5] 制備方法：將上述組分混合，高速（12000 ±500轉/分）攪拌均勻，NaOH調整懸濁 液pH = 11，即得本發明的固井水泥漿用自由液控制劑。
[0066] 實施例5
[0067] 使用原料如下：
[0068] 水的用量為100g ;
[0069] 納米綠坡縷石，粒徑100~200nm，用量為20g ;
[0070] 納米二氧化硅，粒徑10~30nm，用量為40g ;
[0071] 聚磺酸分散劑用量為〇· lg ;
[0072] 漿體穩定劑羧甲基纖維素鈉用量為lg ;
[0073] 制備方法：將上述組分混合，高速（12000 ±500轉/分）攪拌均勻，NaOH調整懸濁 液pH = 10,即得本發明的固井水泥漿用自由液控制劑。
[0074] 實施例6
[0075] 使用原料如下：
[0076] 水的用量為100g ;
[0077] 納米綠坡縷石，粒徑5~10nm，用量為30g ;
[0078] 納米二氧化硅，粒徑200~260nm，用量為20g ;
[0079] 硅烷共聚分散劑用量為0· 7g ;
[0080] 漿體穩定劑硬葡聚糖用量為〇· 8g ;
[0081] 制備方法：將上述組分混合，高速（12000 ±500轉/分）攪拌均勻，NaOH調整懸濁 液pH = 11，即得本發明的固井水泥漿用自由液控制劑。
[0082] 二、自由液測試
[0083] 1、空白水泥漿制備
[0084] 稱取500g油井水泥，215g水，0. 5g消泡劑，5g降失水劑。將水、降失水劑和消泡劑 放在混合容器中，攪拌器以低速（4000±200轉/分）轉動，并在15秒內加完稱取的水泥， 蓋上攪拌器的蓋子，并在高速（12000±500轉/分）下繼續攪拌35秒，制得空白水泥漿。
[0085] 2、對比例1
[0086] "堿式氯化鋁"水泥漿制備
[0087] 稱取500g油井水泥，215g水，0. 5g消泡劑，5g降失水劑，2. 5g堿式氯化鋁。將油 井水泥與堿式氯化鋁混合均勻成混合灰；將水、降失水劑和消泡劑放在混合容器中，攪拌器 以低速（4000±200轉/分）轉動，并在15秒內加完上述油井水泥和堿式氯化鋁的混合灰， 蓋上攪拌器的蓋子，并在高速（12000±500轉/分）下繼續攪拌35秒，制得堿式氯化鋁水 泥漿。
[0088] 3、對比例2
[0089] "偏硅酸鈉"水泥漿制備
[0090] 稱取500g油井水泥，215g水，0. 5g消泡劑，5g降失水劑，7. 5g偏硅酸鈉。將油井 水泥與偏硅酸鈉混合均勻成混合灰；將水、降失水劑和消泡劑放在混合容器中，攪拌器以低 速（4000±200轉/分）轉動，并在15秒內加完上述油井水泥和偏硅酸鈉的混合灰，蓋上攪 拌器的蓋子，并在高速（12000±500轉/分）下繼續攪拌35秒，制得偏硅酸鈉水泥漿。
[0091] 4、含自由液控制劑的水泥漿制備
[0092] 稱取500g油井水泥，215g水，0. 5g消泡劑，5g降失水劑，10g實施例1制備的 自由液控制劑。將水、降失水劑、消泡劑和自由液控制劑放在混合容器中，攪拌器以低速 (4000±200轉/分）轉動，并在15秒內加完稱取的水泥，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速 (12000±500轉/分）下繼續攪拌35秒，制得含實施例1自由液控制劑的自由液測試水泥 漿。
[0093] 重復五次以上實驗，僅自由液控制劑分別換成實施例2、3、4、5、6制備的自由液控 制劑，加量分別為5g、20g、25g、15g、15g，得到分別含實施例2、3、4、5、6自由液控制劑的五 份自由液測試水泥漿。
[0094] 5、水泥漿性能測試
[0095] 將上述制備的每份水泥漿分別采用下述測試方法：
[0096] 在93°C養護20分鐘，用六速旋轉粘度計（青島海通達專用儀器廠，ZNN-D6)測完 六速值后，倒入250mL玻璃量筒內至250mL刻度線。量筒0~250mL刻度部分的長度不應 低于232mm，也不應高于250mm，每格刻度應為2mL或更少。在倒入水泥漿的過程中，確保水 泥漿樣品均勻。量筒傾斜45°，試驗的靜置時間為2小時，從水泥漿倒入量筒算起。使用 塑料薄膜將量筒密封，以防止水分蒸發。在達到2小時的靜置時間后，測量水泥漿的自由液 (量筒中水泥漿頂部的透明或有色液體），測量自由液體積至少精確至±0. 2mL。測試結果， 如下表1。
[0097] 表1加入不同實施例控制劑樣品的水泥漿流變數據和自由液測試結果
[0098]
[0099] 從測試結果看，加2. 5g堿式氯化鋁的水泥漿，制得的水泥漿已經很稠 (φ600>300，φ3=30)，再多加將會使水泥漿進一步增稠，不能泵送，失去了實際應用的 可能；而此時的自由液為1. 3mL，還沒有得到有效控制。加入多達7. 5g偏硅酸鈉的水泥漿， 自由液為1.8mL，也沒有有效控制自由液。結果表明，堿式氯化鋁水泥漿和偏硅酸鈉水泥漿 并沒有完全解決固井中自由液的控制問題，還是會有自由液，不能單獨作為穩定成熟的自 由液控制劑。
[0100] 對比表明，加入自由液控制劑的各實施例流變數據高轉φ600都在300以下，同時 低轉φ6和φ3并不高，能夠滿足固井施工對水泥漿流變性要求。且加入自由液控制劑的各 實施例，自由液測試均為零，說明本發明的自由液控制劑能有效控制水泥漿的自由液，適合 零自由液水泥漿的制備。
【主權項】
1. 一種固井水泥漿用自由液控制劑，為包含有共混的以下組分的懸濁液：納米綠坡縷 石、納米二氧化硅、分散劑、漿體穩定劑和水； 其中，以重量份數計，水的重量份數為100份； 所述納米綠坡縷石，粒徑5~200nm，用量為10~30份；所述納米二氧化娃，粒徑10~ 260nm，用量為20~40份；所述分散劑的用量為0. 1~1份，選自聚羧酸分散劑、硅烷共聚 分散劑或聚磺酸分散劑中的至少一種；所述漿體穩定劑的用量為〇. 5~1份，選自羥乙基纖 維素、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、硬葡聚糖、文萊膠中的至少一種。2. 根據權利要求1所述的固井水泥漿用自由液控制劑，其特征在于： 所述聚羧酸分散劑選自聚丙烯酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共 聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽共聚物、苯乙 烯-馬來酸酐共聚物中的至少一種； 所述硅烷共聚分散劑選自聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚體、端基帶有可水解的硅烷 鍵-Si (-0-CH3)3的聚合物中的至少一種； 所述聚磺酸分散劑選自丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、焦亞硫酸鈉-甲 醛-丙酮共聚物中的至少一種。3. 根據權利要求2所述的固井水泥漿用自由液控制劑，其特征在于： 所述聚羧酸分散劑選自聚丙烯酸；所述硅烷共聚分散劑選自聚醚改性聚二甲基硅氧烷 共聚體；所述聚磺酸分散劑選自焦亞硫酸鈉-甲醛-丙酮共聚物。4. 根據權利要求1所述的固井水泥漿用自由液控制劑，其特征在于： 所述納米綠坡縷石用量為20~30份；所述納米二氧化硅用量為20~30份。5. 根據權利要求1所述的固井水泥漿用自由液控制劑，其特征在于： 所述分散劑為0. 5~0. 7份；所述漿體穩定劑為0. 5~0. 6份。6. 根據權利要求1~5之一所述的固井水泥漿用自由液控制劑，其特征在于： 所述懸濁液的pH值為9~11。7. 根據權利要求1~6之一項所述的固井水泥漿用自由液控制劑的制備方法包括將包 含有所述組分在內的組分混合均勻為懸濁液。8. 根據權利要求7所述的固井水泥漿用自由液控制劑的制備方法，其特征在于： 將所述組分混合均勻后，調pH值至9~11。9. 根據權利要求1~6之一所述的固井水泥漿用自由液控制劑在水泥漿中的應用。10. 根據權利要求9所述的固井水泥漿用自由液控制劑在水泥漿中的應用，其特征在 于： 所述水泥漿中固井水泥漿用自由液控制劑的加入量為水泥重量的1~5%。
【專利摘要】本發明涉及油氣井固井領域的一種固井水泥漿用自由液控制劑及其制備方法與應用。本發明的一種固井水泥漿用自由液控制劑，為包含有共混的以下組分的懸濁液：納米綠坡縷石、納米二氧化硅、分散劑、漿體穩定劑和水；其中水的重量份數為100份；所述納米綠坡縷石，10～30份；所述納米二氧化硅，20～40份；所述分散劑選自聚羧酸分散劑、硅烷共聚分散劑或聚磺酸分散劑中的至少一種，0.1～1份；所述漿體穩定劑選自羥乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、硬葡聚糖、文萊膠中的至少一種，0.5～1份。通過使用本發明的固井水泥漿用自由液控制劑，可有效消除或降低固井水泥漿自由液，便于固井用零自由液水泥漿的制備。
【IPC分類】C09K8/467
【公開號】CN105505351
【申請號】CN201410541297
【發明人】劉學鵬, 張明昌, 方春飛, 張林海, 楊龍杰, 黃金營, 穆海朋, 劉偉, 周仕明
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年10月14日