一种抗侵蚀增强材料和固井水泥浆的制作方法

本发明属于油井水泥固井，具体涉及一种抗侵蚀增强材料和固井水泥浆。

背景技术：

1、随着油气勘探开发的深入，高温井、深井、超深井的数量不断增多。传统的油井水泥固井技术在这些特殊环境下面临着巨大的挑战。特别是在长期注水开发的油田，由于地层压力复杂、含水量的增加，水侵、水窜现象普遍，使得固井质量下降。同时，高温环境也导致水泥石的强度衰退，严重时甚至会开裂，严重影响固井封固质量与安全。目前主要通过添加外掺料(如粉煤灰、矿粉等)来提高油井水泥的抗侵蚀能力，cn 116514473a公开了一种防窜抗侵蚀固井水泥浆，该防窜抗侵蚀固井水泥浆包括以下组分：高温固井水泥100份，耐高温抗侵蚀增强材料20-40份，水40-60份，缓凝剂1-2.5份，和降失水剂1.5-2.5份，其中，耐高温抗侵蚀增强材料包括矿超细粉煤灰、二氧化硅晶体和功能调节剂。该固井水泥浆具有良好的工程性能，密度可调，使固井水泥石具有高抗压强度、低弹性模量。然而，上述固井水泥浆在实际应用中仍存在抗侵蚀性(即在高盐及酸性环境下的稳定性)、机械强度和高温稳定性较差的问题。

2、因此，如何提供一种兼具优异的抗侵蚀性、机械强度和高温稳定性的抗侵蚀增强材料是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、第一方面，本发明提供一种抗侵蚀增强材料，按质量百分数计，包括如下组分：无机矿物材料30％-60％，纳米增强剂10％-40％，耐温助剂20％-50％；

2、所述无机矿物材料包括微米二氧化硅、碳粉、粉煤灰和硅藻土；

3、所述纳米增强剂包括纳米二氧化硅、纳米碳管、纳米石墨烯中的至少一种；

4、所述耐温助剂包括氧化铝、氧化锆、碳化硅中的至少一种。

5、如上所述的抗侵蚀增强材料，其中，所述微米二氧化硅、碳粉、粉煤灰和硅藻土的质量比为1:(0.5～2):(0.2～0.5):(0.5～1)。

6、如上所述的抗侵蚀增强材料，其中，所述纳米增强剂包括纳米二氧化硅、纳米碳管和纳米石墨烯；

7、和/或，所述耐温助剂包括氧化铝、氧化锆和碳化硅。

8、如上所述的抗侵蚀增强材料，其中，所述纳米二氧化硅、纳米碳管和纳米石墨烯的质量比为1:(0.5～2):(0.2～0.8)；

9、和/或，所述氧化铝、氧化锆和碳化硅的质量比为1:(0.5～1.5):(0.4～1)。

10、如上所述的抗侵蚀增强材料，其中，所述无机矿物材料的平均粒径为10μm-50μm；和/或，

11、所述纳米增强剂的平均粒径为100nm-800nm；和/或，

12、所述耐温助剂的平均粒径为1μm-20μm。

13、第二方面，本发明提供一种抗侵蚀增强材料的制备方法，所述抗侵蚀增强材料包括上述的抗侵蚀增强材料，所述制备方法包括以下步骤：

14、将无机矿物材料、纳米增强剂和耐温助剂于0～10℃下混合，制得所述抗侵蚀增强材料。

15、第三方面，本发明提供一种固井水泥浆，包括如下组分：水泥、抗侵蚀增强材料、耐温材料、抗侵蚀剂、降失水剂、缓凝剂和水；

16、所述抗侵蚀增强材料包括第一方面所述的抗侵蚀增强材料或者第二方面所述制备方法制得的抗侵蚀增强材料。

17、如上所述的固井水泥浆，其中，所述水泥包括油井g级水泥；

18、和/或，所述耐温材料包括活性矿渣和/或火山灰；

19、和/或，所述抗侵蚀剂包括纳米晶须、硅酸钙、羟基磷灰石粉中的至少一种。

20、如上所述的固井水泥浆，其中，按重量份计，所述固井水泥浆包括：100份水泥，10-50份抗侵蚀增强材料，5-30份耐温材料，5-15份抗侵蚀剂，2-5份降失水剂，0.5-4份缓凝剂，60-120份水。

21、第四方面，本发明提供一种固井水泥浆在固井中的应用，所述固井水泥浆包括第一方面所述的固井水泥浆。

22、本发明采用特定类型和含量的无机矿物材料、纳米增强剂、耐温助剂，制得一种抗侵蚀增强材料，该抗侵蚀增强材料能够赋予固井水泥浆优异的抗侵蚀性、机械强度和高温稳定性。

1.一种抗侵蚀增强材料，其特征在于，按质量百分数计，包括如下组分：无机矿物材料30％-60％，纳米增强剂10％-40％，耐温助剂20％-50％；

2.根据权利要求1所述的抗侵蚀增强材料，其特征在于，所述微米二氧化硅、碳粉、粉煤灰和硅藻土的质量比为1:(0.5～2):(0.2～0.5):(0.5～1)。

3.根据权利要求1或2所述的抗侵蚀增强材料，其特征在于，所述纳米增强剂包括纳米二氧化硅、纳米碳管和纳米石墨烯；

4.根据权利要求3所述的抗侵蚀增强材料，其特征在于，所述纳米二氧化硅、纳米碳管和纳米石墨烯的质量比为1:(0.5～2):(0.2～0.8)；

5.根据权利要求1-4任一项所述的抗侵蚀增强材料，其特征在于，所述无机矿物材料的平均粒径为10μm-50μm；

6.一种抗侵蚀增强材料的制备方法，其特征在于，所述抗侵蚀增强材料包括权利要求1-5任一项所述的抗侵蚀增强材料，所述制备方法包括以下步骤：

7.一种固井水泥浆，其特征在于，包括如下组分：水泥、抗侵蚀增强材料、耐温材料、抗侵蚀剂、降失水剂、缓凝剂和水；

8.根据权利要求7所述的固井水泥浆，其特征在于，所述水泥包括油井g级水泥；

9.根据权利要求7或8所述的固井水泥浆，其特征在于，按重量份计，所述固井水泥浆包括：100份水泥，10-50份抗侵蚀增强材料，5-30份耐温材料，5-15份抗侵蚀剂，2-5份降失水剂，0.5-4份缓凝剂，60-120份水。

10.一种固井水泥浆在固井中的应用，其特征在于，所述固井水泥浆包括权利要求7-9任一项所述的固井水泥浆。