[发明专利]油气井固井用防H2S气体腐蚀水泥浆体系

说明书

本发明公开了一种油气井固井用防H₂S气体腐蚀水泥浆体系，由以下按照重量份数计的原料组成：水泥100份，硅粉或石英砂0～35.0份，防酸性介质腐蚀剂3.0～4.0份，防腐蚀助剂5.0～6.0份，分散剂1.0～2.0份，降滤失剂3.0～4.0份，缓凝剂0.5～3.0份，消泡剂0.2～0.3份，水39.0～52.0份。本发明提供的水泥浆具有良好的工程性能，水泥石在高温、高浓度H₂S条件下具有良好的抗腐蚀性能，满足高H₂S酸性气藏水泥石长期封固的要求，保证了水泥环密封完整性以及后期井口安全，为勘探开发提供有效的技术保障。

技术领域

本发明涉及一种油气井固井用防H₂S腐蚀水泥浆体系，属于石油钻井工程领域。

背景技术

我国大多数天然气藏均含有不同程度的H₂S气体，在高温高浓度下H₂S快速与油井水泥发生化学反应，降低固井水泥石的碱度，导致水泥石中胶结性组分减少，孔隙结构破坏，渗透率增大，抗压强度降低甚至完全丧失，水泥环失去封隔性能，造成封隔失效，易出现环空带压，发生井口气窜，影响到了井筒完整性，给油气井的安全生产带来严峻的挑战，同时H₂S是剧毒气体，上窜至地面对周围生命、财产和环境会造成严重的危害。

在过去几十年里，国内外针对酸性气藏固井，加大了防腐蚀固井水泥浆体系的研究，取得了一定的成果，主要包括以硅酸盐水泥为主体材料的防腐技术和非硅酸盐水泥基防腐技术。硅酸盐水泥基防腐技术主要采用超细材料降低水泥石的渗透率；改变钙硅比降低水泥碱度，减少能与酸性气体发生化学反应的物质的量；掺入特殊的耐腐蚀材料在水泥石表面形成保护层。多种手段都起到了一定的防腐效果，在现场得到了成功应用。但是仍存在不足，其长期防腐蚀性能不理想，未根本解决。

非硅酸盐水泥基体系形成的硬化体具有更强的耐酸腐蚀性能，防腐蚀效果明显好于硅酸盐水泥，比如高铝-磷酸盐水泥体系和特征树脂防腐材料。但不足是：高铝-磷酸盐水泥浆对硅酸盐水泥敏感，混入少量的硅酸盐水泥后会导致稠化时间大大缩短，易引起固井事故，现场应用时需要将固井设备和管道进行彻底清洗，以防止残留的硅酸盐水泥浆污染该水泥浆体系，这大大增加了固井作业的风险和成本；特种树脂等非水泥基防腐材料防腐性能较好，但是浆体的综合性能调节困难，并且该体系在高含盐地层和高温条件下有机物质不稳定，甚至失去防腐蚀作用，因此多数情况下只适用于浅井，对于高温高压深井很难满足固井施工要求。

腐蚀问题会随着地层温度和酸性气体浓度的升高变得更加严重，尤其是10%以上浓度的H₂S，水泥石封隔性能得不到有效保证。开发相应的防H₂S气体腐蚀水泥浆很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种油气井固井用防H₂S气体腐蚀水泥浆体系。本发明提供的水泥浆具有良好的工程性能，水泥石在高温、高浓度H₂S条件下具有良好的抗腐蚀性能，满足高H₂S酸性气藏水泥石长期封固的要求，保证了水泥环密封完整性以及后期井口安全，为勘探开发提供有效的技术保障。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种油气井固井用防H₂S气体腐蚀水泥浆体系，其特征在于：由以下按照重量份数计的原料组成：水泥100份，硅粉或石英砂0～35.0份，防酸性介质腐蚀剂3.0～4.0份，防腐蚀助剂5.0～6.0份，分散剂1.0～2.0份，降滤失剂3.0～4.0份，缓凝剂0.5～3.0份，消泡剂0.2～0.3份，水39.0～52.0份。

所述防酸性介质腐蚀剂为可分散丁苯胶乳粉和氧化镁按质量比5:1混合而成。

所述防腐蚀助剂为超细微硅粉，粒径为1～20um，D(0.5)10um，SiO₂的质量百分含量大于95%。