CN107935440A - 一种新型油井水泥弹塑剂及其制备方法 - Google Patents

一种新型油井水泥弹塑剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种新型油井水泥弹塑剂及其制备方法，其中油井水泥弹塑剂的组分包括聚丙烯颗粒、玄武岩纤维、二氧化硅和分散剂，具体的，聚丙烯颗粒的质量份数为40‑80份，玄武岩纤维的份数为20‑50份、二氧化硅的份数为5‑20份，分散剂的份数为0‑5份。本发明提供的油井水泥弹塑剂与水泥浆外加剂体系的配伍性良好，在水泥浆中的分散度高，现场操作方便，改善了水泥石的力学性能，延长了油气井的开采寿命。

Description

一种新型油井水泥弹塑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种弹塑剂，特别是涉及一种新型油井水泥弹塑剂及其制备方法。
背景技术
水泥石自身的硬脆特性是致使油井水泥环的整体性在复杂多变的井下工况及油气井后续施工中受破坏、导致层间封隔失效的主要原因。因此，改善油井水泥石力学性能，赋予油井水泥石一种可控塑性形变能力，增加水泥石抗冲击破碎性能，减轻水泥环在受冲击力作用时的应力集中所造成的破裂伤害程度，对延长油气井开采寿命及提高采收率有着重要的作用。目前，国内外广泛应用粉末橡胶粉、硬沥青等材料来提高水泥石的弹性，特别是合成橡胶、苯乙烯/丁二烯聚合物材料可明显提高水泥环的韧性。
但是，苯乙烯/丁二烯聚合物在现场运用效果时好时坏，容易发生事故，且与其他体系的配伍性较差；粉末状的橡胶粉虽然操作方便，但对水泥石的抗压强度有明显降低，且不能与水泥完全混拌均匀，高温下极易出现分离现象(即橡胶粉上浮，不能均匀地分布在水泥石中)。从经济和操作方便的角度考虑，需要开发一种操作方便，且，在不影响水泥石其他性能的同时，保证水泥石的抗破裂压力等力学性能的新型弹塑剂。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新型油井水泥弹塑剂及其制备方法，本发明提供的油井水泥弹塑剂组成简单，原料尺寸搭配合理，生产工艺简单，成本低。可直接加入水泥熟料中，与水泥浆外加剂体系配伍性良好，对水泥浆流变性能无不良影响；改善水泥石力学性能，在对抗压强度影响很小的情况下极大的降低水泥石弹性模量，提高水泥石抗折强度和抗冲击韧性，延长油气井开采寿命。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本发明提出的一种油井水泥弹塑剂，所述的弹塑剂包括以下组分，聚丙烯颗粒、玄武岩纤维、二氧化硅和分散剂。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的一种油井水泥弹塑剂，其中所述的弹塑剂中各组分的质量份数为，聚丙烯颗粒40-80份；玄武岩纤维20-50份；二氧化硅5-20份；分散剂0-5份。
优选的，前述的一种油井水泥弹塑剂，其中所述的弹塑剂中各组分的质量份数为，聚丙烯颗粒50-60份；玄武岩纤维20-30份；二氧化硅5-10份；分散剂1-5份。
优选的，前述的一种油井水泥弹塑剂，其中所述的弹塑剂中各组分的质量份数为，聚丙烯颗粒60份；玄武岩纤维30份；二氧化硅8份；分散剂2份。
优选的，前述的一种油井水泥弹塑剂，其中所述的丙烯酸颗粒的粒径为80-120目。
优选的，前述的一种油井水泥弹塑剂，其中所述的玄武岩纤维的长度为1-3mm。
优选的，前述的一种油井水泥弹塑剂，其中所述的分散剂为醛酮缩合物或萘系分散剂，如醛酮缩合物中的脂肪族羟基磺酸盐缩合物。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种油井水泥石，所述的油井水泥石包括水泥熟料和弹塑剂，所述的弹塑剂为上述任一项所述。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的一种油井水泥石，以质量百分含量计，所述的弹塑剂的添加量为水泥熟料的4％。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种油井水泥石的制备方法，包括，将聚丙烯颗粒、玄武岩纤维、二氧化硅、分散剂混合，得到弹塑剂，所述的弹塑剂为前述中的任一项所述，将所述的弹塑剂与水泥熟料混合，得到干混材料；称量配浆水，控制水泥浆的密度为1.90g/cm3；在搅拌条件下，将所述的干混材料匀速的加入配浆水中，加料完成后，提高搅拌速度，搅拌均匀并消泡，形成水泥浆，高温养护凝固后，得到所述的油井水泥石。
借由上述技术方案，本发明提供的一种新型油井水泥弹塑剂及其制备方法，至少具有下列优点：
1、本发明提供的一种新型油井水泥弹塑剂，原料易得，制备方法简单。
本发明提供的一种新型油井水泥弹塑剂的原料包括聚丙烯颗粒、玄武岩纤维、二氧化硅和分散剂，原料组分易得，生产成本低；且将上述四种原料混合均匀后，即可得到所述的油井水泥弹塑剂，制备方法简单。
2、本发明提供的一种新型油井水泥弹塑剂与水泥浆外加剂体系配伍性良好。
在实际施工条件下，井底温度较高，一般为80-150℃。本发明提供的弹塑剂在水泥浆中分散度高，可均匀的分散在水泥浆中，高温下不会出现分离现象，现场施工操作方便；并且，与水泥浆中的其他外加剂(例如降失水剂、缓凝剂、分散剂、悬浮剂等)体系配伍性良好，对水泥浆流变性能无不良影响。
3、本发明提供的一种新型油井水泥弹塑剂改善了水泥石的力学性能。
本发明提供的弹塑剂改善了水泥石的力学性能：提高了水泥石的抗折强度和抗冲击韧性，在对抗压强度影响很小的情况下极大的降低了水泥石的弹性模量，最终，延长了油气井开采寿命。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种新型油井水泥弹塑剂及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
本实施例提供了一种新型水泥弹塑剂、水泥石和水泥石的制备方法。
本实施例提供的水泥弹塑剂包括聚丙烯颗粒50份、玄武岩纤维30份、二氧化硅15份、分散剂5份，其中分散剂为脂肪族羟基磺酸盐缩合物。
将上述弹塑剂的各组分混合均匀，得到水泥弹塑剂1；
将得到的水泥弹塑剂1与水泥熟料混合均匀，得到干混材料，以质量百分含量计，弹塑剂的添加量为水泥熟料的4％；
称量配浆水，以控制水泥浆的密度为1.90g/cm3；
在低速(4000转/分)搅拌条件下、15s内将得到的干混材料均匀的加入配浆水中(干混材料需在15s内完成加料)，加料完成后，快速提高搅拌速度，在高速(12000转/分)搅拌35s，变速搅拌均匀并消泡，得到水泥浆，测定水泥浆的流变性和凝固后的水泥石的力学性能。测试结果见表1。
实施例2
本实施例提供了一种新型水泥弹塑剂、水泥石和水泥石的制备方法。
本实施例提供的水泥弹塑剂包括聚丙烯颗粒55份、玄武岩纤维30份、二氧化硅10份、分散剂5份，其中分散剂为脂肪族羟基磺酸盐缩合物。
将上述弹塑剂的各组分混合均匀，得到水泥弹塑剂2；
将得到的水泥弹塑剂2与水泥熟料混合均匀，得到干混材料，以质量百分含量计，弹塑剂的添加量为水泥熟料的4％；
称量配浆水，以控制水泥浆的密度为1.90g/cm3；
在低速(4000转/分)搅拌条件下、15s内将得到的干混材料均匀的加入配浆水中(干混材料需在15s内完成加料)，加料完成后，快速提高搅拌速度，在高速(12000转/分)搅拌35s，变速搅拌均匀并消泡，得到水泥浆，测定水泥浆的流变性和凝固后的水泥石的力学性能。测试结果见表1。
实施例3
本实施例提供了一种新型水泥弹塑剂、水泥石和水泥石的制备方法。
本实施例提供的水泥弹塑剂包括聚丙烯颗粒60份、玄武岩纤维30份、二氧化硅10份、分散剂0份。
将上述弹塑剂的各组分混合均匀，得到水泥弹塑剂3；
将得到的水泥弹塑剂3与水泥熟料混合均匀，得到干混材料，以质量百分含量计，弹塑剂的添加量为水泥熟料的4％；
称量配浆水，以控制水泥浆的密度为1.90g/cm3；
在低速(4000转/分)搅拌条件下、15s内将得到的干混材料均匀的加入配浆水中(干混材料需在15s内完成加料)，加料完成后，快速提高搅拌速度，在高速(12000转/分)搅拌35s，变速搅拌均匀并消泡，得到水泥浆，测定水泥浆的流变性和凝固后的水泥石的力学性能。测试结果见表1。
实施例4
本实施例提供了一种新型水泥弹塑剂、水泥石和水泥石的制备方法。
本实施例提供的水泥弹塑剂包括聚丙烯颗粒60份、玄武岩纤维30份、二氧化硅8份、分散剂2份，其中分散剂为脂肪族羟基磺酸盐缩合物。
将上述弹塑剂的各组分混合均匀，得到水泥弹塑剂4；
将得到的水泥弹塑剂4与水泥熟料混合均匀，得到干混材料，以质量百分含量计，弹塑剂的添加量为水泥熟料的4％；
称量配浆水，以控制水泥浆的密度为1.90g/cm3；
在低速(4000转/分)搅拌条件下、15s内将得到的干混材料均匀的加入配浆水中(干混材料需在15s内完成加料)，加料完成后，快速提高搅拌速度，在高速(12000转/分)搅拌35s，变速搅拌均匀并消泡见表1。
表1实施例1-4制得水泥浆和水泥石的性能
从表1中水泥浆和水泥石的性能可以得出，当聚丙烯颗粒为60份，玄武岩纤维30份，二氧化硅8份以及分散剂2份时，水泥浆性能最佳，水泥浆性能更易调节，水泥石性能满足油气井后期增产的要求，延长油气井开采寿命。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种油井水泥弹塑剂，其特征在于：
所述的弹塑剂包括以下组分，
聚丙烯颗粒、玄武岩纤维、二氧化硅和分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种油井水泥弹塑剂，其特征在于：
所述的弹塑剂中各组分的质量份数为，
3.根据权利要求2所述的一种油井水泥弹塑剂，其特征在于：
所述的弹塑剂中各组分的质量份数为，
4.根据权利要求3所述的一种油井水泥弹塑剂，其特征在于：
所述的弹塑剂中各组分的质量份数为，
5.根据权利要求1所述的一种油井水泥弹塑剂，其特征在于：
所述的丙烯酸颗粒的粒径为80-120目。
6.根据权利要求1所述的一种油井水泥弹塑剂，其特征在于：
所述的玄武岩纤维的长度为1-3mm。
7.根据权利要求1所述的一种油井水泥弹塑剂，其特征在于：
所述的分散剂为醛酮缩合物或萘系分散剂。
8.一种油井水泥石，其特征在于：
所述的油井水泥石包括水泥熟料和弹塑剂，所述的弹塑剂为权利要求1-7中任一项所述。
9.根据权利要求8所述的一种油井水泥石，其特征在于：
以质量百分含量计，所述的弹塑剂的添加量为水泥熟料的4％。
10.一种油井水泥石的制备方法，其特征在于：包括，
将聚丙烯颗粒、玄武岩纤维、二氧化硅、分散剂混合，得到弹塑剂，所述的弹塑剂为权利要求1-7中任一项所述，
将所述的弹塑剂与水泥熟料混合，得到干混材料；
称量配浆水，控制水泥浆的密度为1.90g/cm3；
在搅拌条件下，将所述的干混材料匀速的加入配浆水中，加料完成后，提高搅拌速度，搅拌均匀并消泡，形成水泥浆，高温养护凝固后，得到所述的油井水泥石。
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