一種低密度高強水泥漿的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油鉆井工程技術領域，尤其是一種低密度高強水泥漿。
【背景技術】
[0002] 在石油鉆井工程中，隨著勘探開發的深入，鉆探深度加深，需要封固的地層更為復 雜。例如塔里木盆地其中深部灰巖、白云巖地層縫洞發育，地層孔隙壓力低，鉆井和固井易 發生漏失，白云巖縫洞型層段儲層保護要求高，堵漏難度大，難以對其進行有效封堵，無法 滿足常規固井施工條件。另外，套管下入深，井底溫度高，水泥石強度易發生衰減。
[0003] 目前使用的水泥漿大多采取漂珠+微硅配制而成，用漂珠作為主要減輕材料，微 硅作為填充材料，該體系具有密度可調范圍大、具有良好的穩定性、流動性和一定的觸變 性、失水量低和早期強度高等優點，能有效地防止漏失及其對油氣層的保護。但對于井深， 井底壓力高（多70MPa)，國產普通漂珠低密度水泥漿密度破碎率較大，已不適應深井壓力 要求。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是：克服現有技術中的不足，提供一種強度高，流變性、沉降穩定性 好的低密度高強水泥漿。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：
[0006] -種低密度高強水泥漿，所述水泥漿的質量份組成如下：水泥80-100份、減輕劑 液體二氧化硅35-45份、中空玻璃微珠24-40份、纖維素醚10-18份、格蕾絲聚羧酸減水劑 2-8份、堿式氯化鋁4-8份、六偏磷酸鈉3-6份、消泡劑1. 2-2. 4份，每升水泥漿中包括纖維 0· 12-0. 24g，所述水泥漿的密度為L 25-1. 31g/cm3。
[0007] 進一步的，所述液體二氧化硅的平均粒徑為0. 12-0. 2 μ m。
[0008] 進一步的，所述液體二氧化硅的平均粒徑為0. 15-0. 18 μ m。
[0009] 進一步的，所述中空玻璃微珠的平均直徑為0. 28-0. 32 μm，抗壓強度達124MPa以 上。
[0010] 進一步的，所述纖維素醚選用羥丙基甲基纖維素。
[0011] 進一步的，所述纖維選用玻璃纖維、碳纖維、聚丙烯纖維或尼龍纖維中的一種或幾 種，其長度為4. 8-5. 2mm。
[0012] 進一步的，所述纖維選用玻璃纖維、碳纖維和聚丙烯纖維的混合物，其質量比為 1:1. 1:1. 3〇
[0013] 進一步的，所述消泡劑選用聚二甲基硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚、乳化硅油中的一 種。
[0014] 進一步的，所述水泥漿的密度為1. 26-1. 29g/cm3。
[0015] 進一步的，所述水泥漿的質量份組成如下：水泥100份、減輕劑液體二氧化硅40 份、中空玻璃微珠32份、纖維素醚15份、格蕾絲聚羧酸減水劑5份、堿式氯化鋁6份、六偏磷 酸鈉5份、消泡劑I. 8份，每升水泥漿中包括纖維0. 18g，所述水泥漿的密度為I. 26-1. 29g/ cm3。
[0016] 采用本發明的技術方案的有益效果是：
[0017] 1、本發明以液體二氧化硅和中空玻璃微珠為減輕劑，與其他原料配伍使用，形成 了抗高溫超低密度水泥漿體系；本發明的水泥漿變為水泥石所經歷的時間短，縮短了水泥 漿失重時間，并且具有很好的防氣竄效果。
[0018] 2、本發明的低密高強具有良好的物理性能在75°C條件下具有強度高，流變性、沉 降穩定性好，稠化時間可調等特點，解決了使用普通漂珠無法降至需要密度和水泥漿密度 降低時強度低、流變性差稠化時間不易控制的不足。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。
[0020] 實施例1
[0021] 一種低密度高強水泥漿，所述水泥漿的質量份組成如下：水泥80份、減輕劑液體 二氧化硅35份、中空玻璃微珠24份、纖維素醚10份、格蕾絲聚羧酸減水劑2份、堿式氯化 鋁4份、六偏磷酸鈉3份、消泡劑1. 2份，每升水泥漿中包括纖維0. 12g，所述水泥漿的密度 為 1. 25-1. 26g/cm3。
[0022] 其中，所述液體二氧化硅的平均粒徑為0. 12-0. 15 μm。
[0023] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直徑為0. 28-0. 3 μm，抗壓強度達124MPa以上。
[0024] 其中，所述纖維素醚選用羥丙基甲基纖維素。
[0025] 其中，所述纖維選用玻璃纖維，其長度為4. 8mm。
[0026] 其中，所述消泡劑選用聚二甲基硅氧烷。
[0027] 實施例2
[0028] -種低密度高強水泥漿，所述水泥漿的質量份組成如下：水泥85份、減輕劑液體 二氧化硅36份、中空玻璃微珠30份、纖維素醚12份、格蕾絲聚羧酸減水劑3份、堿式氯化 鋁5份、六偏磷酸鈉4份、消泡劑1. 5份，每升水泥漿中包括纖維0. 15g，所述水泥漿的密度 為 1. 25-1. 29g/cm3。
[0029] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直徑為0. 28-0. 3 μm，抗壓強度達124MPa以上。
[0030] 其中，所述纖維素醚選用羥丙基甲基纖維素。
[0031] 其中，所述纖維選用玻璃纖維、碳纖維和聚丙烯纖維的混合物，其質量比為 I: I. I: L 3,其長度為 4. 8mm。
[0032] 其中，所述消泡劑選用聚氧丙烯甘油醚。
[0033] 實施例3
[0034] 一種低密度高強水泥漿，所述水泥漿的質量份組成如下：水泥100份、減輕劑液體 二氧化硅40份、中空玻璃微珠32份、纖維素醚15份、格蕾絲聚羧酸減水劑5份、堿式氯化 鋁6份、六偏磷酸鈉5份、消泡劑1. 8份，每升水泥漿中包括纖維0. 18g，所述水泥漿的密度 為 1. 26-1. 29g/cm3。
[0035] 其中，所述液體二氧化硅的平均粒徑為0. 15-0. 18 μm。
[0036] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直徑為0. 28-0. 32 μm，抗壓強度達124MPa以上。
[0037] 其中，所述纖維素醚選用羥丙基甲基纖維素。
[0038] 其中，所述纖維選用玻璃纖維、碳纖維和聚丙烯纖維的混合物，其質量比為 I: I. 1:1. 3,其長度為 5mm。
[0039] 其中，所述消泡劑選用乳化硅油。
[0040] 實施例4
[0041] 一種低密度高強水泥漿，所述水泥漿的質量份組成如下：水泥90份、減輕劑液體 二氧化硅42份、中空玻璃微珠36份、纖維素醚16份、格蕾絲聚羧酸減水劑6份、堿式氯化 鋁6份、六偏磷酸鈉5份、消泡劑1. 8份，每升水泥漿中包括纖維0. 18g，所述水泥漿的密度 為 1. 29-1. 31g/cm3。
[0042] 其中，所述液體二氧化硅的平均粒徑為0. 18-0. 2 μm。
[0043] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直徑為0. 28-0. 32 μm，抗壓強度達124MPa以上。
[0044] 其中，所述纖維素醚選用羥丙基甲基纖維素。
[0045] 其中，所述纖維選用聚丙烯纖維和尼龍纖維，其長度為4. 8-5. 2mm。
[0046] 其中，所述消泡劑選用乳化硅油。
[0047] 實施例5
[0048] 一種低密度高強水泥漿，所述水泥漿的質量份組成如下：水泥100份、減輕劑液體 二氧化硅45份、中空玻璃微珠40份、纖維素醚18份、格蕾絲聚羧酸減水劑8份、堿式氯化 鋁8份、六偏磷酸鈉6份、消泡劑2. 4份，每升水泥漿中包括纖維0. 24g，所述水泥漿的密度 為 1. 29-1. 31g/cm3。
[0049] 其中，所述液體二氧化硅的平均粒徑為0. 18-0. 2 μm。
[0050] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直徑為0. 3-0. 32 μm，抗壓強度達124MPa以上。
[0051] 其中，所述纖維素醚選用羥丙基甲基纖維素。
[0052] 其中，所述纖維選用碳纖維和聚丙烯纖維，其長度為4. 8-5. 2mm。
[0053] 其中，所述消泡劑選用聚二甲基硅氧烷。
[0054] 下面對本發明中實施例1-5中制得的低密高強水泥漿進行檢測分析，所用測定裝 置和測定方法均參照GB/T19139-2003油井水泥試驗方法檢測結果見表1。
[0055] 表 1
[0058] 上述剪切應力讀數隨每分鐘的轉速下讀的數據，分別是600轉/min、300轉/min、 200轉/min、100轉/min、6轉/min、3轉/min下的剪切應力。
[0059] 上表中η值指流性指數，指流體在流變模式中剪切速率的指數，反應水泥漿的流 變性。實施例1-5所得水泥漿的η值均在0. 8以上，說明實施例1-5所得水泥漿具有良好 的流變性能。
[0060] 實施例3為優選實施方式。
[0061] 盡管上述實施例已對本發明的技術方案進行了詳細地描述，但是本發明的技術方 案并不限于以上實施例，在不脫離本發明的思想和宗旨的情況下，對本發明的技術方案所 做的任何改動都將落入本發明的權利要求書所限定的范圍。
【主權項】
1. 一種低密度高強水泥漿，其特征在于，所述水泥漿的質量份組成如下：水泥80-100 份、減輕劑液體二氧化硅35-45份、中空玻璃微珠24-40份、纖維素醚10-18份、格蕾絲聚羧 酸減水劑2-8份、堿式氯化鋁4-8份、六偏磷酸鈉3-6份、消泡劑1. 2-2. 4份，每升水泥漿中 包括纖維0. 12-0. 24g，所述水泥漿的密度為I. 25-1. 31g/cm3。2. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于，所述液體二氧化硅的 平均粒徑為0. 12-0. 2 ym。3. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于：所述液體二氧化硅的 平均粒徑為0. 15-0. 18 ym。4. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于：所述中空玻璃微珠的 平均直徑為〇? 28-0. 32 ym，抗壓強度達124MPa以上。5. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于：所述纖維素醚選用羥 丙基甲基纖維素。6. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于：所述纖維選用玻璃纖 維、碳纖維、聚丙烯纖維或尼龍纖維中的一種或幾種，其長度為4. 8-5. 2mm。7. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于：所述纖維選用玻璃纖 維、碳纖維和聚丙烯纖維的混合物，其質量比為1:1. 1:1.3。8. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于：所述消泡劑選用聚二 甲基硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚、乳化硅油中的一種。9. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于：所述水泥漿的密度為 1. 26-1. 29g/cm3〇10. 根據權利要求1所述的一種低密度高強水泥漿，其特征在于，所述水泥漿的質量份 組成如下：水泥100份、減輕劑液體二氧化硅40份、中空玻璃微珠32份、纖維素醚15份、格 蕾絲聚羧酸減水劑5份、堿式氯化鋁6份、六偏磷酸鈉5份、消泡劑1. 8份，每升水泥漿中包 括纖維0. 18g，所述水泥漿的密度為I. 26-1. 29g/cm3。
【專利摘要】本發明涉及石油鉆井工程技術領域，尤其是一種低密度高強水泥漿；所述水泥漿的質量份組成如下：水泥80-100份、減輕劑液體二氧化硅35-45份、中空玻璃微珠24-40份、纖維素醚10-18份、格蕾絲聚羧酸減水劑2-8份、堿式氯化鋁4-8份、六偏磷酸鈉3-6份、消泡劑1.2-2.4份，每升水泥漿中包括纖維0.12-0.24g，所述水泥漿的密度為1.25-1.31g/cm3。本發明以液體二氧化硅和中空玻璃微珠為減輕劑，與其他原料配伍使用，形成了抗高溫超低密度水泥漿體系；本發明的水泥漿變為水泥石所經歷的時間短，縮短了水泥漿失重時間，并且具有很好的防氣竄效果。
【IPC分類】C04B28/00, C09K8/473, C04B14/24, C04B22/16, C09K8/493, C04B24/38
【公開號】CN104946219
【申請號】CN201510329212
【發明人】范佳晨, 趙云龍, 徐丹, 徐凱, 徐再, 趙維達
【申請人】張家港市山牧新材料技術開發有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月15日