機械發(fā)泡式泡沫水泥漿及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿涉及一種鉆孔或鉆井時用于降低密度的添加劑以及該添加劑的制備方法。其由水泥、表面活性劑、穩(wěn)泡劑、空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑和水組成，其中表面活性劑、穩(wěn)泡劑、空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑和水的質(zhì)量分別為水泥質(zhì)量的0.24～0.4%、1～1.5%、6～8.4%、1～2%、1～3.5%和55%。本發(fā)明所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿泡沫致密、均勻，密度穩(wěn)定，固結(jié)后的水泥石強度較高，可以滿足低壓易漏地層的固井工作要求。同時其漿體穩(wěn)定、密度低、滲透率低、失水量小、強度高，有助于防止層間竄通和絕熱性能。
【專利說明】機械發(fā)泡式泡沬水泥漿及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆孔或鉆井時用于降低密度的添加劑以及該添加劑的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著鉆探技術(shù)的要求和發(fā)展，通常會鉆遇低壓高滲地層、漏失層、淺表裂縫性地 層，在后續(xù)固井施工上，如果仍然采用較高密度的常規(guī)油井水泥進行固井施工，往往會造成 水泥漿漏失嚴(yán)重、返深不夠等固井事故，使得固井質(zhì)量得不到保證，很難滿足后續(xù)的油氣射 孔、酸壓、增產(chǎn)及采油氣等施工作業(yè)，由此迫切需要對此類地層固井施工中的水泥漿漏失、 返深不夠等問題進行研究。
[0003] 為解決此問題，目前通常選擇配制低密度水泥漿。常用的低密度水泥漿有膨潤土 低密度水泥漿、以硅藻土為主要外摻料的低密度水泥漿、浙青低密度水泥漿、火山灰或粉煤 灰低密度水泥漿、玻璃漂珠低密度水泥漿等。但是這些低密度水泥漿漿體不太穩(wěn)定、無法防 止層間竄通和絕熱性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在提供一種密度較低且漿體穩(wěn)定的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿。
[0005] 本發(fā)明所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，由水泥、表面活性劑、穩(wěn)泡劑、空心玻璃微 球、降失水劑、增粘劑和水組成，其中表面活性劑、穩(wěn)泡劑、空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑 和水的質(zhì)量分別為水泥質(zhì)量的〇. 24?0. 4%、1?1. 5%、6?8. 4%、1?2%、1?3. 5%和55%。 [0006] 優(yōu)選地，表面活性劑、穩(wěn)泡劑、空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑和水的質(zhì)量分別為 水泥質(zhì)量的 〇· 4%、1. 5%、8· 4%、1. 5%、1% 和 55%。
[0007] 或者更優(yōu)選地，所述的表面活性劑為起泡劑。
[0008] 進一步優(yōu)選地，所述的起泡劑為起泡劑J20L。
[0009] 或者進一步優(yōu)選地，所述的水泥為G級油井水泥。
[0010] 或者進一步優(yōu)選地，所述的穩(wěn)泡劑為穩(wěn)泡劑TW703,所述的降失水劑為荊州嘉華科 技有限公司生產(chǎn)的CG80S降失水劑，所述的增粘劑為荊州嘉華科技有限公司生產(chǎn)的STAB-F 增粘劑。
[0011] 或者進一步優(yōu)選地，所述的空心玻璃微球的密度為〇.38g/cm3,粒徑在15? 85 μ m〇
[0012] 更進一步優(yōu)選地，所述的空心玻璃微球為3M公司生產(chǎn)的VS5500空心玻璃微球。
[0013] 本發(fā)明所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿的制備方法，包括： (1) 將表面活性劑、穩(wěn)泡劑與水混合，攪拌均勻，得到配漿水； (2) 將空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑與水泥混合，攪拌均勻，得到水泥混合物； (3 )邊攪拌配漿水邊向其中加入水泥混合物，混合均勻即得。
[0014] 其中優(yōu)選地，步驟（3)中的攪拌速度為4000r/min，攪拌時間為100s。
[0015] 本發(fā)明所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿泡沫致密、均勻，密度穩(wěn)定，固結(jié)后的水泥石 強度較高，可以滿足低壓易漏地層的固井工作要求。同時其漿體穩(wěn)定、密度低、滲透率低、失 水量小、強度高，有助于防止層間竄通和絕熱性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是實施例一制得的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿的稠化曲線。
[0017] 圖2是實施例二制得的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿的稠化曲線。
[0018] 圖3是實施例三制得的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿的稠化曲線。
[0019] 圖4是實施例四制得的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿的稠化曲線。

【具體實施方式】
[0020] 實施例一 1、準(zhǔn)備100g G級油井水泥，55g水，8. 4g空心玻璃微球，0. 4g起泡劑，1. 5g降失水劑， 1.5g穩(wěn)泡劑，lg增粘劑。
[0021] 2、將表面活性劑、穩(wěn)泡劑與水混合，用玻璃棒攪拌均勻，得到配漿水。
[0022] 3、將空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑與水泥混合，用玻璃棒攪拌均勻，得到水泥 混合物。
[0023] 4、將配漿水倒入攪拌杯中，高速攪拌機轉(zhuǎn)速調(diào)至4000r/min，啟動高速攪拌機同時 加入水泥混合物，攪拌100s，得到機械發(fā)泡式泡沫水泥漿。
[0024] 5、經(jīng)檢測，上述機械發(fā)泡式泡沫水泥漿性能如下： (1) 密度：1. 34 ?1. 36g/cm3 ; (2) 抗壓強度（30°C條件下養(yǎng)護 24h) : (30°C /24h) 4. 5MPa ; (3) 涵^尚水含里：0mL ; (4) 稠化時間（溫度65°C，壓力35MPa) :2h45min ; (5) 初始稠度：17Bc ; (6) 稠化曲線：如圖1所示； (7) 失水量(溫度 65°C，壓力 6.9MPa，時間 30min) :80mL。
[0025] 實施例二 1、準(zhǔn)備500g G級油井水泥，275g水，35g空心玻璃微球，1. 5g起泡劑，8g降失水劑，6g 穩(wěn)泡劑，16g增粘劑。
[0026] 2、將表面活性劑、穩(wěn)泡劑與水混合，用玻璃棒攪拌均勻，得到配漿水。
[0027] 3、將空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑與水泥混合，用玻璃棒攪拌均勻，得到水泥 混合物。
[0028] 4、將配漿水倒入攪拌杯中，高速攪拌機轉(zhuǎn)速調(diào)至4000r/min，啟動高速攪拌機同時 加入水泥混合物，攪拌100s，得到機械發(fā)泡式泡沫水泥漿。
[0029] 5、經(jīng)檢測，上述機械發(fā)泡式泡沫水泥漿性能如下： (1) 密度：1. 47 ?1. 49g/ cm3 ; (2) 抗壓強度（30°C條件下養(yǎng)護24h) : 4. 8MPa ; (3) 涵^尚水含里：0mL ; (4) 稠化時間（溫度65°C，壓力35MPa) :2h39min ; (5) 初始稠度：26.4Bc ; (6) 稠化曲線：如圖2所示； (7) 失水量(壓力溫度 65°C，6.9MPa，時間 30min) :58mL。
[0030] 實施例三 1、準(zhǔn)備500g G級油井水泥，275g水，30g空心玻璃微球，1. 2g起泡劑，9g降失水劑，5g 穩(wěn)泡劑，17. 5g增粘劑。
[0031] 2、將表面活性劑、穩(wěn)泡劑與水混合，用玻璃棒攪拌均勻，得到配漿水。
[0032] 3、將空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑與水泥混合，用玻璃棒攪拌均勻，得到水泥 混合物。
[0033] 4、將配漿水倒入攪拌杯中，高速攪拌機轉(zhuǎn)速調(diào)至4000r/min，啟動高速攪拌機同時 加入水泥混合物，攪拌100s，得到機械發(fā)泡式泡沫水泥漿。
[0034] 5、經(jīng)檢測，上述機械發(fā)泡式泡沫水泥漿性能如下： (1) 密度：1· 55 ?1. 57g/cm3 ; (2) 抗壓強度：

【權(quán)利要求】
1. 機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，其特征在于由水泥、表面活性劑、穩(wěn)泡劑、空心玻璃微球、降 失水劑、增粘劑和水組成，其中表面活性劑、穩(wěn)泡劑、空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑和水 的質(zhì)量分別為水泥質(zhì)量的〇· 24?0· 4%、1?1. 5%、6?8. 4%、1?2%、1?3. 5%和55%。
2. 如權(quán)利要求1所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，其特征在于表面活性劑、穩(wěn)泡劑、空 心玻璃微球、降失水劑、增粘劑和水的質(zhì)量分別為水泥質(zhì)量的〇. 4%、1. 5%、8. 4%、1. 5%、1%和 55%。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，其特征在于所述的表面活性劑為 起泡劑。
4. 如權(quán)利要求3所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，其特征在于所述的起泡劑為起泡劑 J20L。
5. 如權(quán)利要求3所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，其特征在于所述的水泥為G級油井水 泥。
6. 如權(quán)利要求3所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，其特征在于所述的穩(wěn)泡劑為穩(wěn)泡劑 TW703,所述的降失水劑為荊州嘉華科技有限公司生產(chǎn)的CG80S降失水劑，所述的增粘劑為 荊州嘉華科技有限公司生產(chǎn)的STAB-F增粘劑。
7. 如權(quán)利要求3所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，其特征在于所述的空心玻璃微球的密 度為0· 38g/cm3,粒徑在15?85 μ m。
8. 如權(quán)利要求5所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿，其特征在于所述的空心玻璃微球為3M 公司生產(chǎn)的VS5500空心玻璃微球。
9. 一種制備如權(quán)利要求1或2所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿的方法，其特征在于包 括： (1) 將表面活性劑、穩(wěn)泡劑與水混合，攪拌均勻，得到配漿水； (2) 將空心玻璃微球、降失水劑、增粘劑與水泥混合，攪拌均勻，得到水泥混合物； (3 )邊攪拌配漿水邊向其中加入水泥混合物，混合均勻即得。
10. 如權(quán)利要求9所述的機械發(fā)泡式泡沫水泥漿的制備方法，其特征在于步驟（3)中的 攪拌速度為4000r/min，攪拌時間為100s。
【文檔編號】C09K8/473GK104194751SQ201410426563
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】李紅梅, 申峰, 蔡記華, 常德武, 蔣國盛, 吳金橋, 李偉, 于小龍, 武騫, 馬振鋒, 趙毅, 王紅娟, 王濤 申請人:陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院