CN110451852B - 适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法 - Google Patents
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110451852B CN110451852B CN201910752377.5A CN201910752377A CN110451852B CN 110451852 B CN110451852 B CN 110451852B CN 201910752377 A CN201910752377 A CN 201910752377A CN 110451852 B CN110451852 B CN 110451852B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cement
- temporary plugging
- temperature
- self
- percent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 230000007281 self degradation Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 27
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 17
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 claims abstract description 16
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims abstract 6
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 20
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 16
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 12
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 5
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 235000019994 cava Nutrition 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005297 material degradation process Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
- C04B26/28—Polysaccharides or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/426—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells for plugging
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
- C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
- C09K8/473—Density reducing additives, e.g. for obtaining foamed cement compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00724—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法,包括如下质量百分比的原料配方:聚乳酸0.5‑2%、聚氯乙烯5‑20%、羧甲基淀粉1.5‑3%、十二烷基硫酸钠0.75‑1.5‰、矿渣61.28‑71.88%、粉煤灰15.32‑17.97%,提前将所有固体原材料进行干燥混合,然后将固体材料加入到搅拌着的水中干料混合;低、高速搅拌;将水泥浆注入三联试模中;常温放置于实验室中养护,随后在恒温水浴箱中养护,最后分别在高温200℃、250℃和300℃养护后及浸水。本发明适用于不同温度,并对适用于高温地热井的可降解暂堵水泥的应用产生强有力的推动作用,将有利于降低地热开发成本以及提高其开发效率。
Description
技术领域
本发明涉及高温地热井条件不同温度的自降解暂堵水泥的制备方法,特别涉及适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法。
背景技术
钻井是地热勘探及开发的唯一手段。目前,地热钻探成本占地热发电总成本的1/3-1/2,对于增强地热***(EGS)则高达60%,甚至更高。钻探成本过高一直是地热能开发利用的最大障碍。
很多热储为火山岩和沉积岩互层,且多与区域断裂相连,孔隙、裂隙以及洞穴是地热井的特性之一,因此地热钻井不可避免地会发生钻井液漏失,一方面造成钻井液及配浆材料的浪费,另一方面,漏失往往引发相关钻井问题,比如井壁失稳、卡钻、固井困难,热储渗透率损害导致的产能下降,甚至是井眼报废。漏失是地热钻井的最大挑战之一,有时甚至会由于漏失造成井的报废。为保证钻进,降低成本必须采取堵漏措施。
另外,在钻井完毕后,为增加地热流体生产通道、增加产能需要进行重开已有裂缝或者水力压裂。因此,根据地热开发过程研制可自降解的暂堵水泥,使得该材料在钻井时起到护壁堵漏作用,完井后可自降解为地热流体生产提供通道。
与油气井和水文水井相比,以高温热水或蒸汽存储于地下的地热流体开发,地热井对暂堵材料的要求具有不同特点,包括:(1)地热井温度高,通常在150~350℃,甚至更高。高温对暂堵材料中的聚合物以及其他添加剂都有很大的影响;(2)地热热储中裂隙更发育,甚至可能是洞穴,同时地层压力和破裂压力更低,堵漏作业更为复杂。那么,为避免堵漏作业中人为诱导裂缝,暂堵材料的密度应较低;(3)地热流体含有腐蚀性流体,其中的CO2和H2S对材料的性能有很大影响。
水泥虽然价格低廉、对裂缝的封堵效果较好,但国内目前无针对高温地热井的可自降解暂堵水泥体系。水泥在对地层封堵后,只能通过采取酸化措施,以恢复地层渗透率。
发明内容
本发明的目的在于提供适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法,将弥补我国地热水泥在此方面的空白,并对适用于高温地热井的可降解暂堵水泥的应用产生强有力的推动作用。最终,将有利于降低地热开发成本以及提高其开发效率,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,包括如下质量百分比的原料配方:聚乳酸(PLA)0.5-2%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS) 0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12)0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰 15.32-17.97%。
进一步地,包括如下质量百分比的原料配方:聚乳酸(PLA)2%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS)0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12) 0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
进一步地,包括如下质量百分比的原料配方:聚乳酸(PLA)1.5%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS)0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12) 0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
进一步地,包括如下质量百分比的原料配方:聚乳酸(PLA)1%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS)0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12) 0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
进一步地,包括如下质量百分比的原料配方:聚乳酸(PLA)0.5%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS)0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12) 0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
本发明提供的另一种技术方案是:适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:提前将所有固体原材料进行干燥混合2min,然后将固体材料加入到搅拌着的水中进行干料混合;
步骤2:低速搅拌120s,停15s后,高速搅拌120s;
步骤3:配浆完毕后,将水泥浆注入尺寸为50.8mm×50.8mm×50.8mm 标准立方体三联试模中;
步骤4:常温放置于实验室中养护72h,随后在恒温水浴箱中85℃养护 24h,最后分别在高温200℃、250℃和300℃养护24h后及浸水24h。
进一步地,步骤1的干料混合方法可以利用水泥搅拌机搅拌混合或密封袋反复颠倒的方式混合。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明的适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法,采用向羧甲基纤维素改性碱激发水泥中引入PLA或对其中的羧甲基纤维素进行替代的方式改善水泥浆体流变性能,根据水泥中聚合物的热降解温度不同,制备适用于不同温度的暂堵水泥。
2、本发明的适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法,利用加入聚合物后,在处理的不同阶段中聚合物促进材料降解的机理不同,包括高温加热过程中、遇水瞬间、遇水初期及浸水时间的延长过程,以及高温下含氯聚合物的热降解产生HCl腐蚀水泥,从本质上破坏其结构的方式,增强材料的自降解效果。
3、本发明的适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法,利用表面活性剂十二烷基硫酸钠(K12)和聚合物复配制备低密度暂堵水泥。初步实现对暂堵水泥密度的调控,并得出泡沫暂堵水泥降解机理的关键在于:高温下处于独立泡沫之间水泥中的聚合物热降解,使得原本独立的泡沫连通、水泥结构破坏。
附图说明
图1为本发明K12的热重测试结果统计图;
图2为本发明不同加热温度下、不同阶段后水泥的抗压强度柱形图;
图3为本发明的正交第8组:85℃(a)、(b),300℃(c)、(d)试件内部孔隙分布示意图;
图4为本发明的正交第12组:85℃(a)、(b),300℃(c)、(d)试件内部孔隙分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,包括如下质量百分比的原料配方:聚乳酸(PLA)0.5%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS) 0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12)0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰 15.32-17.97%。
基于上述的自降解低密度暂堵水泥,现提出适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:提前将所有固体原材料进行干燥混合2min,然后将固体材料加入到搅拌着的水中进行干料混合,干料混合方法可以利用水泥搅拌机搅拌混合或密封袋反复颠倒的方式混合;
步骤2:按照《国家标准GB/T 1346-2011》的制备方法,低速搅拌120s,停15s后,高速搅拌120s;
步骤3:配浆完毕后,将水泥浆注入尺寸为50.8mm×50.8mm×50.8mm 标准立方体三联试模中;
步骤4:常温放置于实验室中养护72h,随后在恒温水浴箱中85℃养护 24h,最后在高温200℃养护24h后及浸水24h。
实施例2
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,聚乳酸(PLA)1.0%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS)0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12) 0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:提前将所有固体原材料进行干燥混合2min,然后将固体材料加入到搅拌着的水中进行干料混合,干料混合方法可以利用水泥搅拌机搅拌混合或密封袋反复颠倒的方式混合;
步骤2:按照《国家标准GB/T 1346-2011》的制备方法,低速搅拌120s,停15s后,高速搅拌120s;
步骤3:配浆完毕后,将水泥浆注入尺寸为50.8mm×50.8mm×50.8mm 标准立方体三联试模中;
步骤4:常温放置于实验室中养护72h,随后在恒温水浴箱中85℃养护 24h,最后在高温250℃养护24h后及浸水24h。
实施例3
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,聚乳酸(PLA)1.5%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS)0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12) 0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:提前将所有固体原材料进行干燥混合2min,然后将固体材料加入到搅拌着的水中进行干料混合,干料混合方法可以利用水泥搅拌机搅拌混合或密封袋反复颠倒的方式混合;
步骤2:按照《国家标准GB/T 1346-2011》的制备方法,低速搅拌120s,停15s后,高速搅拌120s;
步骤3:配浆完毕后,将水泥浆注入尺寸为50.8mm×50.8mm×50.8mm 标准立方体三联试模中;
步骤4:常温放置于实验室中养护72h,随后在恒温水浴箱中85℃养护 24h,最后在高温300℃养护24h后及浸水24h。
实施例4
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,聚乳酸(PLA)2.0%、聚氯乙烯(PVC)5-20%、羧甲基淀粉(CMS)0.75-3%、十二烷基硫酸钠(K12) 0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:提前将所有固体原材料进行干燥混合2min,然后将固体材料加入到搅拌着的水中进行干料混合,干料混合方法可以利用水泥搅拌机搅拌混合或密封袋反复颠倒的方式混合;
步骤2:按照《国家标准GB/T 1346-2011》的制备方法,低速搅拌120s,停15s后,高速搅拌120s;
步骤3:配浆完毕后,将水泥浆注入尺寸为50.8mm×50.8mm×50.8mm 标准立方体三联试模中;
步骤4:常温放置于实验室中养护72h,随后在恒温水浴箱中85℃养护 24h,最后在高温300℃养护24h后及浸水24h。
因聚乳酸(PLA)的最优加量为2%,将其分为0.5%、1%、1.5%、2%, 4种加量。聚氯乙烯(PVC)加量不超过20%,分为5%、10%、15%、20%, 4种加量。羧甲基淀粉(CMS)加量不应超过3%,分为0.75%、1.5%、2.25%、3%共4个加量。十二烷基硫酸钠(K12)的发泡性能良好,加量不应高于3‰,将其分为4个加量0.75‰、1.5‰、2.25‰和3‰。设计共4因素4水平正交试验,水泥配比及水泥浆的密度如下表1所示,该配比下除PVC的加量较大以外,PLA、淀粉及K12的加量均不超过3%,水固比为0.6,硅酸钠的加量为固体质量的6%。
表1.正交试验配比表及水泥浆密度
常温下,以上四个实施例的水泥浆的密度分别为0.81-1.38g/cm3、 1.01-1.13g/cm3、0.85-1.19g/cm3和0.91-1.31g/cm3。相对于碱激发水泥Control 的浆体密度1.62g/cm3来说,以上四个配方对水泥浆密度的降低幅度至少在 26.52%,初步实现了对地热暂堵水泥密度的调控。
由表1可知,在正交试验的16组配方中,浆体密度最大为第1组1.38 g/cm3,最小为第4组0.81g/cm3。常温下碱激发水泥Control浆体的密度为1.62 g/cm3,说明通过加入表面活性剂试制泡沫水泥,能大幅度降低浆体密度。
泡沫暂堵水泥的降解机理为:发泡剂及聚合物复配后,在水泥浆中形成具有刚性,气泡独立的泡沫;高温加热过程中,处于泡沫之间水泥浆中的聚合物降解,产生气体产物并腐蚀及劣化水泥结构。这一过程使得原本的闭式气泡连通形成开式泡沫,水泥结构遭到破坏;在遇水后,热冲击作用、水泥中物质的溶解及离子的溶出进一步破坏水泥结构,强度持续降低。
得出了泡沫暂堵水泥降解的关键在于:填充于泡沫之间水泥中的聚合物在高温下降解,产生气体产物并腐蚀、劣化水泥结构,使得水泥中原本独立的气泡互相连通,从而使得水泥的结构遭到破坏。
由图1可知,K12热降解的主要阶段为180~230℃,该阶段内重量损失率为69.04%,损失速率峰值位于201℃,最大值为2.41%/℃。其热降解温度较低,适用于作为暂堵水泥的添加剂。且满足对自降解泡沫水泥添加剂的要求:可在常温配置过程中,起到表面活性剂的作用,配制泡沫水泥,又在高温下发生降解,从而进一步促进水泥的自降解。
由图2综合考虑,85℃养护后强度越高则水泥越致密对裂缝封堵效果越好,而加热遇水后强度越低则降解效果越好,得出不同温度加热条件下的最优配方:200℃为第13组,其85℃强度为7.37MPa,而遇水后强度为1.96MPa; 250℃为第8组,其85℃强度为9.82MPa,而遇水后强度为1.46MPa;300℃为第12组,其85℃强度为11.14MPa,而遇水后强度为1.75MPa。
由图3和图4可看,300℃加热后的试件相对于85℃养护后的试件,内部孔隙的数量均明显增多;且在85℃相对独立的泡沫,在300℃加热后互相连通。 85℃养护后泡沫之间独立不连通,但加热后水泥内部孔隙增多且泡沫之间相互连通,这一点在图4中第八组的图(b)和图(d)十分明显。
本发明相对于现有技术要解决的技术问题是:
1、现有暂堵水泥中高分子量的CMC大幅度增大水泥浆体粘度的问题,通过向该暂堵水泥体系中加入对水泥流变性影响较小的可降解聚合物或对其中的CMC进行替代的方式,改善其流变性能。
2、目前已有的自降解暂堵水泥体系的密度较大,且虽然可达到一定的自降解效果但不明显,利用表面活性剂与聚合物复配试制泡沫自降解水泥,降低暂堵水泥的密度,并进一步增强材料的自降解效果。
综上所述:本发明的适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法,采用向羧甲基纤维素改性碱激发水泥中引入PLA或对其中的羧甲基纤维素进行替代的方式改善水泥浆体流变性能,根据水泥中聚合物的热降解温度不同,制备适用于不同温度的暂堵水泥。利用加入聚合物后,在处理的不同阶段中聚合物促进材料降解的机理不同,包括高温加热过程中、遇水瞬间、遇水初期及浸水时间的延长过程,以及高温下含氯聚合物的热降解产生HCl 腐蚀水泥,从本质上破坏其结构的方式,增强材料的自降解效果。利用表面活性剂十二烷基硫酸钠(K12)和聚合物复配制备低密度暂堵水泥。初步实现对暂堵水泥密度的调控,并得出泡沫暂堵水泥降解机理的关键在于:高温下处于独立泡沫之间水泥中的聚合物热降解,使得原本独立的泡沫连通、水泥结构破坏。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,其特征在于,由如下质量百分比的原料配方组成:聚乳酸0.5-2%、聚氯乙烯5-20%、羧甲基淀粉0.75-3%、十二烷基硫酸钠0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
2.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,其特征在于,由如下质量百分比的原料配方组成:聚乳酸2%、聚氯乙烯5-20%、羧甲基淀粉0.75-3%、十二烷基硫酸钠0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
3.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,其特征在于,由如下质量百分比的原料配方组成:聚乳酸1.5%、聚氯乙烯5-20%、羧甲基淀粉0.75-3%、十二烷基硫酸钠0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
4.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,其特征在于,由如下质量百分比的原料配方组成:聚乳酸1%、聚氯乙烯5-20%、羧甲基淀粉0.75-3%、十二烷基硫酸钠0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
5.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥,其特征在于,由如下质量百分比的原料配方组成:聚乳酸0.5%、聚氯乙烯5-20%、羧甲基淀粉0.75-3%、十二烷基硫酸钠0.75-3‰、矿渣61.28-71.88%、粉煤灰15.32-17.97%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910752377.5A CN110451852B (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910752377.5A CN110451852B (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110451852A CN110451852A (zh) | 2019-11-15 |
CN110451852B true CN110451852B (zh) | 2020-07-24 |
Family
ID=68486704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910752377.5A Expired - Fee Related CN110451852B (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110451852B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112250411A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-22 | 中国地质大学(北京) | 自降解暂堵水泥及其制备方法 |
CN112408881B (zh) * | 2020-11-20 | 2021-08-31 | 成都理工大学 | 适用于中低温地热井的暂堵型高透水多孔水泥基材料及其制备方法 |
CN115849798A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-03-28 | 成都理工大学 | 基于表面改性陶瓷的地热井高强度暂堵水泥及其制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007116400A3 (en) * | 2006-04-11 | 2009-04-23 | Aharon Barda | A tablet for absorbing waste drainage comprising hydrogel |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6154488A (en) * | 1997-09-23 | 2000-11-28 | Hunt Technologies, Inc. | Low frequency bilateral communication over distributed power lines |
US7494544B2 (en) * | 2003-01-23 | 2009-02-24 | Bj Services Company | Polymer shell encapsulated gas as a cement expansion additive |
CN104232037A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-24 | 克拉玛依市金鑫科技有限公司 | 一种油基钻井液裂缝堵漏剂 |
CN105154041A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-12-16 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 一种油井水泥增韧剂 |
CN106554763A (zh) * | 2015-09-24 | 2017-04-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种堵剂及其制备方法和应用 |
MX2019005686A (es) * | 2016-11-15 | 2019-08-14 | Shaw Ind Group Inc | Articulos compuestos en capas y metodos para realizarlos. |
-
2019
- 2019-08-15 CN CN201910752377.5A patent/CN110451852B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007116400A3 (en) * | 2006-04-11 | 2009-04-23 | Aharon Barda | A tablet for absorbing waste drainage comprising hydrogel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110451852A (zh) | 2019-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110451852B (zh) | 适用于高温地热井的自降解低密度暂堵水泥及制备方法 | |
CN105218146B (zh) | 一种保温隔音低密度发泡混凝土 | |
CN105565850A (zh) | 一种微孔轻质硅砖及其制备方法 | |
CN105367121A (zh) | 一种镁水泥基泡沫砌块及其制备方法 | |
CN104556954A (zh) | 一种磷酸镁水泥基多孔材料及其制备方法 | |
CN104817289A (zh) | 补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂及其制备方法和应用 | |
CN107188608A (zh) | 一种新型墙体保温材料及其制备方法 | |
WO2018086277A1 (zh) | 一种自保温砌块 | |
CN107417183A (zh) | 一种新型墙体保温材料及制备方法 | |
CN102745953B (zh) | 一种蒸养高性能泡沫混凝土砌块及其生产方法与应用 | |
CN112408881B (zh) | 适用于中低温地热井的暂堵型高透水多孔水泥基材料及其制备方法 | |
CN107963842A (zh) | 一种地热井固井水泥浆体系及其制备方法 | |
CN108751816B (zh) | 一种发泡粉煤灰有机聚合物改性保温材料及其制备和应用 | |
CN107098666A (zh) | 一种保温材料及其制备方法 | |
CN103588429A (zh) | 利用废旧混凝土制备复合型发泡混凝土的方法 | |
CN103833413A (zh) | 发泡水泥保温板及其制作方法 | |
CN103755187A (zh) | 一种赤泥发泡建筑外墙保温板的生产方法 | |
CN113233850B (zh) | 一种改性混凝土及其制备方法 | |
CN105347840A (zh) | 一种经济型墙体泡沫砌块材料及其制备方法 | |
CN114890750B (zh) | 一种高原环境下桥梁主塔用智能温控混凝土及其制备方法 | |
CN105541381A (zh) | 一种绿色高强无机绝热材料及其制备方法 | |
CN104909626A (zh) | 一种用于建筑外墙的防火阻燃保温砂浆及其制备方法 | |
CN112250411A (zh) | 自降解暂堵水泥及其制备方法 | |
CN103936387A (zh) | 一种轻质粉煤灰基绝热材料的制备方法 | |
CN107512860A (zh) | 一种建筑泡沫混凝土用改性矿物发泡剂及制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200724 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |