本發明專利技術公開了一種防止H2S/CO2共同腐蝕的油井水泥外加劑及其制法和應用。所述油井水泥外加劑包括粉煤灰100份、礦渣20-40份、甲基硅醇鈉6-10份、有機材料瀝青10-30份、微硅粉10-30份、超細氧化鋁10-40份。以水泥重量為100份計，加入所述的防止H2S/CO2共同腐蝕的油井水泥外加劑30～65份。所述外加劑增強了水泥石的致密性，氣體滲透率低，抗硫化氫和二氧化碳共同腐蝕能力強，并且能適用于不同的溫度，應用范圍較廣。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及石油勘探領域，進一步地說，是涉及一種防止H2S/C02*同腐蝕的油井水泥外加劑及其制法和應用。
技術介紹
近年來，中國石化和中國石油在四川盆地海相地層的勘探發現海相氣藏中不僅含有天然氣，而且含有H2s、CO2腐蝕毒性氣體。普光氣田的H2S含量達到180g/m3，CO2含量達到80g/m3。位于開江的羅家寨氣田的H2S含量達到150g/m3，CO2含量達到100g/m3。2003年羅家寨氣田羅家16井發生的“12.23”人間慘劇和2006年的羅家2井泄漏出含H2S的天然氣，兩次事故都造成了對周圍生命、財產和環境的極大破壞。事故分析顯示羅家2井的事故與固井質量差有很大關系。另外，在今后幾十年中，對高含硫天然氣油田的開發會越來越多，估計世界上剩余天然氣儲量的40%含有2%以上的CO2和/或IOOppm(100mg/L)以上的&5。由于存在腐蝕性氣體，因此，對開發這些油田需要特別注重固井的設計與水泥環的防腐。目前，國內還未見一種水泥環抗CO2、H2S共同腐蝕的油井水泥外加劑產品。
技術實現思路
為解決現有技術中存在的不能同時抗&5、CO2共同腐蝕的問題，本專利技術針對四川海相氣藏中含有的h2s、co2共同腐蝕性氣體，在開展co2、h2s共同腐蝕環境下水泥環的腐蝕機理研究的基礎上，開發出的一種防止H2s/co2共同腐蝕的油井水泥外加劑及其制法和應用。目的是解決現有的固井水泥漿的抗C02、H2S共存環境下的腐蝕問題。本專利技術所述的油井水泥外加劑能有效的提高水泥漿的防腐蝕能力，實現對井下水泥環腐蝕現象的控制及防治，解決h2s、CO2共同腐蝕氣井的安全生產問題，延長油氣井的壽命，為勘探開發和安全生產提供保障。本專利技術的目的之一是提供一種防止H2S/C02共同腐蝕的油井水泥外加劑。所述油井水泥外加劑包含以100重量份粉煤灰為基準，各組分的所占分數如下:①粉煤灰100份重量②礦渣20-40份，優選25-35份；③甲基硅醇鈉6-10份，優選7-9份；④有機材料浙青10-30份，優選12-27份；⑤微硅粉10-30份，優選12-27份；⑥超細氧化鋁10-40份，優選12-35份。其中粉煤灰和礦渣在與水泥水化產物之一的Ca (OH) 2反應， 生成CSH凝膠，減少水泥石堿度，降低水泥石與H2S和CO2酸性氣體反應的速度；所述甲基硅醇鈉可以促進浙青在水泥石孔隙中分散；所述有機材料浙青的粒徑范圍在150_200nm之間；有機材料浙青可以使水泥石孔隙內涂有一層浙青，與酸性腐蝕氣體隔離；所述微硅粉的粒徑范圍在0.1-0.25um之間；微硅粉可以在高溫下與水泥石中的Ca (OH) 2反應，減少水泥石堿度所述超細氧化鋁的粒徑范圍在40_60nm之間；在水泥水化反應中生成不易與酸性氣體反應的Al (OH)3 ；以上所有組分均可市售而得。本專利技術的目的之二是提供一種防止H2S/C02共同腐蝕的油井水泥外加劑的制備方法。包括以下步驟:(I)按所述含量稱取粉煤灰、礦渣，進行研磨混拌至混合物達到至少500目細度；(2)將步驟(I)制得的混合物和其他包括所述的有機材料浙青、甲基硅醇鈉、微硅粉、超細氧化鋁在內的組分按所述含量放入攪拌機中混拌，混合均勻后制得所述防止H2S/CO2共同腐蝕的油井水泥外加劑生產工藝簡述如下:將①、②物質按比例在震動球磨機粉碎過篩，然后，按比例稱取研磨好的①、②的粉體與③、④、⑤、⑥號材料按 比例放入混合設備中進行混拌，混拌均勻后，即可出料裝袋。制備方法中涉及的研磨、混合設備為本行業常用設備，如:干式球磨機、雙螺旋混合機等。在步驟(2)中，為了使混合更加均勻，在混合機中至少混合2個小時。本專利技術的目的之三是所述的防止H2S/C02共同腐蝕的油井水泥外加劑在油井水泥固井中的應用。將本專利技術的防止H2S/C02共同腐蝕的油井水泥外加劑加入固井用的水泥漿體系中，其可提高水泥環的耐腐蝕能力。水泥環的抗h2s/co2的腐蝕性能與外加劑的加量有關。一般情況下可根據現場h2s/co2的含量調節該外加劑的加量來滿足不同的現場固井條件的需求。一般以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數計，將30 65份本專利技術所述的防止H2S/C02共同腐蝕的油井水泥外加劑加入固井水泥漿，混合均勻即可。以上所述固井水泥漿是現有技術中常用到的一些固井用水泥漿體系。本專利技術中固井水泥漿可優選含有以下組分:油井水泥100重量份硅粉(粒徑60-80um)10-35份 降失水劑3-6份丁苯膠乳8-20份分散劑和緩凝劑1-5份中降失水劑、分散劑和緩凝劑可采用固井體系中常用的添加劑，如降濾失劑可選用聚乙烯醇，分散劑可用磺化丙酮甲醛縮聚物，緩凝劑可用甲基叉2膦酸，丁苯膠乳為固井用丁苯膠乳。本專利技術的技術效果:在油井水泥中加入本專利技術所述的外加劑后可改善水泥環腐蝕后的抗壓強度和氣體滲透率。所達到的水泥環抗CO2和H2S共同腐蝕的性能如下:(I) 24h 抗壓強度彡 14MPa ；(2) CO2, H2S共同腐蝕水泥石60天，強度損失率為O (腐蝕后抗壓強度減未腐蝕的抗壓強度差值與未腐蝕抗壓強度的比值，以百分數表示)。⑶C02、H2S腐蝕水泥石60天的氣體滲透率不僅沒有增大反而減小(腐蝕后減腐蝕前的差值與腐前氣體滲透率的比值，以百分數表示)。(4)水泥石抗溫能力:150°C(5)加入防止C02、H2S共同腐蝕的油井水泥外加劑后的固井水泥漿體系流變性能符合固井施工設計標準，達到工程要求。具體實施例方式下面結合實施例，進一步說明本專利技術。實驗方法和試驗步驟: 腐蝕試驗具體步驟如下:按API標準制備水泥漿倒入試模中，放置于高溫高壓養護釜中養護24h，取出脫模；再將已制備好并編號的水泥試塊及自來水放入TFCZ3C02腐蝕養護釜中，密封好后，按比例通入CO2和H2S并升溫至試驗溫度，隨時按比例補充CO2和H2S壓力(試驗時間可根據要求調整，一般為21天)；實驗結束，進行試樣的腐蝕性能檢測，檢測內容包括:氣體滲透率、抗壓強度變化和腐蝕后水泥石試塊的礦物組成、微觀形態、腐蝕深度等。為了說明問題，一般C02、H2S共同腐蝕試樣要和在相同溫度壓力條件下的非腐蝕試樣進行比較。具體參數說明如下:抗壓強度損失率:腐蝕后抗壓強度減未腐蝕的抗壓強度差值與未腐蝕抗壓強度的比值，以百分數表示。水泥石腐蝕后的氣體滲透降低率:腐蝕后氣體滲透率減腐蝕前氣體滲透率的差值與腐前氣體滲透率的比值，以百分數表示。原料說明:①粉煤灰為經過煅燒的具有硅氧和鋁氧四面體的礦物物質；超細氧化鋁為Y和α型氧化鋁復合體；有機材料浙青為以煅燒的多孔材料為載體，孔中填充具有浙青性質的有機材料。②實施例中所用的粉煤灰、有機材料浙青、降濾失劑DZJ-Y、分散劑DZS和緩凝劑DZH購于中石化石油工程技術研究院油田助劑研發中心。超細氧化鋁的產地為:北京嘉益亨元科技發展有限公司實施例中有機材料浙青的粒徑范圍在150_200nm之間，微硅粉的粒徑范圍在0.l-0.25um之間，所述超細氧化鋁的粒徑范圍在40-60nm之間。實施例1:粉煤灰100重量份，礦渣35份，在干式球磨機中磨細并混拌均勻達500目細度后，再放入雙螺旋混拌機中。加入微硅粉12份、超細氧化鋁35份和有機材料浙青12份和甲基硅醇鈉7份進行混拌，反復混拌2小時，待均勻后即得本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種防止H2S/CO2共同腐蝕的油井水泥外加劑，其特征在于：所述油井水泥外加劑包含以100重量份粉煤灰為基準，各組分的所占分數如下：①粉煤灰?????????????100份重量②礦渣???????????????20?40份③甲基硅醇鈉?????????6?10份④有機材料瀝青???????10?30份⑤微硅粉?????????????10?30份⑥超細氧化鋁?????????10?40份其中所述有機材料瀝青的粒徑范圍在150?200nm之間；所述微硅粉的粒徑范圍在0.1?0.25um之間；所述超細氧化鋁的粒徑范圍在40?60nm之間。
【技術特征摘要】
1.一種防止&5/0)2共同腐蝕的油井水泥外加劑，其特征在于:所述油井水泥外加劑包含以100重量份粉煤灰為基準，各組分的所占分數如下: ①粉煤灰100份重量 ②礦渣20-40份 ③甲基硅醇鈉6-10份 ④有機材料浙青10-30份· ⑤微硅粉10-30份 ⑥超細氧化鋁10-40份 其中所述有機材料浙青的粒徑范圍在150-200nm之間； 所述微硅粉的粒徑范圍在0.1-0.25um之間； 所述超細氧化鋁的粒徑范圍在40-60nm之間。2.如權利要求1所述的防止H2S/C02共同腐蝕的油井水泥外加劑，其特征在于:所述油井水泥外加劑包含各組分的所占分數如下: ①粉煤灰100份重量 ②礦渣25-35份 ③甲基硅醇鈉7-9份 ④有機材料浙青12-27份 ⑤微硅粉12-27份 ⑥超細氧化鋁12-35份。3.如權利要求1或2所述的防止H2S/C02共同腐蝕的油井水泥外加劑的制備方法...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周仕明，丁士東，王立志，陳雷，王其春，楊紅岐，桑來玉，初永濤，汪曉靜，方春飛，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院，
類型：發明
國別省市：
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