用于小尺寸浮箍、浮鞋的水泥砂漿及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油田固井領域，特別涉及一種具有高強度和高抗滲性能的用于小尺寸 浮箍、浮鞋的水泥砂楽及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前浮箍、浮鞋內部填充材料主要有兩種，一種是使用鑄鐵、鋁合金等金屬材料， 另一種則是使用水泥砂漿進行填充，由于后者具有良好的可鉆性，目前已經在國內外開展 了大量的應用研究。例如《石油鉆采工藝》2012年9月第5期第107-110頁姜向東等人發表 的題目為"易鉆浮箍浮鞋的研制及應用"的文章中提到一種用于易鉆浮箍浮鞋的早強微膨 脹混凝土，其包含膨脹劑、粗細骨料、水、減水劑、引氣劑、早強劑、膨潤土和黏土。但是對于 小尺寸浮箍浮鞋，由于其是指尺寸在5-1/2"（139. 7_)以下的套管用浮箍、浮鞋，標準SY/ T5618-2009中規定，4-1/2"到5-1/2"規格的浮箍、浮鞋最小水眼直徑為46mm，為了保證過 流面積，因此單向閥不可能設計得更小，外殼與單向閥之間的間隙變得極小。在這種情況 下，混有粗骨料的混凝土將無法填充間隙，進而降低了浮箍、浮鞋的性能及安全可靠性。目 前尚沒有見到應用于小尺寸浮箍、浮鞋的高強度高抗滲的水泥砂漿配方的報道。
[0003] 因此，本領域需要一種可應用于小尺寸浮箍、浮鞋的高強度高抗滲的水泥砂漿。
【發明內容】
[0004] 本發明目的在于提供一種用于小尺寸浮箍、浮鞋的水泥砂漿，克服水泥砂漿無法 填充小尺寸浮箍、浮鞋間隙的缺點，并能夠達到相應的抗壓強度和抗滲強度。
[0005] 為實現上述目的，本發明提供一種用于小尺寸浮箍、浮鞋的水泥砂漿及其制備方 法。
[0006] 本發明提供的一種用于小尺寸浮箍、浮鞋的水泥砂漿，包括如下組分：水泥 15-30wt%、細骨料 50-60wt%、硅灰 2-5wt%、粉煤灰 3-5wt%、早強劑 0· 2-lwt%、膨脹劑 3-5wt%、 減水劑0. 2-0. 8wt%以及水5-15wt%。優選地，所述水泥砂漿包括如下組分：水泥25-28wt%、 細骨料50-55wt%、硅灰2-3wt%、粉煤灰3-5wt%、早強劑(λ 2-0. 5wt%、膨脹劑3-5wt%、減水劑 0. 3-0. 5wt%以及水5-10wt%。本發明所述的早強劑也可以被稱為促凝劑，可以是本領域已 知的任何早強劑，包括但不限于氯化物系早強劑（比如氯化鈣)、硫酸鹽系早強劑（比如硫酸 鈉）以及有機物系早強劑（比如三乙醇胺)。所述的膨脹劑可以是本領域已知的任何膨脹劑， 例如明礬石膨脹劑、硫鋁酸鈣膨脹劑、氧化鈣膨脹劑、鐵屑膨脹劑、氧化鈣-硫鋁酸鈣復合 膨脹劑、U型水泥砂漿膨脹劑或AEA水泥砂漿膨脹劑等。所述的U型水泥砂漿膨脹劑為由 硫酸鋁鈣熟料、明礬石和石膏組成的復合膨脹劑。所述的AEA水泥砂漿膨脹劑是一種硫鋁 酸鈣型水泥砂漿膨脹劑。所述的減水劑可以是本領域已知的任何減水劑，包括普通減水劑 和高效減水劑。本領域技術人員知道的，在水泥砂漿坍落度基本相同的條件下能大幅度減 少拌合水量的外加劑稱為高效減水劑。
[0007] 在一個【具體實施方式】中，所述的水泥為42. 5MPa或52. 5MPa的普通硅酸鹽水泥或 G級高抗硫酸鹽油井水泥。
[0008] 在一個【具體實施方式】中，所述的硅灰和/或粉煤灰為微米級別。
[0009] 在一個【具體實施方式】中，所述的細骨料為沙子或礬土，其粒徑為0. 15mm-4. 75mm， 且有害雜質含量小于5wt%。
[0010] 在一個【具體實施方式】中，所述的膨脹劑為U型水泥砂漿膨脹劑或AEA水泥砂漿膨 脹劑。
[0011] 在一個【具體實施方式】中，所述的減水劑為高效減水劑，其包括但不限于萘系、三聚 氰胺系和由它們復配而成的減水劑。
[0012] 本發明還提供了所述水泥砂漿的制備方法，包括如下步驟：
[0013] 步驟A，按照配比重量將減水劑與水混合，攪拌均勻，制成減水劑溶液；
[0014] 步驟B，按照配比重量準確稱量水泥、細骨料、硅灰、粉煤灰、早強劑、膨脹劑，在攪 拌機中攪拌均勻，制成干料；
[0015] 步驟C，將減水劑溶液均勻灑在干料表面并攪拌混合，直到攪拌均勻。再根據施工 需要對該水泥砂漿進行澆筑即可。
[0016] 本發明還提供上述填充的小尺寸浮箍、浮鞋在油田固井領域的應用。
[0017] 本發明的有益效果是：水泥砂漿抗壓強度高，能達到M40-M50,抗滲性能好，水化 時間短，制作工藝簡單，脫模快，特別適用于小尺寸的浮箍浮鞋等固井工具。經試驗證實，利 用本發明的水泥砂楽填充的浮箍浮鞋最高密封壓力可達35Mpa。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合實施例對本發明作進一步說明，應該理解這些實施例僅用于說明本發 明，絕非限制本發明的保護范圍。
[0019] 本發明的所有原料均可方便地從市場獲得。
[0020] 實施例1
[0021 ] 按照表1中的配比重量將減水劑與水混合，攪拌均勻，制成減水劑溶液；然后按照 配比重量準確稱量水泥、細骨料、硅灰、粉煤灰、早強劑、膨脹劑，在攪拌機中攪拌15-30分 鐘，制成干料；最后將所述減水劑溶液與所述干料混合，加水時應將減水劑均勻灑在干料表 面，攪拌混合物直到攪拌均勻，并澆筑浮箍浮鞋。
[0022] 其中，水泥為中聯大壩生產的標號為42. 5的普通硅酸鹽水泥；
[0023] 細骨料：中砂；
[0024] 娃灰為甘肅三遠娃材料有限公司生產的S95型娃灰；
[0025] 粉煤灰：上海蘇能粉煤灰銷售有限公司粉煤灰；
[0026] 減水劑：FE 1?效減水劑；
[0027] 膨脹劑：AEA混凝土膨脹劑；
[0028] 早強劑：三乙醇胺早強劑。
[0029] 把本發明中得到的浮箍、浮鞋用水泥砂漿在標準條件下養護14天，測得其抗壓強 度為M30 ;在標準條件下養護28天，水泥砂漿抗壓強度為M40。另外，浮箍、浮鞋最大抗滲壓 差為30MPa。
[0030] 實施例2
[0031] 按照表1中的配比重量將減水劑與水混合，攪拌均勻，制成減水劑溶液；然后按照 配比重量準確稱量水泥、細骨料、硅灰、粉煤灰、早強劑、膨脹劑，在攪拌機中攪拌15-30分 鐘，制成干料；最后將所述減水劑溶液與所述干料混合，加水時應將減水劑均勻灑在干料表 面，攪拌混合物直到攪拌均勻，并澆筑浮箍浮鞋。
[0032] 其中，水泥為山東華銀特種水泥股份有限公司生產的G級高抗硫酸鹽油井水泥；
[0033] 細骨料：中砂；
[0034] 娃灰為甘肅三遠娃材料有限公司生產的S95型娃灰；
[0035] 粉煤灰：上海蘇能粉煤灰銷售有限公司粉煤灰；
[0036] 減水劑：FE 1?效減水劑；
[0037] 膨脹劑：AEA混凝土膨脹劑；
[0038] 早強劑：三乙醇胺早強劑。
[0039] 把本發明中得到的浮箍、浮鞋用水泥砂漿在標準條件下養護14天，水泥砂漿抗壓 強度為M30 ;在標準條件下養護28天，水泥砂漿抗壓強度為M40。另外，浮箍、浮鞋最大抗滲 壓差為35MPa。
[0040] 實施例3
[0041] 按照表1中的配比重量將減水劑與水混合，攪拌均勻，制成減水劑溶液；然后按照 配比重量準確稱量水泥、細骨料、硅灰、粉煤灰、早強劑、膨脹劑，在攪拌機中攪拌15-30分 鐘，制成干料；最后將所述減水劑溶液與所述干料混合，加水時應將減水劑均勻灑在干料表 面，攪拌混合物直到攪拌均勻，并澆筑浮箍浮鞋。
[0042] 其中，水泥為山東華銀特種水泥股份有限公司生產的G級高抗硫酸鹽油井水泥；
[0043] 細骨料：中砂；
[0044] 娃灰為甘肅三遠娃材料有限公司生產的S95型娃灰；
[0045]粉煤灰：上海蘇能粉煤灰銷售有限公司粉煤灰；
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