CN106747018B - 一种固井胶乳水泥浆体系及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固井胶乳水泥浆体系及其制备方法,该胶乳水泥浆按重量份数计,包括以下组分:膨胀剂1.5~2.5份、塑性剂0.5~1.5份、降滤失剂1~3份、胶乳5~20份、消泡剂0.1~1.5份、缓凝剂1.0~2.5份、分散剂0.2~1.5份、水30~40份、水泥100份。本发明能解决普通固井水泥浆脆性大、柔韧性差以及抗渗能力差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及油田固井技术领域,更具体地,涉及一种固井胶乳水泥浆体系及其制备方法。
背景技术
普通水泥石为高度非均质性的多相体系,其内部结构中含有大量孔隙和微裂缝,特别是水泥在凝结时往往伴随着体积收缩更使空隙增大,导致在水泥石内部结构及其与井筒、地层间出现渗流通道,渗透率也随之增高,主要表现为脆性和多孔道。在水泥浆体系中加入胶乳后,随着水泥水化的进行,胶乳颗粒凭借其分子结构中的吸附基团,部分附着在水泥颗粒的表面。在压差及水泥水化作用下,乳液中的水量逐渐减少,胶乳颗粒相互靠近,并通过氢键、范德华力与毛细管力的作用,相互挤压联结,直至形成连续的聚合物薄膜,并与水泥水化产物相互缠绕,构成胶乳聚合物与水泥水化产物相互穿插交联的复合网状结构,改善了水泥石的微观缺陷,既分散了水泥石的应力集中,又可增加后者的弹性形变能力,且堵塞水泥石中的渗流通道,进而大幅提高水泥石的抗渗与防气窜性能。同时由于胶乳水泥浆中具有较多的稳定剂(表面活性剂),可降低水泥颗粒的表面张力,提高界面间的亲和力,使界面胶结强度增加,胶乳的胶粒填充在水泥水化产物之间,可以降低水泥水化时的体积收缩,提高界面胶结质量。胶乳水泥浆还可较好地黏结油润和水润界面,改善水泥石与套管及井壁间的固结质量,且可有效抑制水泥浆在泵送过程中的失水,进而减少水泥石的表观与内部体积由于失水而引发的收缩,并降低储层因水泥浆失水而受到的损害。
胶乳水泥所具备的弹性变形能力、优异的防水性能以及其与各种基质间的良好胶结能力,已被广泛应用于各种防水工程、界面处理剂、修补工程、粘结材料与防腐涂层等,而通过有针对性的优化胶乳水泥性能,其亦可用于深井、超深井以及高压油气井固井。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种固井胶乳水泥浆体系及其制备方法,以解决普通固井水泥浆脆性大、柔韧性差以及抗渗能力差的技术问题。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案为:一种固井胶乳水泥浆体系,按重量份数计,包括以下组份:膨胀剂1.5~2.5份、塑性剂0.5~1.5份、降滤失剂1~3份、胶乳5~20份、消泡剂0.1~1.5份、缓凝剂1.0~2.5份、分散剂0.2~1.5份、水30~40份、水泥100份。
本发明还提供了一种上述固井胶乳水泥浆体系的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1):将水、降失水剂、胶乳、缓凝剂、消泡剂、分散剂于2000~2500r/min搅拌速率下湿混搅拌均匀;
步骤(2):将膨胀剂、塑性剂与水泥干混混合均匀;
步骤(3):于4000~4500r/min的搅拌速率下将干混料加入湿混料中,再于10000~12000r/min速率下搅拌混合均匀。
本发明的有益效果在于:
本发明的胶乳水泥浆具有良好的流变性能,且静置达10小时以上不影响其使用性能,同时,胶乳水泥浆可降低水泥石弹性模量达40%以上,有效地提高了水泥石的抗冲击性和韧性,解决普通固井水泥浆脆性大、柔韧性差等问题,在封固井作业中随着应力的发展能减少产生的裂缝,胶乳水泥浆内部结构的孔隙和微裂缝比普通水泥少,抗渗能力强,避免造成油气层的窜槽。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
本发明的一种固井胶乳水泥浆体系,按重量份数计,包括以下组分:膨胀剂1.5~2.5份、塑性剂0.5~1.5份、降滤失剂1~3份、胶乳5~20份、消泡剂0.1~1.5份、缓凝剂1.0~2.5份、分散剂0.2~1.5份、水30~40份、水泥100份。
作为进一步优选的方案,按重量份数计,包括以下组分:膨胀剂2份、塑性剂1~1.3份、降滤失剂1.5份、胶乳10~15份、消泡剂0.8~1.2份、缓凝剂1.5份、分散剂0.8~1份、水34份、水泥100份。
优选的,所述消泡剂为有机硅类化合物。
优选的,所述塑性剂AK600为脂肪族二元酸酯类化合物。
优选的,所述胶乳和缓凝剂均为以AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)为功能单体的共聚物。
优选的,分散剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂。
优选的,水泥为嘉华G级水泥,粒径分布为2~80μm,平均粒径约为15μm。
一种如上述所述的固井胶乳水泥浆体系的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1):将水、降失水剂、胶乳、缓凝剂、消泡剂、分散剂于2000~2500r/min搅拌速率下湿混搅拌均匀;
步骤(2):将膨胀剂、塑性剂与水泥干混混合均匀;
步骤(3):于4000~4500r/min的搅拌速率下将干混料加入湿混料中,再于10000~12000r/min速率下搅拌混合均匀。
实施例1
一种固井胶乳水泥浆体系,按重量份数计,包括以下组分:膨胀剂2份、塑性剂1份、降滤失剂1.5份、胶乳15份、消泡剂0.8份、缓凝剂1.5份、分散剂0.8份、水34份、水泥100份(嘉华G级水泥)。其中,消泡剂为有机硅类化合物,塑性剂为脂肪族二元酸酯类化合物,胶乳和缓凝剂均为以(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)为功能单体的共聚物,分散剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂。
制备方法:(1)将水、降失水剂、胶乳、缓凝剂、消泡剂、分散剂于2000r/min搅拌速率下湿混搅拌均匀;(2)将膨胀剂、塑性剂与水泥干混混合均匀;(3)于4000r/min搅拌速率下将干混料分批加入湿混料中,再于12000r/min速率下搅拌混合均匀即可得到固井胶乳水泥浆体系。通过测试得到的弹性模量及抗压强度如表1所示。将制备得到的固井胶乳水泥浆体系静置不同的时间,测试其流变性能的变化,其结果如表2所示。
表1
表2
实施例2
一种固井胶乳水泥浆体系,按重量份数计,包括以下组分:膨胀剂1.5份、塑性剂1.3份(生产型号:AK600)、降滤失剂1.5份、胶乳20份(生产型号:AK-J2)、消泡剂1.2份(生产型号:BP-1B)、缓凝剂1.5份(生产型号:AK200R)、分散剂1份(生产型号:AK300-1)、水34份、水泥100份(嘉华G级水泥)。
制备方法:(1)将水、降失水剂、胶乳、缓凝剂、消泡剂、分散剂于2000r/min搅拌速率下湿混搅拌均匀;(2)将膨胀剂、塑性剂与水泥干混混合均匀;(3)于4500r/min搅拌速率下将干混料分批加入湿混料中,再于10000r/min速率下搅拌混合均匀即可得到固井胶乳水泥浆体系。通过测试得到的弹性模量及抗压强度如表3所示。将制备得到的固井胶乳水泥浆体系静置不同的时间,测试其流变性能的变化,其结果如表4所示。
表3
表4
由表2和表4可知,将固井胶乳水泥浆体系静置10h以上,其流变性能变化不大,说明其具有良好的流变性能,静置达10小时以上不影响其使用性能。
实施例3
一种固井胶乳水泥浆体系,按重量份数计,包括以下组分:膨胀剂1.5份、塑性剂1份(生产型号:AK600)、降滤失剂1.5份、胶乳10份(生产型号:AK-J2)、消泡剂0.5份(生产型号:BP-1B)、缓凝剂1.5份(生产型号:AK200R)、分散剂1份(生产型号:AK300-1)、水40份、水泥100份(嘉华G级水泥)。
制备方法:(1)将水、降失水剂、胶乳、缓凝剂、消泡剂、分散剂于2000r/min搅拌速率下湿混搅拌均匀;(2)将膨胀剂、塑性剂与水泥干混混合均匀;(3)于4500r/min搅拌速率下将干混料分批加入湿混料中,再于12000r/min速率下搅拌混合均匀即可得到固井胶乳水泥浆体系。通过测试得到的弹性模量及抗压强度如表5所示。
表5
实施例4
一种固井胶乳水泥浆体系,按重量份数计,包括以下组分:膨胀剂2.5份、塑性剂0.5份(生产型号:AK600)、降滤失剂3份、胶乳5份(生产型号:AK-J2)、消泡剂0.1份(生产型号:BP-1B)、缓凝剂2.5份(生产型号:AK200R)、分散剂0.2份(生产型号:AK300-1)、水30份、水泥100份(嘉华G级水泥)。
制备方法:(1)将水、降失水剂、胶乳、缓凝剂、消泡剂、分散剂于2500r/min搅拌速率下湿混搅拌均匀;(2)将膨胀剂、塑性剂与水泥干混混合均匀;(3)于4000r/min搅拌速率下将干混料分批加入湿混料中,再于12000r/min速率下搅拌混合均匀即可得到固井胶乳水泥浆体系。通过测试得到的弹性模量及抗压强度如表6所示。
表6
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作出任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术方案范围内。
Claims (2)
1.一种固井胶乳水泥浆体系,其特征在于:按重量份数计,包括以下组分:膨胀剂1.5份、塑性剂1.3份、降滤失剂1.5份、胶乳20份、消泡剂1.2份、缓凝剂1.5份、分散剂1份、水34份、水泥100份;所述消泡剂为有机硅类化合物,所述塑性剂为脂肪族二元酸酯类化合物,所述胶乳和缓凝剂均为以AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)为功能单体的共聚物,分散剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂,所述水泥为嘉华G级水泥,粒径分布为2~80μm。
2.一种如权利要求1所述的固井胶乳水泥浆体系的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤(1):将水、降失水剂、胶乳、缓凝剂、消泡剂、分散剂于2000~2500r/min搅拌速率下湿混搅拌均匀;
步骤(2):将膨胀剂、塑性剂与水泥干混混合均匀;
步骤(3):于4000~4500r/min的搅拌速率下将干混料加入湿混料中,再于10000~12000r/min速率下搅拌混合均匀。
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