氣體的腐蝕。本發(fā)明抗腐蝕水泥體系，它是由如下重量配比的組分組成鋁酸鹽水泥100份、石 膏5-50份、緩凝劑0. 1-5份。為保證該水泥體系的防腐蝕性能，優(yōu)選如下重量配比鋁酸鹽水泥100份、石膏 30-50份、緩凝劑0. 5-2. 5份。該水泥體系中的主要化學(xué)組分以氧化物計，重量百分比為Al2O340-80%SO31. 0-30%
Si02+Fe203+Ca0 10-30% ；其中，Si02、佝203、CaO 三者含量均不為零。原料石膏采用二水石膏、硬石膏或混合石膏任意一種，為水泥領(lǐng)域常規(guī)選擇。緩凝劑可采用本領(lǐng)域常用的羥基化合物、羥基羧酸鹽及其衍生物、高糖木質(zhì)素磺 酸鹽、氯化鋅、硼酸或其鹽、磷酸鹽中的一種或幾種的組合。不同的緩凝劑對防腐蝕性能影 響不大，但其用量有所影響，按各自的常規(guī)添加量即可。本水泥體系按照常規(guī)方法物理混合即可。本發(fā)明水泥體系的物理性能為在52°C，35.6MPaJ8min升溫條件下，稠化時 間彡90min，直角稠化時間G0-100BC)彡30min ；在Mh，60°C，常壓條件下，抗壓強(qiáng)度 彡15. OMpa ；在21MPa壓力(H2S 20%，分壓IOMPa)條件下90d腐蝕率彡18%。發(fā)明人在研制過程中發(fā)現(xiàn)，油田固井水泥通常用符合API固井材料規(guī)范要求的油 井水泥，最常見的是A級、C級、G級等油井水泥，這些水泥都屬于硅酸鹽水泥系列。硅酸鹽 水泥中的硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸四鈣和鋁酸三鈣與水反應(yīng)，形成C-H-S產(chǎn)物，同時產(chǎn) 生Ca(OH)2,硫化氫氣體及其酸性溶液與堿性的Ca(OH)2反應(yīng)，生成鹽和水，破壞了原來水泥 石的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致采油的套管受到腐蝕，污染油層，同時還縮短了油氣井的使用壽命。因此，發(fā) 明人根據(jù)對各水泥基材水化產(chǎn)物耐酸腐蝕性研究，確定以鋁酸鹽水泥作為水泥基材，通過 調(diào)整水泥體系中三氧化硫含量及緩凝劑含量，使該體系水化產(chǎn)物不僅具有耐腐蝕性能，還 具有適宜的稠化時間、短的直角稠化時間，較高的早期強(qiáng)度，可應(yīng)用于含有&S、CO2等酸性 氣體或其溶液的環(huán)境中進(jìn)行固井作業(yè)，有利于固井施工作業(yè)，滿足施工要求。
具體實施例方式以下通過對本發(fā)明具體實施方式
的描述說明但不限制本發(fā)明。實施例1抗腐蝕水泥體系重量配比組成如下鋁酸鹽水泥100份、石膏35份、緩凝劑(硼酸)1份。重量百分比的化學(xué)組分組成為Al2O375%SO315%Si02+Fe203+Ca0 10%物理性能見表1。實施例2抗腐蝕水泥體系重量配比組成如下鋁酸鹽水泥100份、石膏45份、緩凝劑(硼酸)1份。重量百分比的化學(xué)組分組成為Al2O360%SO320%Si02+Fe203+Ca0 20%物理性能見表1。實施例3抗腐蝕水泥體系重量組成如下
鋁酸鹽水泥100份、石膏5份、緩凝劑(硼酸):3份。重量百分比的化學(xué)組分組成為Al2O380%SO31 %Si02+Fe203+Ca0 19%物理性能見表1。將實施例1-3的防腐蝕水泥體系的試驗方法均按國家標(biāo)準(zhǔn)GB10238-2005進(jìn)行，結(jié) 果見表1。表1本發(fā)明實施例物理性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.抗腐蝕水泥體系，其特征在于它是由如下重量配比的組分組成鋁酸鹽水泥100 份、石膏5-50份、緩凝劑0. 1-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗腐蝕水泥體系，其特征在于 組成鋁酸鹽水泥100份、石膏30-50份、緩凝劑0. 5-2. 5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗腐蝕水泥體系，其特征在于 學(xué)組分以氧化物計，重量百分比為Al2O3 40-80% SO3 1.0-30% Si02+Fe203+Ca0 10-30% ； 其中，SiO2Je2O3JaO三者含量均不為零。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗腐蝕水泥體系，其特征在于 以氧化物計，重量百分比為Al2O3 40-80% SO3 10-30% Si02+Fe203+Ca0 10-30% ； 其中，SiO2Je2O3JaO三者含量均不為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗腐蝕水泥體系，其特征在于所述石膏為二水石膏、硬石膏 或混合石膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗腐蝕水泥體系，其特征在于所述緩凝劑為羥基化合物、羥 基羧酸鹽及其衍生物、高糖木質(zhì)素磺酸鹽、氯化鋅、硼酸或其鹽、磷酸鹽中的一種或幾種的 組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗腐蝕水泥體系，其特征在于防腐蝕水泥體系的物理性 能為在52°C、35. 6MPa,28min升溫條件下，稠化時間彡90min，40-100BC直角稠化時間 (30min ；在24h、60°C、常壓條件下，抗壓強(qiáng)度彡15. OMpa ；在壓力為2IMpa, H2S 20%, H2S 分壓為IOMPa的條件下90d腐蝕率彡18%。
8.權(quán)利要求1-7任一項所述的抗腐蝕水泥體系應(yīng)用于含有酸性氣體或其溶液的環(huán)境 中進(jìn)行固井作業(yè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于所述酸性氣體為H2S、C02。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于所述進(jìn)行固井作業(yè)是對油井進(jìn)行固井作業(yè)。它是由如下重量配比的組分 抗腐蝕水泥體系中的主要化水泥體系中的主要化學(xué)組分
全文摘要
本發(fā)明屬于建材領(lǐng)域，具體涉及一種抗腐蝕水泥體系及其應(yīng)用。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種全新的水泥，用于對抗硫化氫等酸性氣體的腐蝕，該水泥體系是由如下重量配比的組分組成鋁酸鹽水泥100份、石膏5-50份、緩凝劑0.1-5份；主要化學(xué)組分以氧化物計，重量百分比為Al2O340-80％，SO31.0-30％，SiO2+Fe2O3+CaO10-30％。該防腐蝕水泥體系可用于含有H2S、CO2等酸性氣體或其腐蝕性溶液的固井作業(yè)；同時還具有適宜的稠化時間、短的直角稠化時間，較高的早期強(qiáng)度，滿足施工要求。
文檔編號C09K8/467GK102145989SQ20101030137
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者張彬, 曾雪玲, 王玉強(qiáng), 陽運霞, 陳紹華 申請人:四川嘉華企業(yè)(集團(tuán))股份有限公司