[发明专利]一种酸溶性水泥

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于老井及调整井封堵和暂闭的堵剂材料，对储层无伤害酸溶性水泥。

背景技术

目前，国内绝大部分油田均已步入中后期开发阶段，对老油田的二次开发势在必行。以大港油田为例，二次开发过程中有上百口井需要封堵或者暂闭，采用常规油井水泥浆对储层进行封堵，将对储层造成伤害，而且常规水泥环的酸溶蚀效果较差，在后期酸化改造过程中储层流通能力恢复较慢。为保证储层流体流动通道畅通，要求封堵的水泥石应具有较强的酸溶性，在后期酸化过程中能被溶蚀，保证储层流体流动的能力。

存在问题：由于硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及氯氧镁水泥的水化物在盐酸溶液中均具有一定的酸溶性，但酸溶率低及酸溶速度慢，无法满足现场施工的要求。

发明内容

本发明的目的是通过对水泥基材及填充材料的优选、粒径的优选及处理剂对综合施工性能的评价，开发具有强酸溶性的水泥浆体系，最大程度的提高其酸溶率，达到保护储层及恢复储层流体流动能力的目的，满足油田老井及调整井封堵和暂闭的技术要求。

本发明所述的酸溶性水泥各组分按重量百分比为：

G级油井水泥     50～79％、

超细轻质碳酸钙  20～49％

木质素磺酸钙    0.1～1.0％

硼砂    0.1～1.0％。

水固比：0.44

油井水泥：采用符合API规范的G级油井水泥，市场可购置到。

超细轻质碳酸钙：市场可购置到，要求含细度在400目以上。

木质素磺酸钙，通常叫水泥减水剂或者“木钙”，市场可购置到。

硼砂，常见化学品，市场可购置到。

主要性能

密度：1.65～1.86g/cm³

溶解度达到95％时间：50～70分钟/16倍体积盐酸(50℃×72hrs)

初凝时间：2～10小时内可调/50℃

抗压强度：＞20MPa/(50℃×72hrs)

1、酸溶性水泥浆体系水泥基材的优选

硅酸盐水泥石、铝酸盐水泥石及氯氧镁水泥石溶蚀的理论需酸量可知：采用10％的盐酸溶蚀水泥石，硅酸盐水泥石溶蚀的理论需酸量为水泥石体积的8.8～13.8倍，铝酸盐水泥石溶蚀的理论需酸量为水泥石体积的12～23倍，氯氧镁水泥石溶蚀的理论需酸量为水泥石体积的13.8～14.8倍。故实验优选出以硅酸盐水泥为酸溶性水泥研究的基本水泥。

2、酸溶性硅酸盐水泥填充材料的优选

在水固比为0.44的配比中，添加1250目超细轻质碳酸钙，且加量低于40％时，水泥石72小时抗压强度可满足项目规定大于20MPa的要求；碳酸钙的种类对酸溶率有一定的影响，在低倍体积量盐酸中超细轻质碳酸钙的溶蚀速率高于超细重质碳酸钙水泥石；在高倍体积量盐酸中，超细轻质碳酸钙水泥石和超细重质碳酸钙水泥石的酸溶率接近。兼顾碳酸钙种类对水泥石抗压强度和酸溶率的影响，初步优选出超细轻质碳酸钙(1250目)作为酸溶性硅酸盐水泥浆体系的填充材料。

3、影响酸溶性硅酸盐水泥浆体系酸溶率的因素分析

(1)超细轻质碳酸钙(1250目)的加量是影响酸溶性硅酸盐水泥浆体系酸溶率的主要因素之一。随着轻质碳酸钙加量的增加，其酸溶速度及酸溶率增加，在酸溶性硅酸盐水泥浆配方中，轻质碳酸钙的加量视盐酸体积倍数的不同其加量必须满足不同要求，水泥石的酸溶率才能达到合同规定95％的要求；

(2)盐酸体积倍数是影响酸溶性硅酸盐水泥浆体系酸溶率的主要因素之一。盐酸体积倍数越大，硅酸盐水泥石的溶蚀速度越快，在相同时间内其酸溶率越高，在高倍盐酸体积(如16倍)中硅酸盐水泥石酸溶率很容易达到95％，但在低倍盐酸体积(低于12倍)中，硅酸盐水泥石的酸溶率能以达到95％；

(3)养护时间不是影响硅酸盐水泥石酸溶率的主要因素，养护时间超过72小时，硅酸盐水泥石的酸溶率几乎没有变化；

(4)温度是影响影响酸溶性硅酸盐水泥浆体系酸溶率的主要因素之一，温度越高，硅酸盐水泥石的酸溶反应速度越快。

4、酸溶性硅酸盐水泥浆体系工程应用特性评价

(1)在50℃水浴养护环境下，硼砂加量范围在0～0.45％时，水泥浆的初凝时间在130～635分钟内可调；从加入硼砂后酸溶性硅酸盐水泥浆体系抗压强度的发展来看，硼砂的加入有利于其72小时抗压强度的发展，硼砂加入后，其72小时抗压强度均高于未加硼砂体系的抗压强度，水泥石72小时抗压强度均超过合同规定20MPa的要求；