[发明专利]一种添加活性矿物质的油田固井材料

说明书

技术领域

本发明涉及油田固井材料。

背景技术

我国油田固井用的水泥材料都是依据GB10238-2005《油井水泥》标准生产的，其组分硅酸盐水泥熟料为94％、天然石膏为6％。如大庆油田使用的油田固井材料主要采用A级油井水泥。油井水泥是油、气井钻井工程中固井作业必不可少的水硬性胶凝材料，它对固井工程质量乃至油气井的采油率和油气井的使用寿命均起到重要作用。随着油田开发事业的迅速发展，尤其是大庆油田是我国最大的油田，而且该油田是一非均质，多油层、陆相沉积的砂岩构造油藏，由于长期注水和局部注水不平衡，造成层间、层内差异更加突出。而调整井的大量开发和新增产措施的不断实施，使现行的油井水泥材料已不能满足现有固井工程的质量要求。现有油井水泥固井材料收缩率大，固井工程结束后，随着时间的推移，使固井水泥产生收缩、开裂，造成水、气窜，耐久性差；还由于现有油井水泥材料的水泥石质密性差，抗渗性不好，在井下受硫酸根(SO₄^2-)、碳酸根(CO₃^2-)、地下水、化学助剂和油气的腐蚀，特别是调整井早期生产良好，到了中晚期套管损坏和窜漏现象经常发生，严重影响油气井的后继采油，强化采油等后期作业。

发明内容

本发明为了解决现有油井水泥固井材料收缩率大，使固井水泥产生收缩、开裂，造成水、气窜，耐久性差；还由于现有油井水泥材料的水泥石质密性差，抗渗性不好，在井下受SO₄^2-、CO₃^2-、地下水、化学助剂和油气的腐蚀，套管损坏和窜漏现象经常发生的问题，提供了一种添加活性矿物质的油田固井材料，解决上述问题的具体技术方案如下：

本发明包含硅酸盐水泥熟料和天然石膏，它还包含活性矿物质，按重量百分比硅酸盐水泥熟料为45～75％、天然石膏4～6％和活性矿物质20～50％。

活性矿物质采用粒化高炉矿渣。

本发明由于在现有的固井材料中添加了活性矿物质，使材料颗粒组成的更合理，固井材料的收缩率大大降低，该材料固井后不易收缩、不开裂；在加之固井材料中水泥石的质密性和抗渗性显著提高，使固井材料耐久性能大大提高；本发明的固井材料与A级油井水泥相对比，其密度有所下降，A级油井水泥密度为3.10Kg/m³，而本发明的固井材料的料密度为2.85Kg/m³，减少了静液抗压力，能保证水泥浆返止表面，实现良好的封固。现有A级水泥的性能指标为：30min稠度：30BC；稠化时间：大于95min；8h强度：1.7Mpa；24h强度：12.4Mpa。本发明的固井材料的性能指标为：30min稠度：20BC；稠化时间：120min；8h强度：3.0Mpa；24h强度：15.0Mpa。因此，本发明的固井材料提高了固井工程质量，确保油井的采油率和采油寿命。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式由硅酸盐水泥熟料、天然石膏和活性矿物质组成，按重量百分比硅酸盐水泥熟料为45～75％、天然石膏4～6％和活性矿物质采用20～50％的粒化高炉矿渣。硅酸盐水泥熟料和天然石膏混合进行粉磨，比表面积大于320m²/kg；活性矿物质单独进行粉磨，比表面积大于400m²/kg。按上述比例进行混合，即制成本发明的固井材料。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于它还包含有外加剂，外加剂的添加量为该材料重量的0.1～0.5％；外加剂按重量由酸乙醇胺20～25％、醋酸为10～15％和余量为水组成。外加剂起助磨和改善固井材料性能的作用。

具体实施方式三：本实施方式的固井材料按重量百分比由硅酸盐水泥熟料为61～74％、天然石膏4～6％和活性矿物质为20～35％制成。

具体实施方式四：本实施方式的固井材料按重量百分比由硅酸盐水泥熟料为45～60％、天然石膏4～6％和活性矿物质为35～50％制成。

具体实施方式五：本实施方式的固井材料按重量百分比由硅酸盐水泥熟料为45％、天然石膏6％和活性矿物质采用49％的粒化高炉矿渣制成。

具体实施方式六：本实施方式的固井材料按重量百分比由硅酸盐水泥熟料为60％、天然石膏5％和活性矿物质采用35％的粒化高炉矿渣制成。

具体实施方式七：本实施方式的固井材料按重量百分比由硅酸盐水泥熟料为74％、天然石膏4％和活性矿物质采用22％的粒化高炉矿渣制成。