《一种防窜用水泥浆.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种防窜用水泥浆.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102492404 A (43)申请公布日 2012.06.13 CN 102492404 A *CN102492404A* (21)申请号 201110414618.9 (22)申请日 2011.12.13 C09K 8/493(2006.01) (71)申请人 四川嘉华企业 （集团） 股份有限公司 地址 614003 四川省乐山市市中区九峰路马 鞍山 2 号 (72)发明人 黎茜 曾雪玲 阳运霞 (74)专利代理机构 成都天嘉专利事务所 ( 普通 合伙 ) 51211 代理人 冉鹏程 (54) 发明名称 一种防窜用水泥浆 (57) 摘要 本发明一种防窜用水泥浆， 。
2、涉及水泥浆技术 领域， 其配料质量组成为 ： 水泥基体 （90 95） %、 聚合物胶乳粉 （1 8） %、 减阻剂 （0.1 0.7） %、 降 失水剂 （0.3 3.5） %、 水泥消泡剂 （0.1 1.5） % 和调凝剂 （0.05 3.5） %。本发明为单组分体系， 胶乳粉的加入降低了水泥石的脆度系数和弹性 模量， 能有效提高固井质量、 防止流体窜流， 同时 解决了使用液态聚合物胶乳所带来的问题， 在施 工现场只需加入水拌合即可， 配制、 储存、 运输和 使用都非常方便， 既简化了施工过程， 又降低了成 本， 具有广阔的应用前景。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5。
3、 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 1/1 页 2 1. 一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 以重量百分比计其组分包括 ： 水泥基体 （90 95） % ； 聚合物胶乳粉 （1 8） % ； 减阻剂 （0.1 0.7） % ； 降失水剂 （0.3 3.5） % ； 水泥消泡剂 （0.1 1.5） % ； 调凝剂 （0.05 3.5） %。 2. 根据权利要求 1 所述的一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 所述水泥浆固化为水泥石 后， 水泥石内部孔隙间形成膜结构， 水泥石的脆度系数小于 4。 3. 根据权利要求 1 所述的一种防窜。
4、用水泥浆， 其特征在于 ： 所述的水泥基体为常规油 井水泥、 中热硅酸盐水泥、 低热硅酸盐水泥、 通用硅酸盐水泥、 低热微膨胀水泥中的一种与 无机活性矿粉的任意组合。 4. 根据权利要求 3 所述的一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 所述的无机活性矿粉是指 硅灰石粉、 沸石粉和粉煤灰中的一种或两种以上的任意比例组合。 5. 根据权利要求 1 所述的一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 所述的聚合物胶乳粉为聚 醋酸乙烯、 聚苯乙烯 - 丁二烯、 聚苯乙烯一丙烯酸丁酯或聚丙烯酸酯粉末中的一种或几种 的任意组合。 6. 根据权利要求 1 所述的一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 所述的降失水剂是指丙烯。
5、 酰胺共聚物降失水剂或纤维素类降失水剂中的一种。 7. 根据权利要求 1 所述的一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 所述的水泥消泡剂为有机 硅类消泡剂或磷酸酯类消泡剂的一种。 8. 根据权利要求 1 所述的一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 所述的调凝剂为早强剂或 缓凝剂中的一种。 9. 根据权利要求 8 所述的一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 所述的早强剂为氯盐早强 剂、 硫酸盐早强剂、 硝酸盐或亚硝酸盐早强剂中的一种。 10. 根据权利要求 8 所述的一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 所述的缓凝剂为柠檬酸或 葡萄糖酸钠中的一种。 权 利 要 求 书 CN 102492404 A 2 1。
6、/5 页 3 一种防窜用水泥浆 0001 技术领域 0002 本发明涉及水泥浆技术领域， 确切地说涉及一种改进的防窜用水泥浆， 主要用于 防气窜的油田固井工程， 大坝工程及隧道工程。 背景技术 0003 流体窜流是工程施工中普遍遇到的问题， 它包括气体窜流和水窜流。尤其是在油 田深井、 超深井、 气井及隧道施工中， 由于地层压力大、 设计结构复杂， 高压下， 更容易发生 流体窜流， 使水泥石胶结强度降低， 影响工程质量。 0004 国外开发的泡沫水泥浆体系、 膨胀水泥浆体系、 聚合物胶乳水泥浆体系都已经在 固井及隧道工程中得到应用， 特别是聚合物胶乳水泥浆体系自 1958 年应用以来， 被称为。
7、最 佳防气窜水泥体系， 能有效地控制气窜。 0005 如公开号为 CN1425627， 公开日为 2003 年 6 月 25 日的中国专利文献公开了一种 油田钻井固井技术深井固井领域所用的高温防窜胶乳水泥外加剂。 解决了水泥浆防窜性能 差、 油气层损害严重、 固井质量差的问题。其特征在于 ： 各成分及配比按重量份如下 ： 丁二 烯苯乙烯 5 25 份、 磷酸盐 0.3 2 份、 磷酸酯 0.05 0.2 份、 磺酸盐 0.5 1 份及水 71.8 94.15 份。具有抗高温、 低失水、 直角胶凝、 低渗透率、 流变性好的特点， 能够满足深 井高温条件下固井施工的要求， 深井高温条件下防窜性能好。
8、、 固井质量好、 有利于油气层保 护， 提高勘探开发的效果， 延长油井使用寿命， 值得推广使用。 0006 但以上述专利文献为代表的现有技术， 仍然存在以下不足之处 ： 1、 丁二烯苯乙烯常温下主要以液态的方式存在， 是油田固井用液态胶乳的典型产 品。 它不能直接与水泥混合为产品进行销售， 若采取双组份的销售模式， 一来增加了产品的 包装成本， 二来在运输和现场混拌上也不太方便 ； 2、 通过现有技术制得的液态胶乳， 其固含量仅能做到 50% 左右， 而聚合物胶乳粉的固 含量往往高达 95%， 若需达到相近的防窜效果， 液态胶乳的加量远大于聚合物胶乳粉， 相当 于增大了水泥混拌的水灰比， 不仅。
9、会降低水泥石的抗压强度， 对水泥浆的密度， 流动度以及 稠化时间都会造成波动 ； 3、 液态胶乳由于有水的存在， 胶乳在水中已经形成了具有一定聚合度的高分子链， 而 水泥的混拌是采用高速搅拌设备搅拌至均匀， 在搅拌的过程中， 高分子链可能会被打断， 高 速搅拌设备会破坏胶乳的防窜效果。 发明内容 0007 为解决上述技术问题， 本发明提出了一种防窜用水泥浆， 采用本发明所说的防窜 用水泥浆， 由于使用的聚合物胶乳粉为固态， 遇水前分子聚合程度有限， 在加水与水泥混拌 时， 分子链才开始形成， 高速搅拌设备对高分子链的破坏很小， 且分子后期持续聚合， 在水 说 明 书 CN 102492404 。
10、A 3 2/5 页 4 泥石内部形成膜结构， 从而增强了防窜性能。能够解决使用液态胶乳防窜性能被现有高速 搅拌设备所破坏的技术问题， 并降低了水泥石的脆度系数和弹性模量， 能有效提高固井质 量、 防止流体窜流， 同时解决了使用液态聚合物胶乳所带来的问题， 在施工现场只需加入水 拌合即可， 配制、 储存、 运输和使用都非常方便， 既简化了施工过程， 又降低了成本， 具有广 阔的应用前景。 0008 本发明是通过采用下述技术方案实现的 ： 一种防窜用水泥浆， 其特征在于 ： 以重量百分比计其组分包括 ： 水泥基体 （90 95） % ； 聚合物胶乳粉 （1 8） % ； 减阻剂 （0.1 0.7）。
11、 % ； 降失水剂 （0.3 3.5） % ； 水泥消泡剂 （0.1 1.5） % ； 调凝剂 （0.05 3.5） %。 0009 所述水泥浆固化为水泥石后， 水泥石内部孔隙间形成膜结构， 水泥石的脆度系数 小于 4。 0010 所述的水泥基体为常规油井水泥、 中热硅酸盐水泥、 低热硅酸盐水泥、 通用硅酸盐 水泥、 低热微膨胀水泥中的一种与无机活性矿粉的任意组合。 0011 所述的无机活性矿粉是指硅灰石粉、 沸石粉和粉煤灰中的一种或两种以上的任意 比例组合。 0012 所述的聚合物胶乳粉为聚醋酸乙烯、 聚苯乙烯 - 丁二烯、 聚苯乙烯一丙烯酸丁酯 或聚丙烯酸酯粉末中的一种或几种的任意组合。 。
12、0013 所述的减阻剂是指磺化丙酮 - 甲醛缩合物减阻剂或者奈系减阻剂。 0014 所述的降失水剂是指丙烯酰胺共聚物降失水剂或纤维素类降失水剂的一种。 0015 所述的水泥消泡剂为有机硅类消泡剂或磷酸酯类消泡剂的一种。 0016 所述的调凝剂为早强剂或缓凝剂中的一种。 0017 所述的早强剂为氯盐早强剂、 硫酸盐早强剂、 硝酸盐或亚硝酸盐早强剂中的一种。 0018 所述的缓凝剂为柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种。 0019 与现有技术相比， 本发明的有益效果表现在 一、 与背景技术中所说的 CN1425627 专利文献为代表的现有技术相比， 本发明由于使 用的聚合物胶乳粉为固态， 遇水前分子聚合程度。
13、有限， 在加水与水泥混拌时， 分子链才开始 形成， 高速搅拌设备对高分子链的破坏很小， 且后期持续聚合， 在水泥石内部形成膜结构， 增强防窜性能， 能够解决使用液态胶乳防窜性能被现有高速搅拌设备所破坏的技术问题， 并降低了水泥石的脆度系数和弹性模量， 能有效提高固井质量、 防止流体窜流， 同时解决了 使用液态聚合物胶乳所带来的问题， 在施工现场只需加入水拌合即可， 配制、 储存、 运输和 使用都非常方便， 既简化了施工过程， 又降低了成本， 具有广阔的应用前景。 0020 二、 除此之外， 本发明还具有如下技术效果 ： 1、 本发明在水泥浆体系中加入了聚合物胶乳粉后， 导致在水泥石的固化过程中。
14、， 内部 空隙与空隙之间由原本的通路变为断路， 因为胶乳粉遇水溶解， 聚合物高分子在水泥石内 部形成了膜结构， 阻断了流体窜流的路线。 说 明 书 CN 102492404 A 4 3/5 页 5 0021 2、 采用本组分形成的水泥石的脆度系数小于 4， 与普通油井水泥相比， 极大的降低 了水泥石脆度系数， 同时由于脆度系数偏小， 导致固井水泥环弹性模量降低， 可以改善射孔 时水泥石的破碎程度， 达到更好的固井的目的。 0022 3、 由于高分子材料 （聚合物胶乳粉） 的加入， 该水泥浆体系在搅拌过程中极易起 泡， 气泡的存在会极大的影降低工程质量， 所以我们选择加入消泡剂， 降低聚合物高分。
15、子胶 乳粉加入后的负面影响。 0023 4、 本发明为单组分体系， 解决了使用液态聚合物胶乳所带来的问题， 在施工现场 只需加入水即可， 配制、 储存、 运输和使用都非常方便， 既简化了施工过程， 又降低了成本， 具有广阔的应用前景。 具体实施方式 0024 按照 GB 10238-2005 对胶乳水泥进行性能评价。 0025 对比例 l ： 按水灰比0.44， 磺化丙酮-甲醛缩合物0.3， 丙烯酰胺共聚物降失水剂1.2， 有 机硅类消泡剂 1%， 葡萄糖酸钠 0.05， 水泥 600g 的原料拌合在一起， 观察胶乳水泥浆的稳 定性， 并测定水泥浆的相关性能， 结果见表 l。 0026 对比例。
16、 2 ： 按水灰比0.44， 丁苯胶乳(液态， 固含量50)5， 磺化丙酮-甲醛缩合物0.3， 丙烯酰胺共聚物降失水剂1.2， 有机硅类消泡剂1%， 葡萄糖酸钠0.05， 水泥600g的原料 拌合在一起， 观察胶乳水泥浆的稳定性， 并测定水泥浆的相关性能， 结果见表 l。 0027 实施例 l 按水灰比0.44， 聚醋酸乙烯胶乳粉2.5， 磺化丙酮-甲醛缩合物0.3， 丙烯酰胺共聚 物降失水剂 1.2， 磷酸酯类消泡剂 1%， 葡萄糖酸钠 0.05， 水泥 600g 的原料拌合在一起， 观察胶乳水泥浆的稳定性， 并测定水泥浆的相关性能， 结果见表 l。 实施例 2 按水灰比0.44， 聚苯乙烯。
17、-丙烯酸丁酯胶乳粉2.5， 磺化丙酮-甲醛缩合物0.3， 丙 烯酰胺共聚物降失水剂1.2， 有机硅类消泡剂1%， 葡萄糖酸钠0.05， 水泥600g的原料拌 合在一起， 观察胶乳水泥浆的稳定性， 并测定水泥浆的相关性能， 结果见表 l。 实施例 3 按水灰比 0.44， 三元共聚聚醋酸乙烯、 聚苯乙烯 - 丙烯酸丁酯、 聚丙烯酸酯胶乳粉 2.5， 磺化丙酮-甲醛缩合物0.3， 丙烯酰胺共聚物降失水剂1.2， 有机硅类消泡剂1%， 葡萄糖酸钠 0.05， 水泥 600g 的原料拌合在一起， 观察胶乳水泥浆的稳定性， 并测定水泥 浆的相关性能， 结果见表 l。 0028 表 1 ： 说 明 书 C。
18、N 102492404 A 5 4/5 页 6 要求 ： 初始稠度小于 20Bc， API 失水量小于 30ml（对于防窜水泥浆） 。 0029 实验方法 (1) 浆体搅拌后， 室温下静置 5min 观察浆体情况。 0030 (2)浆体搅拌后， 通过12-95-1型常压稠化仪， 600.1MPa实验条件下养护浆体 20 min， 然后在 OWC-4060K 恒速搅拌器上高速 (12000r min) 搅拌 35s 后， 倒入 250ml 锥 形瓶， 静置 2h 后， 其上层液为游离液， 用刻度精确的量筒测量。 0031 (3) 浆体搅拌后， 27 0.1MPa， 实验条件下用钢尺测量流动度。 。
19、0032 (4)浆体搅拌后， 6040MPa实验条件下， 通过OWC-9040型增压稠化仪测定水泥 浆稠化时间， 记录下初始稠度以及稠度达到 100Bc 时所用的时间。 0033 (5) 浆体搅拌后， 通过 12-95-1 型常压稠化仪， 60 0.1MPa 实验条件下养护浆 体 20 min， 然后将浆体倒入 OWC-9510 型失水仪。测试条件 ： 90 6.9MPa， 收集 30min 滤 液并测量。 0034 (6) 采用 YAW 一 300B 型电液式压力试验机， 实验条件为 60 , 常压下养护 24 小 时后测量其抗压强度。 0035 实施例 4 作为本发明的最佳实施方式， 本发。
20、明公开了一种防窜用水泥浆， 以重量百分比计其组 分包括 ： 水泥基体 93% ； 聚合物胶乳粉 2% ； 减阻剂 0.5% ； 降失水剂 2% ； 水泥消泡剂 1% ； 调凝剂 1.5%。 0036 所述水泥浆固化为水泥石后， 水泥石内部孔隙间形成膜结构， 水泥石的脆度系数 小于 4。所述的水泥基体为常规油井水泥。所述的聚合物胶乳粉为聚醋酸乙烯。所述的减 阻剂是指磺化丙酮 - 甲醛缩合物减阻剂或者奈系减阻剂。所述的降失水剂是指丙烯酰胺共 说 明 书 CN 102492404 A 6 5/5 页 7 聚物降失水剂、 纤维素降失水剂中的一种。所述的水泥消泡剂为有机硅类消泡剂。所述的 调凝剂为早强剂。 所述的早强剂为氯盐早强剂、 硫酸盐早强剂、 硝酸盐或亚硝酸盐早强剂中 的一种。 0037 将各配料混合制得。使用时， 同普通的水泥一样， 在现场与水拌和， 制得具有一定 流动度的浆体即可使用。经过多次试验证明， 获得成功。 说 明 书 CN 102492404 A 7 。