本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種適用范圍廣的低密度高強(qiáng)度水泥漿體系。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，低密度水泥漿廣泛應(yīng)用于低壓易漏失層的封固以及低壓油氣層長(zhǎng)封固段固井作業(yè)中，以降低靜液柱壓力防止漏失，減少水泥漿對(duì)儲(chǔ)層的污染和傷害。但是普通低密度水泥漿由于水灰比、外摻料比例較大，水泥漿存在諸多缺陷，突出表現(xiàn)在：水泥漿體系穩(wěn)定性差，強(qiáng)度發(fā)展慢，強(qiáng)度低，水泥漿石滲透率高，易引起腐蝕性介質(zhì)的腐蝕等，即水泥漿的施工性能和水泥石的長(zhǎng)期封固力學(xué)性能之間往往發(fā)生矛盾，其應(yīng)用又受到限制，大部分作為充填水泥用于非目的層封固。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適用范圍廣的低密度高強(qiáng)度水泥漿體系。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種適用范圍廣的低密度高強(qiáng)度水泥漿體系，由以下重量份的原料制備而成：
低密度高強(qiáng)度水泥65-75重量份，AMPS類(lèi)聚合物降失水劑0.2-2重量份，聚羧酸醚酯分散劑0.05-0.2重量份，無(wú)機(jī)鋁酸鹽早強(qiáng)劑0.1-2重量份，有機(jī)磷酸鹽緩凝劑0.1-0.5重量份，有機(jī)硅消泡劑0.1-0.2重量份，蒸餾水25-35重量份。
其中，所述低密度高強(qiáng)度水泥由以下重量份的原料制備而成：
API G級(jí)油井水泥20-40重量份，精細(xì)活性硅粉10-20重量份，玻璃硅酸鹽人造空心膨化玻璃微珠10-20重量份，增強(qiáng)材料15-30重量份。
其中，所述增強(qiáng)材料由以下重量份的原料制備而成：
超細(xì)水泥5-10重量份，火山灰5-10重量份，優(yōu)質(zhì)粉煤灰5-10份，納米硅10-15重量份，煅燒氧化鎂5-10重量份，超細(xì)礦渣微粉10-20重量份。
其中，所述精細(xì)活性硅粉中SiO2含量96-99.4％，所述活性硅粉粒徑為300目以上
本發(fā)明具有以下有益效果：
通過(guò)活性材料的選擇和顆粒級(jí)配，增加單位體積水泥漿中的固相量，提高了低密度水泥漿的懸浮穩(wěn)定性、濾失控制能力和水泥石的抗壓強(qiáng)度，使低密度水泥漿的綜合性能和常規(guī)密度相媲美，可用于目的層封固作業(yè)中。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
所述精細(xì)活性硅粉是采用表面改性劑對(duì)硅微粉顆粒表面進(jìn)行改性處理加工而成。所述精細(xì)活性硅粉中SiO2含量96-99.4％，是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的憎水性高純白色微粉，所述活性硅粉粒徑為300目以上，進(jìn)而優(yōu)選300-2000目。所述優(yōu)質(zhì)粉煤灰是火電廠(chǎng)燃燒煤粉由煙道中排出的廢棄粉末經(jīng)過(guò)加工處理，形成了均勻球型活性材料。在配制水泥時(shí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰用做活性礦物摻合料。優(yōu)質(zhì)粉煤灰的顆粒大多呈球形，顏色暗灰，視煤質(zhì)不同而有深有淺。一般細(xì)度與水泥類(lèi)似。粉煤灰的化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO。所述超細(xì)礦渣微粉是水泥制品中常用的礦渣微粉原料，具體是指以高爐水淬礦渣為主要原料，經(jīng)過(guò)干燥粉磨處理而制成的超細(xì)粉磨材料，主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3和CaO，具有超高活性。超細(xì)礦渣微粉本身能夠改善水泥漿的微結(jié)構(gòu)，其中含有的大量活性SiO2能夠與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣進(jìn)行二次水化反應(yīng)，生成密實(shí)度更高的硅酸凝膠，進(jìn)而提高水泥石的強(qiáng)度。所述超細(xì)礦渣微粉的比表面積≥450m2/kg，粒度范圍為500-2000目，可直接選擇市售。所述AMPS類(lèi)聚合物降失水劑，AMPS即2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸是油井水泥漿中的優(yōu)良緩凝劑，其性能穩(wěn)定，使用溫度范圍寬，與其他添加劑配伍性好，對(duì)水泥石強(qiáng)度發(fā)育無(wú)副作用。所述分散劑為酯醚復(fù)合聚羧酸；所述緩凝劑包括有機(jī)磷酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽及其衍生物、磺化丹寧、丹寧酸鈉、酒石酸及其鹽；所述緩凝劑為選自氨基三甲叉膦酸四鈉、氨基三甲叉膦酸五鈉、羥基乙叉二膦酸鈉、羥基乙叉二膦酸二鈉、羥基乙叉二膦酸四鈉、羥基乙叉二膦酸鉀、乙二胺四甲叉膦酸五鈉、二乙烯三胺五甲叉膦酸五鈉、二乙烯三胺五甲叉膦酸七鈉、二乙烯三胺五甲基膦酸鈉、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸四鈉、己二胺四甲叉膦酸鉀鹽、雙1，6-亞己基三胺五甲叉膦酸鈉中的任一種或幾種的組合。所述消泡劑包括有機(jī)硅消泡劑和高分子聚醚類(lèi)消泡劑。
以下實(shí)施例與對(duì)比例中使用的原料如沒(méi)有特殊說(shuō)明均為市售，其中，API-G級(jí)油井水泥購(gòu)自撫順?biāo)喙煞萦邢薰荆换钚怨璺圪?gòu)自徐州凌云硅業(yè)有限公司；空心玻璃微珠購(gòu)自南陽(yáng)市弘創(chuàng)石油技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司；煅燒高嶺土和埃洛石購(gòu)自中國(guó)高嶺土有限公司；粉煤灰和火山灰購(gòu)自河北潤(rùn)發(fā)建筑材料有限公司；橡膠粉末購(gòu)自金華市華科橡膠有限公司；乳膠粉末WWJF8010購(gòu)自安徽皖維花山新材料有限責(zé)任公司；碳纖維購(gòu)自杭州高科復(fù)合材料有限公司；納米二氧化硅購(gòu)自南京天行新材料有限公司；煅燒氧化鎂購(gòu)自天津?yàn)I和科源科技發(fā)展有限公司；超細(xì)礦渣微粉JD-W800購(gòu)自撫順?biāo)喙煞萦邢薰?；降失水劑CG310S-P購(gòu)自天津科力奧爾工程材料技術(shù)有限公司；CX610L高效消泡劑購(gòu)自天津科力奧爾工程材料技術(shù)有限公司；5581F醚酯共聚類(lèi)聚羧酸減水劑分散劑購(gòu)自德國(guó)巴斯夫(中國(guó))有限公司；羥基乙叉二膦酸四鈉緩凝劑購(gòu)自巴爾克(天津)水處理科技有限公司；
實(shí)施例
表1 0.98-1.10g/cm3密度水泥漿體系45℃配方
表2 不同溫度下1.05g/cm3低密度水泥漿配方
表3 1.10-1.30g/cm3密度水泥漿體系45℃配方
表4 不同溫度下1.15g/cm3低密度水泥漿配方
表5 1.30-1.45g/cm3密度水泥漿體系45℃配方
表6 不同溫度下1.35g/cm3低密度水泥漿配方
表7 1.45-1.60g/cm3密度水泥漿體系45℃配方
表8 不同溫度下1.50g/cm3低密度水泥漿配方
表1-表8為不同密度水泥漿體系在某一溫度點(diǎn)的性能指標(biāo)，并選擇特定范圍的密度段內(nèi)的某一密度點(diǎn)測(cè)試不同溫度下的各種性能指標(biāo)；在固井作業(yè)中，水泥漿密度是首先要考慮的，水泥凈漿的密度一般為1.90左右，要求的水泥漿密度越低，需要添加的減輕材料越多，減輕材料一般為惰性材料，這樣會(huì)嚴(yán)重影響水泥漿的各種性能，為了提高各種性能就要完善水泥漿體系并添加有作用的外加劑及外摻料，以改善性能；
第二個(gè)重要因素就是井深決定水泥漿的實(shí)驗(yàn)溫度，不同溫度對(duì)水泥漿的性能影響不一樣，所以要考察某一密度點(diǎn)下不同溫度情況下的水泥漿特性是否滿(mǎn)足施工要求。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。