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一種固井膠乳水泥漿體系及其制備方法與流程

文檔序號(hào):12394196閱讀:578來源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及油田固井技術(shù)領(lǐng)域,更具體地,涉及一種固井膠乳水泥漿體系及其制備方法。



背景技術(shù):

普通水泥石為高度非均質(zhì)性的多相體系,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有大量孔隙和微裂縫,特別是水泥在凝結(jié)時(shí)往往伴隨著體積收縮更使空隙增大,導(dǎo)致在水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其與井筒、地層間出現(xiàn)滲流通道,滲透率也隨之增高,主要表現(xiàn)為脆性和多孔道。在水泥漿體系中加入膠乳后,隨著水泥水化的進(jìn)行,膠乳顆粒憑借其分子結(jié)構(gòu)中的吸附基團(tuán),部分附著在水泥顆粒的表面。在壓差及水泥水化作用下,乳液中的水量逐漸減少,膠乳顆粒相互靠近,并通過氫鍵、范德華力與毛細(xì)管力的作用,相互擠壓聯(lián)結(jié),直至形成連續(xù)的聚合物薄膜,并與水泥水化產(chǎn)物相互纏繞,構(gòu)成膠乳聚合物與水泥水化產(chǎn)物相互穿插交聯(lián)的復(fù)合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),改善了水泥石的微觀缺陷,既分散了水泥石的應(yīng)力集中,又可增加后者的彈性形變能力,且堵塞水泥石中的滲流通道,進(jìn)而大幅提高水泥石的抗?jié)B與防氣竄性能。同時(shí)由于膠乳水泥漿中具有較多的穩(wěn)定劑(表面活性劑),可降低水泥顆粒的表面張力,提高界面間的親和力,使界面膠結(jié)強(qiáng)度增加,膠乳的膠粒填充在水泥水化產(chǎn)物之間,可以降低水泥水化時(shí)的體積收縮,提高界面膠結(jié)質(zhì)量。膠乳水泥漿還可較好地黏結(jié)油潤(rùn)和水潤(rùn)界面,改善水泥石與套管及井壁間的固結(jié)質(zhì)量,且可有效抑制水泥漿在泵送過程中的失水,進(jìn)而減少水泥石的表觀與內(nèi)部體積由于失水而引發(fā)的收縮,并降低儲(chǔ)層因水泥漿失水而受到的損害。

膠乳水泥所具備的彈性變形能力、優(yōu)異的防水性能以及其與各種基質(zhì)間的良好膠結(jié)能力,已被廣泛應(yīng)用于各種防水工程、界面處理劑、修補(bǔ)工程、粘結(jié)材料與防腐涂層等,而通過有針對(duì)性的優(yōu)化膠乳水泥性能,其亦可用于深井、超深井以及高壓油氣井固井。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,本發(fā)明的目的在于提供一種固井膠乳水泥漿體系及其制備方法,以解決普通固井水泥漿脆性大、柔韌性差以及抗?jié)B能力差的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種固井膠乳水泥漿體系,按重量份數(shù)計(jì),包括以下組份:膨脹劑1.5~2.5份、塑性劑0.5~1.5份、降濾失劑1~3份、膠乳5~20份、消泡劑0.1~1.5份、緩凝劑1.0~2.5份、分散劑0.2~1.5份、水30~40份、水泥100份。

本發(fā)明還提供了一種上述固井膠乳水泥漿體系的制備方法,包括以下步驟:

步驟(1):將水、降失水劑、膠乳、緩凝劑、消泡劑、分散劑于2000~2500r/min攪拌速率下濕混攪拌均勻;

步驟(2):將膨脹劑、塑性劑與水泥干混混合均勻;

步驟(3):于4000~4500r/min的攪拌速率下將干混料加入濕混料中,再于10000~12000r/min速率下攪拌混合均勻。

本發(fā)明的有益效果在于:

本發(fā)明的膠乳水泥漿具有良好的流變性能,且靜置達(dá)10小時(shí)以上不影響其使用性能,同時(shí),膠乳水泥漿可降低水泥石彈性模量達(dá)40%以上,有效地提高了水泥石的抗沖擊性和韌性,解決普通固井水泥漿脆性大、柔韌性差等問題,在封固井作業(yè)中隨著應(yīng)力的發(fā)展能減少產(chǎn)生的裂縫,膠乳水泥漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙和微裂縫比普通水泥少,抗?jié)B能力強(qiáng),避免造成油氣層的竄槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,本部分的描述僅是示范性和解釋性,不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。

本發(fā)明的一種固井膠乳水泥漿體系,按重量份數(shù)計(jì),包括以下組分:膨脹劑1.5~2.5份、塑性劑0.5~1.5份、降濾失劑1~3份、膠乳5~20份、消泡劑0.1~1.5份、緩凝劑1.0~2.5份、分散劑0.2~1.5份、水30~40份、水泥100份。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的方案,按重量份數(shù)計(jì),包括以下組分:膨脹劑2份、塑性劑1~1.3份、降濾失劑1.5份、膠乳10~15份、消泡劑0.8~1.2份、緩凝劑1.5份、分散劑0.8~1份、水34份、水泥100份。

優(yōu)選的,所述消泡劑為有機(jī)硅類化合物。

優(yōu)選的,所述塑性劑AK600為脂肪族二元酸酯類化合物。

優(yōu)選的,所述膠乳和緩凝劑均為以AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)為功能單體的共聚物。

優(yōu)選的,分散劑為磺化三聚氰胺甲醛樹脂。

優(yōu)選的,水泥為嘉華G級(jí)水泥,粒徑分布為2~80μm,平均粒徑約為15μm。

一種如上述所述的固井膠乳水泥漿體系的制備方法,包括以下步驟:

步驟(1):將水、降失水劑、膠乳、緩凝劑、消泡劑、分散劑于2000~2500r/min攪拌速率下濕混攪拌均勻;

步驟(2):將膨脹劑、塑性劑與水泥干混混合均勻;

步驟(3):于4000~4500r/min的攪拌速率下將干混料加入濕混料中,再于10000~12000r/min速率下攪拌混合均勻。

實(shí)施例1

一種固井膠乳水泥漿體系,按重量份數(shù)計(jì),包括以下組分:膨脹劑2份、塑性劑1份、降濾失劑1.5份、膠乳15份、消泡劑0.8份、緩凝劑1.5份、分散劑0.8份、水34份、水泥100份(嘉華G級(jí)水泥)。其中,消泡劑為有機(jī)硅類化合物,塑性劑為脂肪族二元酸酯類化合物,膠乳和緩凝劑均為以(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)為功能單體的共聚物,分散劑為磺化三聚氰胺甲醛樹脂。

制備方法:(1)將水、降失水劑、膠乳、緩凝劑、消泡劑、分散劑于2000r/min攪拌速率下濕混攪拌均勻;(2)將膨脹劑、塑性劑與水泥干混混合均勻;(3)于4000r/min攪拌速率下將干混料分批加入濕混料中,再于12000r/min速率下攪拌混合均勻即可得到固井膠乳水泥漿體系。通過測(cè)試得到的彈性模量及抗壓強(qiáng)度如表1所示。將制備得到的固井膠乳水泥漿體系靜置不同的時(shí)間,測(cè)試其流變性能的變化,其結(jié)果如表2所示。

表1

表2

實(shí)施例2

一種固井膠乳水泥漿體系,按重量份數(shù)計(jì),包括以下組分:膨脹劑1.5份、塑性劑1.3份(生產(chǎn)型號(hào):AK600)、降濾失劑1.5份、膠乳20份(生產(chǎn)型號(hào):AK-J2)、消泡劑1.2份(生產(chǎn)型號(hào):BP-1B)、緩凝劑1.5份(生產(chǎn)型號(hào):AK200R)、分散劑1份(生產(chǎn)型號(hào):AK300-1)、水34份、水泥100份(嘉華G級(jí)水泥)。

制備方法:(1)將水、降失水劑、膠乳、緩凝劑、消泡劑、分散劑于2000r/min攪拌速率下濕混攪拌均勻;(2)將膨脹劑、塑性劑與水泥干混混合均勻;(3)于4500r/min攪拌速率下將干混料分批加入濕混料中,再于10000r/min速率下攪拌混合均勻即可得到固井膠乳水泥漿體系。通過測(cè)試得到的彈性模量及抗壓強(qiáng)度如表3所示。將制備得到的固井膠乳水泥漿體系靜置不同的時(shí)間,測(cè)試其流變性能的變化,其結(jié)果如表4所示。

表3

表4

由表2和表4可知,將固井膠乳水泥漿體系靜置10h以上,其流變性能變化不大,說明其具有良好的流變性能,靜置達(dá)10小時(shí)以上不影響其使用性能。

實(shí)施例3

一種固井膠乳水泥漿體系,按重量份數(shù)計(jì),包括以下組分:膨脹劑1.5份、塑性劑1份(生產(chǎn)型號(hào):AK600)、降濾失劑1.5份、膠乳10份(生產(chǎn)型號(hào):AK-J2)、消泡劑0.5份(生產(chǎn)型號(hào):BP-1B)、緩凝劑1.5份(生產(chǎn)型號(hào):AK200R)、分散劑1份(生產(chǎn)型號(hào):AK300-1)、水40份、水泥100份(嘉華G級(jí)水泥)。

制備方法:(1)將水、降失水劑、膠乳、緩凝劑、消泡劑、分散劑于2000r/min攪拌速率下濕混攪拌均勻;(2)將膨脹劑、塑性劑與水泥干混混合均勻;(3)于4500r/min攪拌速率下將干混料分批加入濕混料中,再于12000r/min速率下攪拌混合均勻即可得到固井膠乳水泥漿體系。通過測(cè)試得到的彈性模量及抗壓強(qiáng)度如表5所示。

表5

實(shí)施例4

一種固井膠乳水泥漿體系,按重量份數(shù)計(jì),包括以下組分:膨脹劑2.5份、塑性劑0.5份(生產(chǎn)型號(hào):AK600)、降濾失劑3份、膠乳5份(生產(chǎn)型號(hào):AK-J2)、消泡劑0.1份(生產(chǎn)型號(hào):BP-1B)、緩凝劑2.5份(生產(chǎn)型號(hào):AK200R)、分散劑0.2份(生產(chǎn)型號(hào):AK300-1)、水30份、水泥100份(嘉華G級(jí)水泥)。

制備方法:(1)將水、降失水劑、膠乳、緩凝劑、消泡劑、分散劑于2500r/min攪拌速率下濕混攪拌均勻;(2)將膨脹劑、塑性劑與水泥干混混合均勻;(3)于4000r/min攪拌速率下將干混料分批加入濕混料中,再于12000r/min速率下攪拌混合均勻即可得到固井膠乳水泥漿體系。通過測(cè)試得到的彈性模量及抗壓強(qiáng)度如表6所示。

表6

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作出任何限制,故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)。

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