CN110668738B - 一种泡沫水泥浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种泡沫水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：油井水泥800重量份；水300重量份～350重量份；C12‑C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2重量份～4重量份；C18‑C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1重量份～1重量份；长链酰胺丙基羟磺甜菜碱0.2重量份～5重量份；稳定剂0.1重量份～1重量份；强度保持剂20重量份～50重量份；降失水剂10重量份～55重量份；缓凝剂0.1重量份～1.5重量份。与现有技术相比，本发明提供的泡沫水泥浆采用特定含量的组分，能够实现较好的相互作用，得到的泡沫水泥浆的泡沫粒径分布窄、稳定性好，具有较好的抗压缩性能，在井底高压条件下仍能保持较低的密度，有利于井下施工安全；形成的水泥石强度较高，能够满足固井作业的现场施工要求。

Description

一种泡沫水泥浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田化学助剂技术领域，更具体地说，是涉及一种泡沫水泥浆及其制备方法。
背景技术
在石油与天然气勘探开发过程中，经常钻遇低压、易漏地层。对低压、易漏地层进行固井作业时，由于水泥浆密度高(密度通常在1.85g/cm3左右)，经常出现水泥浆漏失等问题。为防止固井过程中水泥浆漏失，现场需要使用低密度水泥浆进行固井，泡沫水泥浆就是其中一种常用手段。
泡沫水泥浆采用特定含量组分的水泥浆体系，通过高速剪切包裹空气(或氮气)形成大量微小泡沫，并将这些微小泡沫均匀混入水泥浆体系中，从而降低水泥浆密度，形成泡沫水泥浆。泡沫水泥浆的技术核心在于井筒高压条件下如何形成大量粒径小且分布均匀的泡沫，提高泡沫抗压缩性，防止内部气体从泡沫壁内逸出，保持水泥浆在井底的低密度，同时可有效提高水泥石强度。申请号为201610818002.0的中国专利公开了一种稳泡剂组合物及其应用和泡沫水泥浆及其添加剂组合物和应用，所述稳泡剂组合物含有C6-C20烷基酰胺烷基氧化胺、C6-C20烷基酰胺烷基甜菜碱和三萜皂苷类化合物(重量比为100：80-150：150-300)。申请号为201310455117.4的中国专利公开了一种泡沫水泥浆体系及组成，其中稳泡剂采用表面活性剂组合物，其由烷基碳链在C12-C16范围的椰油酰胺丙基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺、椰油酰胺丙基甜菜碱组成(质量组成比例为9～15：5～7.5：6～12)。
但是，上述两种技术方案提供的泡沫水泥浆的泡沫粒径分布宽、稳定性较差，在井底高压条件下难以保证水泥浆具有较低的密度，形成的水泥石强度较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种泡沫水泥浆及其制备方法，本发明提供的泡沫水泥浆的泡沫粒径分布窄、稳定性好，具有较好的抗压缩性能，形成的水泥石强度较高。
本发明提供了一种泡沫水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：
油井水泥800重量份；
水300重量份～350重量份；
C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2重量份～4重量份；
C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1重量份～1重量份；
长链酰胺丙基羟磺甜菜碱0.2重量份～5重量份；
稳定剂0.1重量份～1重量份；
强度保持剂20重量份～50重量份；
降失水剂10重量份～55重量份；
缓凝剂0.1重量份～1.5重量份。
优选的，所述C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠包括十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、十四烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠和十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠中的一种或多种。
优选的，所述C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠包括十八烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、十八烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、二十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠和二十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠中的一种或多种。
优选的，所述长链酰胺丙基羟磺甜菜碱包括十二酰胺丙基羟磺甜菜碱、十四酰胺丙基羟磺甜菜碱、十六酰胺丙基羟磺甜菜碱、油酸酰胺丙基羟磺甜菜碱、硬脂酸酰胺丙基羟磺甜菜碱和芥酸酰胺丙基羟磺甜菜碱中的一种或多种。
优选的，所述稳定剂包括黄原胶、温轮胶和高粘度羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
优选的，所述强度保持剂包括微硅粉和/或纳米二氧化硅。
优选的，所述降失水剂包括聚乙烯醇类降失水剂、胶乳类降失水剂和聚合类降失水剂中的一种或多种。
优选的，所述缓凝剂包括柠檬酸、葡萄糖酸钠、木质素磺酸盐和丙烯酸类共聚物中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的泡沫水泥浆的制备方法，包括以下步骤：
a)将油井水泥、水、C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、长链酰胺丙基羟磺甜菜碱、稳定剂、强度保持剂、降失水剂和缓凝剂混合后，进行发泡处理，得到泡沫水泥浆。
优选的，步骤a)中所述发泡处理的方式为高速搅拌；所述高速搅拌的转速为3000r/min～18000r/min，时间为3min～20min。
本发明提供了一种泡沫水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：油井水泥800重量份；水300重量份～350重量份；C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2重量份～4重量份；C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1重量份～1重量份；长链酰胺丙基羟磺甜菜碱0.2重量份～5重量份；稳定剂0.1重量份～1重量份；强度保持剂20重量份～50重量份；降失水剂10重量份～55重量份；缓凝剂0.1重量份～1.5重量份。与现有技术相比，本发明提供的泡沫水泥浆采用特定含量的组分，能够实现较好的相互作用，得到的泡沫水泥浆的泡沫粒径分布窄、稳定性好，具有较好的抗压缩性能，在井底高压条件下仍能保持较低的密度，有利于井下施工安全；形成的水泥石强度较高，能够满足固井作业的现场施工要求。
此外，本发明提供的制备方法简单、条件温和，适合大规模工业生产。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的泡沫水泥浆的泡沫粒径分布图；
图2为实施例3及对比例1提供的泡沫水泥浆的抗压缩性能对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种泡沫水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：
油井水泥800重量份；
水300重量份～350重量份；
C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2重量份～4重量份；
C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1重量份～1重量份；
长链酰胺丙基羟磺甜菜碱0.2重量份～5重量份；
稳定剂0.1重量份～1重量份；
强度保持剂20重量份～50重量份；
降失水剂10重量份～55重量份；
缓凝剂0.1重量份～1.5重量份。
在本发明中，所述油井水泥优选为API油井G级水泥；本发明对此没有特殊限制。在本发明优选的实施例中，所述油井水泥为G级油井水泥。在本发明中，所述泡沫水泥浆包括800重量份的油井水泥。
在本发明中，所述泡沫水泥浆包括300重量份～350重量份的水，优选为310重量份～340重量份，更优选为330重量份。
在本发明中，所述C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠为阴离子表面活性剂。在本发明中，所述C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠优选包括十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、十四烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠和十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠中的一种或多种，更优选为十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、十四烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠或十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠。本发明对所述C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述泡沫水泥浆包括0.2重量份～4重量份的C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠，优选为0.3重量份～3重量份，更优选为0.4重量份。
在本发明中，所述C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠也为阴离子表面活性剂。在本发明中，所述C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠优选包括十八烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、十八烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、二十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠和二十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠中的一种或多种，更优选为十八烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、十八烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、二十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠或二十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠。本发明对所述C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述泡沫水泥浆包括0.1重量份～1重量份的C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠，优选为0.2重量份～0.8重量份，更优选为0.3重量份。
在本发明中，所述长链酰胺丙基羟磺甜菜碱为两性表面活性剂。在本发明中，所述长链酰胺丙基羟磺甜菜碱优选包括十二酰胺丙基羟磺甜菜碱、十四酰胺丙基羟磺甜菜碱、十六酰胺丙基羟磺甜菜碱、油酸酰胺丙基羟磺甜菜碱、硬脂酸酰胺丙基羟磺甜菜碱和芥酸酰胺丙基羟磺甜菜碱中的一种或多种，更优选为十二酰胺丙基羟磺甜菜碱、十四酰胺丙基羟磺甜菜碱、十六酰胺丙基羟磺甜菜碱、油酸酰胺丙基羟磺甜菜碱、硬脂酸酰胺丙基羟磺甜菜碱或芥酸酰胺丙基羟磺甜菜碱。本发明对所述长链酰胺丙基羟磺甜菜碱的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述泡沫水泥浆包括0.2重量份～5重量份的长链酰胺丙基羟磺甜菜碱，优选为0.3重量份～3.5重量份，更优选为0.4重量份。
本发明采用多种不同类型的表面活性剂进行复配，避免了单独使用阴离子表面活性剂时，静电斥力造成的表面活性剂分子间的空隙，在保证发泡性能的基础上有利于提高对泡沫的密封性，而密封性提高有利于增强泡沫抗压缩性能。同时，不同类型表面活性剂复配条件下，表面张力更低，有利于形成小粒径泡沫，并且泡沫粒径分布范围较窄。
在本发明中，所述稳定剂优选包括黄原胶、温轮胶和高粘度羧甲基纤维素钠中的一种或多种，更优选为黄原胶、温轮胶或高粘度羧甲基纤维素钠。本发明对所述稳定剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述黄原胶、温轮胶和高粘度羧甲基纤维素钠的市售商品即可。在本发明中，所述稳定剂的作用主要是增加体系黏度，这样有利于降低泡沫壁排液速度，提高泡沫稳定性。在本发明中，所述泡沫水泥浆包括0.1重量份～1重量份的稳定剂，优选为0.2重量份～0.9重量份，更优选为0.8重量份。
在本发明中，所述强度保持剂优选包括微硅粉和/或纳米二氧化硅，更优选为微硅粉或纳米二氧化硅。本发明对所述强度保持剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述微硅粉和纳米二氧化硅的市售商品即可。在本发明中，所述泡沫水泥浆包括20重量份～50重量份的强度保持剂，优选为25重量份～40重量份，更优选为30重量份。
在本发明中，所述降失水剂优选包括聚乙烯醇类降失水剂、胶乳类降失水剂和聚合类降失水剂中的一种或多种，更优选为聚乙烯醇类降失水剂、胶乳类降失水剂或聚合类降失水剂；其中，所述胶乳类降失水剂优选选自丁二烯-苯乙烯胶乳降失水剂和/或醋酸乙烯酯-乙烯胶乳降失水剂；所述聚合类降失水剂优选为丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂。本发明对所述降失水剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述降失水剂的主要作用是减少体系的滤失量，防止水进入地层，保证体系水灰比和固井过程中水泥浆的可泵送性。在本发明中，所述泡沫水泥浆包括10重量份～55重量份的降失水剂，优选为15重量份～50重量份。
在本发明中，所述缓凝剂优选包括柠檬酸、葡萄糖酸钠、木质素磺酸盐和丙烯酸类共聚物中的一种或多种，更优选为柠檬酸、葡萄糖酸钠、木质素磺酸盐或丙烯酸类共聚物；其中，所述丙烯酸类共聚物优选为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物。本发明对所述缓凝剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述泡沫水泥浆包括0.1重量份～1.5重量份的缓凝剂，优选为0.3重量份～1重量份。
本发明提供的泡沫水泥浆采用特定含量的组分，能够实现较好的相互作用，得到的泡沫水泥浆的泡沫粒径分布窄、稳定性好，具有较好的抗压缩性能，在井底高压条件下仍能保持较低的密度，有利于井下施工安全；形成的水泥石强度较高(水泥石强度主要由水泥提供，对于泡沫水泥浆来说，由于追求低密度，水泥石强度必然会受影响，但在充气量一定的情况下，当形成的泡沫在体系中分布均匀，粒径分布窄，形成的水泥石在结构上没有明显的弱点，强度就会相对较高)，能够满足固井作业的现场施工要求。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的泡沫水泥浆的制备方法，包括以下步骤：
a)将油井水泥、水、C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、长链酰胺丙基羟磺甜菜碱、稳定剂、强度保持剂、降失水剂和缓凝剂混合后，进行发泡处理，得到泡沫水泥浆。
在本发明中，所述油井水泥、水、C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、长链酰胺丙基羟磺甜菜碱、稳定剂、强度保持剂、降失水剂和缓凝剂与上述技术方案所述的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述混合的过程优选在常温常压下进行，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述混合的过程优选具体为：
在搅拌条件下，在水中依次加入油井水泥、C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、长链酰胺丙基羟磺甜菜碱、稳定剂、强度保持剂、降失水剂和缓凝剂，搅拌至均匀，得到水泥浆。
在本发明中，所述搅拌的转速优选为100r/min～1000r/min，更优选为300r/min～500r/min；所述搅拌的时间优选为10min～60min，更优选为20min～40min。
在本发明中，所述发泡处理的方式优选为高速搅拌。在本发明中，所述高速搅拌的转速优选为3000r/min～18000r/min，更优选为8000r/min～12000r/min；所述高速搅拌的时间优选为3min～20min，更优选为5min～10min。
本发明采用上述发泡处理的技术方案，能够控制裹入的气体量，实现泡沫水泥浆密度的调整。本发明提供的泡沫水泥浆密度在0.90～1.85g/cm3可调，泡沫稳定、粒径小且分布窄，抗压缩能力强，在井底高压条件下仍可保持较低的泡沫水泥浆密度，并且体系失水小、水泥石强度高，满足现场注水泥施工要求且成本较低，应用前景广阔。
本发明提供了一种泡沫水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：油井水泥800重量份；水300重量份～350重量份；C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2重量份～4重量份；C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1重量份～1重量份；长链酰胺丙基羟磺甜菜碱0.2重量份～5重量份；稳定剂0.1重量份～1重量份；强度保持剂20重量份～50重量份；降失水剂10重量份～55重量份；缓凝剂0.1重量份～1.5重量份。与现有技术相比，本发明提供的泡沫水泥浆采用特定含量的组分，能够实现较好的相互作用，得到的泡沫水泥浆的泡沫粒径分布窄、稳定性好，具有较好的抗压缩性能，在井底高压条件下仍能保持较低的密度，有利于井下施工安全；形成的水泥石强度较高，能够满足固井作业的现场施工要求。
此外，本发明提供的制备方法简单、条件温和，适合大规模工业生产。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
(1)在搅拌条件下，在330g清水中依次加入800g G级油井水泥、0.4g十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.3g二十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.4g十四酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.8g黄原胶、30g纳米二氧化硅、50g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、1g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物，在400r/min转速下混合搅拌30min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在12000r/min的高速搅拌条件下进行发泡8min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例1提供的泡沫水泥浆的密度为1.25g/cm3。
取部分刚配置好的实施例1提供的泡沫水泥浆，利用光学显微镜对形成的泡沫粒径进行检测，结果参见图1所示。由图1可知，本发明实施例1提供的泡沫水泥浆的泡沫粒径集中在50～200μm，分布范围较窄。
实施例2
将实施例1步骤(1)得到的水泥浆在10000r/min的高速搅拌条件下进行发泡10min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例2提供的泡沫水泥浆的密度为1.42g/cm3，泡沫粒径集中在60～250μm，分布范围较窄。
实施例3
将实施例1步骤(1)得到的水泥浆在8000r/min的高速搅拌条件下进行发泡9min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例3提供的泡沫水泥浆的密度为1.66g/cm3，泡沫粒径集中在60～260μm，分布范围较窄。
实施例4
(1)在搅拌条件下，在300g清水中依次加入800g G级油井水泥、0.5g十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.6g二十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、1g十六酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.5g高粘度羧甲基纤维素钠、30g微硅粉、15g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、0.1g木质素磺酸盐，在300r/min转速下混合搅拌40min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在9000r/min的高速搅拌条件下进行发泡7min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例4提供的泡沫水泥浆的密度为1.34g/cm3，泡沫粒径集中在60～280μm，分布范围较窄。
实施例5
(1)在搅拌条件下，在300g清水中依次加入800g G级油井水泥、1g十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、0.8g十八烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、0.5g十二酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.5g温轮胶、35g微硅粉、30g聚乙烯醇类降失水剂、0.3g柠檬酸，在350r/min转速下混合搅拌25min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在12000r/min的高速搅拌条件下进行发泡6min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例5提供的泡沫水泥浆的密度为1.30g/cm3，泡沫粒径集中在50～220μm，分布范围较窄。
实施例6
(1)在搅拌条件下，在350g清水中依次加入800g G级油井水泥、2g十四烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、1g十八烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、3.5g十六酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.7g黄原胶、20g纳米二氧化硅、10g丁二烯-苯乙烯胶乳降失水剂、0.5g葡萄糖酸钠，在450r/min转速下混合搅拌35min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在10000r/min的高速搅拌条件下进行发泡10min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例6提供的泡沫水泥浆的密度为1.51g/cm3，泡沫粒径集中在60～240μm，分布范围较窄。
实施例7
(1)在搅拌条件下，在320g清水中依次加入800g G级油井水泥、4g十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、0.5g二十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、2g硬脂酸酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.1g高粘度羧甲基纤维素钠、40g微硅粉、30g醋酸乙烯酯-乙烯胶乳降失水剂、0.7g木质素磺酸盐，在400r/min转速下混合搅拌20min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在11000r/min的高速搅拌条件下进行发泡7min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例7提供的泡沫水泥浆的密度为1.38g/cm3，泡沫粒径集中在50～240μm，分布范围较窄。
实施例8
(1)在搅拌条件下，在340g清水中依次加入800g G级油井水泥、3g十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、0.7g十八烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、0.8g芥酸酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.2g高粘度羧甲基纤维素钠、40g微硅粉、40g聚乙烯醇类降失水剂、0.8g柠檬酸，在300r/min转速下混合搅拌35min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在8000r/min的高速搅拌条件下进行发泡8min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例8提供的泡沫水泥浆的密度为1.55g/cm3，泡沫粒径集中在60～280μm，分布范围较窄。
实施例9
(1)在搅拌条件下，在310g清水中依次加入800g G级油井水泥、4g十四烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.1g二十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、5g十六酰胺丙基羟磺甜菜碱、1g温轮胶、2.5g微硅粉、25g丁二烯-苯乙烯胶乳降失水剂、0.1g木质素磺酸，在500r/min转速下混合搅拌25min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在9000r/min的高速搅拌条件下进行发泡5min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例9提供的泡沫水泥浆的密度为1.61g/cm3，泡沫粒径集中在60～300μm，分布范围较窄。
实施例10
(1)在搅拌条件下，在350g清水中依次加入800g G级油井水泥、0.7g十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)硫酸钠、0.9g十八烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、2.5g油酸酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.3g高粘度羧甲基纤维素钠、50g纳米二氧化硅、20g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、0.4g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物，在400r/min转速下混合搅拌35min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在10000r/min的高速搅拌条件下进行发泡10min，得到泡沫水泥浆。
经检测，本发明实施例10提供的泡沫水泥浆的密度为1.47g/cm3，泡沫粒径集中在50～240μm，分布范围较窄。
对比例1
(1)在搅拌条件下，在300g清水中依次加入800g G级油井水泥、1.1g十二烷基二甲基氧化胺、0.5g高粘度羧甲基纤维素钠、30g微硅粉、15g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、0.1g木质素磺酸盐，在400r/min转速下混合搅拌30min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在8000r/min的高速搅拌条件下进行发泡9min，得到泡沫水泥浆。
经检测，对比例1提供的泡沫水泥浆的密度为1.66g/cm3，泡沫粒径为60～420μm，分布范围较宽。
对比例2
(1)在搅拌条件下，在330g清水中依次加入800g G级油井水泥、1.1g十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.8g黄原胶、30g纳米二氧化硅、50g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、1g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物，在400r/min转速下混合搅拌30min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在12000r/min的高速搅拌条件下进行发泡8min，得到泡沫水泥浆。
经检测，对比例2提供的泡沫水泥浆的密度为1.34g/cm3，泡沫粒径为50～340μm，分布范围较宽。
对比例3
(1)在搅拌条件下，在330g清水中依次加入800g G级油井水泥、1.1g二十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.8g黄原胶、30g纳米二氧化硅、50g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、1g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物，在400r/min转速下混合搅拌30min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在12000r/min的高速搅拌条件下进行发泡8min，得到泡沫水泥浆。
经检测，对比例3提供的泡沫水泥浆的密度为1.62g/cm3，泡沫粒径为60～380μm，分布范围较宽。
对比例4
(1)在搅拌条件下，在330g清水中依次加入800g G级油井水泥、1.1g十四酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.8g黄原胶、30g纳米二氧化硅、50g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、1g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物，在400r/min转速下混合搅拌30min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在12000r/min的高速搅拌条件下进行发泡8min，得到泡沫水泥浆。
经检测，对比例4提供的泡沫水泥浆的密度为1.38g/cm3，泡沫粒径为50～300μm，分布范围较宽。
对比例5
(1)在搅拌条件下，在330g清水中依次加入800g G级油井水泥、0.4g十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.7g二十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.8g黄原胶、30g纳米二氧化硅、50g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、1g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物，在400r/min转速下混合搅拌30min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在12000r/min的高速搅拌条件下进行发泡8min，得到泡沫水泥浆。
经检测，对比例5提供的泡沫水泥浆的密度为1.28g/cm3，泡沫粒径为50～290μm，分布范围较宽。
对比例6
(1)在搅拌条件下，在330g清水中依次加入800g G级油井水泥、0.4g十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.7g十四酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.8g黄原胶、30g纳米二氧化硅、50g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、1g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物，在400r/min转速下混合搅拌30min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在12000r/min的高速搅拌条件下进行发泡8min，得到泡沫水泥浆。
经检测，对比例6提供的泡沫水泥浆的密度为1.31g/cm3，泡沫粒径为50～270μm，分布范围较宽。
对比例7
(1)在搅拌条件下，在330g清水中依次加入800g G级油井水泥、0.7g二十二烷基醇聚氧乙烯醚(2)硫酸钠、0.4g十四酰胺丙基羟磺甜菜碱、0.8g黄原胶、30g纳米二氧化硅、50g丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合类降失水剂、1g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酸共聚物，在400r/min转速下混合搅拌30min至均匀，得到水泥浆。
(2)将步骤(1)得到的水泥浆在12000r/min的高速搅拌条件下进行发泡8min，得到泡沫水泥浆。
经检测，对比例7提供的泡沫水泥浆的密度为1.36g/cm3，泡沫粒径为50～280μm，分布范围较宽。
待本发明实施例1～10及对比例1～7提供的泡沫水泥浆分别在模块中起一定强度后，再在60℃下养护72h后进行性能评价，结果参见表1所示。
表1本发明实施例1～10及对比例1～7提供的泡沫水泥浆的性能评价结果
Figure BDA0001716026400000131
Figure BDA0001716026400000141
由表1可知，本发明实施例1～10提供的泡沫水泥浆形成的泡沫粒径分布均匀，稳定性好，与对比例中提供的泡沫水泥浆相比，在密度相近的情况下形成的水泥石更均匀，上下层密度差远小于0.03，水泥石强度更高，有利于提高固井质量，更好满足固井作业的现场施工要求。
在室温下利用高温高压PVT分析仪分别对实施例3及对比例1提供的泡沫水泥浆的抗压缩性能进行评价，结果参见图2所示。由图2可知，本发明实施例3提供的泡沫水泥浆与相同密度的对比例1提供的泡沫水泥浆相比，在相同条件下密度上升较小，具有更好的抗压缩性能，在井底高压条件下仍能保持较低的密度，有利于井下施工安全。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种泡沫水泥浆，由以下组分的原料制备而成：
油井水泥800重量份；
水300重量份~350重量份；
C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2重量份~4重量份；
C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1重量份~1重量份；
长链酰胺丙基羟磺甜菜碱0.2重量份~5重量份；
稳定剂0.1重量份~1重量份；
强度保持剂20重量份~50重量份；
降失水剂10重量份~55重量份；
缓凝剂0.1重量份~1.5重量份；
所述长链酰胺丙基羟磺甜菜碱包括十二酰胺丙基羟磺甜菜碱、十四酰胺丙基羟磺甜菜碱、十六酰胺丙基羟磺甜菜碱、油酸酰胺丙基羟磺甜菜碱、硬脂酸酰胺丙基羟磺甜菜碱和芥酸酰胺丙基羟磺甜菜碱中的一种或多种；
所述强度保持剂包括微硅粉和/或纳米二氧化硅；
所述稳定剂包括黄原胶、温轮胶和高粘度羧甲基纤维素钠中的一种或多种；所述C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠包括十二烷基醇聚氧乙烯醚（2）硫酸钠、十二烷基醇聚氧乙烯醚（3）硫酸钠、十四烷基醇聚氧乙烯醚（2）硫酸钠和十四烷基醇聚氧乙烯醚（3）硫酸钠中的一种或多种；所述C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠包括十八烷基醇聚氧乙烯醚（2）硫酸钠、十八烷基醇聚氧乙烯醚（3）硫酸钠、二十二烷基醇聚氧乙烯醚（2）硫酸钠和二十二烷基醇聚氧乙烯醚（3）硫酸钠中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的泡沫水泥浆，其特征在于，所述降失水剂包括聚乙烯醇类降失水剂、胶乳类降失水剂和聚合类降失水剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的泡沫水泥浆，其特征在于，所述缓凝剂包括柠檬酸、葡萄糖酸钠、木质素磺酸盐和丙烯酸类共聚物中的一种或多种。
4.一种权利要求1~3任一项所述的泡沫水泥浆的制备方法，包括以下步骤：
a）将油井水泥、水、C12-C15烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、C18-C22烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、长链酰胺丙基羟磺甜菜碱、稳定剂、强度保持剂、降失水剂和缓凝剂混合后，进行发泡处理，得到泡沫水泥浆。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中所述发泡处理的方式为高速搅拌；所述高速搅拌的转速为3000r/min~18000r/min，时间为3min~20min。
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