[发明专利]一种改性油井水泥及其制备方法和生产线

说明书

技术领域

本发明涉及特种水泥技术领域，特别涉及一种改性油井水泥及其制备方法和生产线。

背景技术

油井水泥(oil well cement)，又称堵塞水泥(blockage ce-ment)或固井水泥，它属于特种水泥，由水硬性硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏和助磨剂磨细制成。

油井水泥具有合适的密度和凝结时间、较低的稠度，用其配制的预拌油井混凝土具有良好的抗沉降性和可泵性。将其注入预定(温度、压力)的井段，能迅速凝结硬化并产生一定的机械强度，同时混凝土固化后具有良好的抗渗性、稳定性和耐腐蚀性。

油井水泥的物理性能要求包括：水灰比、水泥比表面积、15min～30min内的初始稠度，在特定温度和压力下的稠化时间以及在特定温度、压力和养护龄期下的抗压强度。

不同浓度的油井，应该使用不同组成的水泥。根据GB 10238-1998，我国油井水泥分为九个等级，包括普通(O)、中等抗硫酸盐型(MSR)和高抗硫酸盐型(HSR)三类。各级别油井水泥使用范围如下：

A级：在无特殊性能要求时使用，适用于自地面至1830m井深的注水泥；仅有普通型。

B级：适合于井下条件要求高早期强度时使用，适用于自地面至1830m井深的注水泥；分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两种类型。

C级：适合于井下条件要求高的早期强度时使用，适用于自地面至1830m井深的注水泥；分为普通型、中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型三种类型。

D级：适合于中温中压的井下条件时使用，分为中抗硫酸盐和高抗硫酸盐型两种类型。

E级：适合于高温高压的进行条件时使用；分为中抗硫酸盐和高抗硫酸盐型两种类型。

F级：适合于超高温高压的进行条件时使用；分为中抗硫酸盐和高抗硫酸盐型。

G级、H级：是一种基本油井水泥；分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐两种类型。

J级：适用于超高温高压条件下的3660～4880m井深的注水泥。

按照GB 10238-2005的规定，A级、B级、C级、D级、E级、F级油井水泥主要由硅酸盐水泥熟料，石膏共同磨细而成，粉磨过程中允许加入助磨剂。其中，D级、E级、F级允许加入适宜的调凝剂。G级、H级油井水泥也主要由硅酸盐水泥熟料，石膏共同磨细而成，在最新API规范10A第24版中，在G和H级油井水泥中增加了“在生产时，除了加石膏、水或者有铬离子(VI)还原要求的化学外加剂中的一种或多种外，不加其他外加剂”的规定，因而基本不能掺入任何外加剂。这样的规定，对于保证产品质量有一定的作用，但同时也限制了其它可以用作油井水泥的材料的应用和发展，也不利于降低生产材料成本。

对于用户所要求的超出油井水泥标准以外的一些重要要求，无法有适当的方法来规范性地满足。例如：用户定制的不同于油井水泥标准要求的“G级油井水泥”，稠化时间大于120分钟，从GB 10238-2005的规定上看，不符合规定，但是这有是用户急需的，需要称为“油井水泥”的材料。

目前，也有部分厂家在油井水泥中加入矿物外加剂的，例如：使用石英砂、石灰石等制备高温油井水泥；也有将沸石、明矾石掺入的；或者掺入火山灰质材料生产改变性能的油井水泥的；但总体上，加入的矿物外加剂较为单一，节省材料成本不够显著，且产品性能也不令人满意。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性油井水泥及其制备方法和生产线，以便更广泛地满足用户的性能指标要求。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，一种改性油井水泥，含有水泥熟料、石膏及至少两种矿物外加剂组分，各组分的重量百分比含量如下：

水泥熟料为20％～80％；

石膏为2％～10％；

各类矿物外加剂分别为0.1～40％。

较优地，包括两类矿物外加剂组分，其中：

第一类矿物外加剂为工业副产物中的一种，含量分别为0.1～40％；第二类矿物外加剂为原生矿物中的一种，含量为0.1～40％。较优地，为改性G级油井水泥，包括两种矿物外加剂组分，其中：

水泥熟料为75±5％；

石膏为5±1％；

第一类矿物外加剂为粒化高炉矿渣，含量为14±4％；

第二类矿物外加剂为石灰石，含量为6±1％。

较优地，包括两类矿物外加剂组分，其中：

第一类矿物外加剂为工业副产物中的两种，含量分别为0.1～40％；

第二类矿物外加剂为原生矿物中的一种，含量为0.1～40％。