CN112390572B - 水泥浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥浆及其制备方法，属于油田固井技术领域。本发明实施例提供的水泥浆，通过添加加重剂，增加该水泥浆的密度，制备出高密度水泥浆。制备降失水剂时，通过添加链类单体，提高该降失水剂在该水泥浆中的分散性能；通过添加润滑剂，降低该水泥浆各组分之间的内聚力以及摩擦力；通过添加表面活性剂，降低该水泥浆的粘度；通过添加链类单体、润滑剂和表面活性剂均能改善含盐高密度水泥浆的流变性能。因此，本发明实施例不仅可以制备含盐高密度水泥浆，并且制备的含盐高密度水泥浆具有良好的流变性能，符合盐膏层窄安全密度窗口固井施工要求，从而实现在压稳盐膏层的同时，避免压漏盐膏层，保障固井施工安全，提高固井质量。

Description

水泥浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田固井技术领域。特别涉及一种水泥浆及其制备方法。
背景技术
我国许多油田区块存在着盐膏层，盐膏层为含有氯化钠和其它水溶性无机盐的地层。盐膏层一般埋藏较深，压力较高，盐膏层中存在着高压盐水层，容易发生井涌、井喷等事故，因此，在固井作业时需要采用高密度的水泥浆来压稳盐膏层。同时盐膏层之间又存在薄弱层，固井时，水泥浆的动态当量密度过高时，又容易压漏盐膏层，水泥浆漏失进入盐膏层和除盐膏层之外的其他层，不仅影响固井施工安全，还会污染盐膏层和其他层。因此，在对盐膏层固井作业时，需要制备出符合盐膏层窄安全密度窗口固井施工要求的含盐高密度水泥浆。其中，水泥浆的动态当量密度与水泥浆的静液柱压力和流动阻力有关，水泥浆的密度确定后，其静液柱压力就确定了。此时，动态当量密度主要取决于水泥浆的流动阻力，流动阻力越大，动态当量密度越高。
相关技术中，水泥浆的制备原料主要包括水泥、加重剂、缓凝剂、消泡剂、降失水剂、减阻剂、悬浮剂和水。在制备水泥浆时，主要通过加重剂增加水泥浆的密度，通过降失水剂降低水泥浆的失水量。
而在固井作业过程中，通过含盐高密度水泥浆压稳盐膏层的同时，还需避免含盐高密度水泥浆压漏盐膏层。而含盐高密度水泥浆，其固相含量一般较高，液相含量一般较少，因此，液固比低，流变性能较差；并且，相关技术中所用的降失水剂一般为聚合物类降失水剂，该聚合物类降失水剂在水泥浆中的分散性较差，加入含盐高密度水泥浆中，也会导致含盐高密度水泥浆的流变性能变差，流动阻力变大，动态当量密度增加，对盐膏层的压力增大。在固井作业时可能会压漏盐膏层，导致固井施工的安全性低，固井质量差。
发明内容
本发明实施例提供了一种水泥浆及其制备方法，能够改善含盐高密度水泥浆的流变性能，提高固井施工的安全性和固井质量。具体技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种水泥浆，所述水泥浆包括以下重量份数的各组分：
100重量份的水泥、5～7.5重量份的降失水剂、35～40重量份的硅粉、3重量份的微硅、105～180重量份的加重剂、7重量份的盐、3～4重量份的缓凝剂、0.2重量份的消泡剂以及56～62重量份的水；
其中，所述降失水剂包括以下重量份数的各组分：
100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.1～0.5重量份的链类单体、1～3重量份的润滑剂、1～3重量份的表面活性剂、3～5重量份的环状单体、8～10重量份的酰胺类单体、1～3重量份的羧酸类单体以及300～400重量份的水；
所述缓凝剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物，用于延长所述水泥浆的凝结时间，避免所述水泥浆在泵送过程中出现凝结；
所述水泥浆为盐膏层固井作业所用的水泥浆；
所述链类单体用于提高所述降失水剂在所述水泥浆中的分散性能，所述润滑剂用于降低所述水泥浆的各组分之间的内聚力及摩擦力，提高所述水泥浆的流变性能，所述表面活性剂用于降低所述水泥浆的粘度，提高所述水泥浆的流变性能。
在一种可能的实现方式中，所述链类单体为第一烯丙基聚乙二醇和第二烯丙基聚乙二醇中的至少一种；
所述第一烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2100；
所述第二烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2400。
在另一种可能的实现方式中，所述润滑剂为滑石粉和石墨中的至少一种。
在另一种可能的实现方式中，所述表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
在另一种可能的实现方式中，所述环状单体为N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯己内酰胺中的至少一种。
在另一种可能的实现方式中，所述酰胺类单体为N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺中的至少一种；
所述羧酸类单体为衣康酸、马来酸酐和丙烯酸中的至少一种。
在另一种可能的实现方式中，所述降失水剂的制备方法包括：
按照各组分的重量份数，向反应器中依次加入水、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、环状单体、酰胺类单体、羧酸类单体、链类单体、润滑剂和表面活性剂，得到反应液；
在200转/分钟的速度下搅拌，待所述各组分均溶解后，将所述反应液的氢离子浓度指数pH调节至7～9，将所述反应液的温度升高至50～60℃；
向所述反应液中加入引发剂，反应2～3小时，冷却至室温，得到所述降失水剂。
在另一种可能的实现方式中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
在另一种可能的实现方式中，所述水泥为G级油井水泥；
所述硅粉和所述微硅中二氧化硅的含量均大于98％；
所述硅粉的平均粒径为74μm；
所述微硅的平均粒径为0.1～0.3μm，其中，不少于80％的微硅的粒径小于1μm。
在另一种可能的实现方式中，所述加重剂为铁矿粉和锰矿粉中的至少一种；
所述消泡剂为磷酸三丁酯和白油中的至少一种。
另一方面，提供了一种水泥浆的制备方法，所述制备方法包括：
按照各组分的重量份数，向搅拌器中加入盐、缓凝剂、降失水剂和水，在4000转/分钟的速度下搅拌均匀后，加入消泡剂；
向混合器中加入将水泥、硅粉、微硅和加重剂，在所述混合器中混合均匀，得到混合物；
将所述混合物加入所述搅拌器中，15秒内加完所述混合物，在12000转/分钟的速度下搅拌35秒，得到所述水泥浆。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的水泥浆，通过添加加重剂，可以增加该水泥浆的密度，制备高密度水泥浆；通过添加缓凝剂，可以延长该水泥浆的凝结时间，避免该水泥浆在泵送过程中出现凝结。制备降失水剂时，通过添加链类单体，提高该降失水剂在该水泥浆中的分散性能；通过添加润滑剂，降低该水泥浆各组分之间的内聚力及摩擦力；通过添加表面活性剂，降低该水泥浆的粘度，提高该水泥浆的流变性能；通过添加链类单体、润滑剂和表面活性剂均能改善含盐高密度水泥浆的流变性能。因此，本发明实施例不仅可以制备含盐高密度水泥浆，并且制备的含盐高密度水泥浆具有良好的流变性能，符合盐膏层窄窄安全密度窗口固井施工要求，从而实现在压稳盐膏层的同时，避免压漏盐膏层，保障固井施工安全，提高固井质量。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种水泥浆在150℃、80MPa下的稠化曲线图；
图2是本发明实施例2提供的一种水泥浆在150℃、80MPa下的稠化曲线图；
图3是本发明实施例3提供的一种水泥浆在160℃、80MPa下的稠化曲线图；
图4是本发明实施例3中所使用的降失水剂的热失重曲线图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种水泥浆，该水泥浆包括以下重量份数的各组分：
100重量份的水泥、5～7.5重量份的降失水剂、35～40重量份的硅粉、3重量份的微硅、105～180重量份的加重剂、7重量份的盐、3～4重量份的缓凝剂、0.2重量份的消泡剂以及56～62重量份的水；
其中，该降失水剂包括以下重量份数的各组分：
100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.1～0.5重量份的链类单体、1～3重量份的润滑剂、1～3重量份的表面活性剂、3～5重量份的环状单体、8～10重量份的酰胺类单体、1～3重量份的羧酸类单体以及300～400重量份的水；
该缓凝剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物，用于延长水泥浆的凝结时间，避免水泥浆在泵送过程中出现凝结；
该水泥浆为盐膏层固井作业所用的水泥浆；
该链类单体用于提高该降失水剂在该水泥浆中的分散性能，该润滑剂用于降低该水泥浆的各组分之间的内聚力及摩擦力，提高该水泥浆的流变性能，该表面活性剂用于降低该水泥浆的粘度，提高该水泥浆的流变性能。
该水泥浆中添加有加重剂，加重剂的有益效果：加重剂可以增加该水泥浆的密度，制备出高密度水泥浆。
该水泥浆中添加有缓凝剂，缓凝剂的介绍：缓凝剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物，其制备方法为：按质量比为57:24:19分别称取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠和衣康酸三种单体。将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和对苯乙烯磺酸钠加入到酸性溶液中使其溶解，待溶解完全后，将该溶液倒入第一反应器中，同时通入氮气。调节溶液pH为7，以每秒一滴的速率向该溶液中滴加引发剂，加入引发剂的质量为三种单体总质量的3％。当加入引发剂的质量为1.5％时，加入衣康酸单体。引发剂滴加完毕后，继续通入氮气，10分钟后停止通入氮气，然后立即密封第一反应器，反应5小时后，开启第一反应器，得到2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物。
其中，制备缓凝剂时加入的引发剂和制备降失水剂时加入的引发剂可以相同或者不同。在本发明实施例中，对此不作具体限定。为了便于区分，这里将制备缓凝剂时所用的反应器称为第一反应器，将制备降失水剂时所用的反应器称为第二反应器。第一反应器可以为三口烧瓶，在本发明实施例中，对此也不作具体限定。
缓凝剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物的有益效果：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物可以延长该水泥浆的凝结时间，防止该水泥浆在泵送过程中出现凝结，为泵送该水泥浆预留充分的时间。
另外，本发明实施例制备的水泥浆中添加的降失水剂为本发明实施例制备的降失水剂。该降失水剂的具体分析如下：
由于对盐膏层固井作业时，在通过高密度水泥浆压稳盐膏层的同时，还需避免该高密度水泥浆压漏盐膏层。因此，该水泥浆除了具有高密度之外，还需具有良好的流变性能，其中，流变性能一般需要满足：流性指数n≥0.8，稠度系数K≤1Pa·sn，从而在该水泥浆压稳盐膏层的同时，避免压漏盐膏层，保证固井施工安全和提高固井质量。其中，流性指数n和稠度系数K主要用于反映水泥浆的流变性能，流性指数越大，稠度系数越小，水泥浆的流变性能越好。在本发明实施例中，由于制备降失水剂时，添加了链类单体、润滑剂和表面活性剂，链类单体、润滑剂和表面活性剂配合作用，从而可以改善该水泥浆的流变性能，使该水泥浆的流性指数n和稠度系数K满足上述条件，在该高密度水泥浆压稳盐膏层的同时，避免压漏盐膏层。
其中，链类单体的有益效果：链类单体可以与水泥浆各组分形成梳型结构，增强空间位阻效应，提高该降失水剂在该水泥浆中的分散性能。
润滑剂的有益效果：润滑剂可以降低水泥浆各组分之间的内聚力。同时，润滑剂与该水泥浆各组分之间的结合力较弱，因此，可产生类似滚动轴承的作用，互相滑动，使得该水泥浆各组分之间的摩擦力降低，提高其流变性能。
表面活性剂的有益效果：表面活性剂具有疏水基团和亲水基团，疏水基团与水泥、加重剂、硅粉和微硅等组分极易结合，进而吸附在水泥、加重剂、硅粉和微硅等组分表面；亲水基团则和水分子结合，降低水的表面张力，在水泥、加重剂、硅粉和微硅等组分表面分别形成一层保护膜，增大水泥、加重剂、硅粉和微硅等组分的表面张力，从而减少水与水泥、加重剂、硅粉和微硅等组分之间的界面张力，在水泥、加重剂、硅粉和微硅等组分之间形成间隔，降低接触角，从而使该水泥浆的粘度降低，达到均匀分散的作用，从而提高该水泥浆的流变性能。
本发明实施例提供的水泥浆，包括：100重量份的水泥、5～7.5重量份的降失水剂、35～40重量份的硅粉、3重量份的微硅、105～180重量份的加重剂、7重量份的盐、3～4重量份的缓凝剂、0.2重量份的消泡剂以及56～62重量份的水；其中，该降失水剂包括以下重量份数的各组分：100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.1～0.5重量份的链类单体、1～3重量份的润滑剂、1～3重量份的表面活性剂、3～5重量份的环状单体、8～10重量份的酰胺类单体、1～3重量份的羧酸类单体以及300～400重量份的水，该缓凝剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物。通过添加加重剂，可以增加该水泥浆的密度，制备出高密度水泥浆；通过添加缓凝剂，可以延长该水泥浆的凝结时间，避免该水泥浆在泵送过程中出现凝结。制备该降失水剂时，通过添加链类单体，提高该降失水剂在该水泥浆中的分散性能；通过添加润滑剂，降低该水泥浆各组分之间的内聚力及摩擦力；通过添加表面活性剂，降低该水泥浆的粘度，提高该水泥浆的流变性能；通过添加链类单体、润滑剂和表面活性剂均能改善含盐高密度水泥浆的流变性能。在上述重量份数的各组分的配合作用下，本发明实施例不仅可以制备含盐高密度水泥浆，并且制备的含盐高密度水泥浆具有良好的流变性能，符合盐膏层窄安全密度窗口固井施工要求，从而实现在压稳盐膏层的同时，避免压漏盐膏层，保障固井施工安全，提高固井质量。
另外，在本发明实施例中，该水泥浆包括：100重量份的水泥、5～7.5重量份的降失水剂、35～40重量份的硅粉、3重量份的微硅、105～180重量份的加重剂、7重量份的盐、3～4重量份的缓凝剂、0.2重量份的消泡剂以及56～62重量份的水。其中，水泥、硅粉、微硅、加重剂为固体，降失水剂、缓凝剂、消泡剂和水为液体，其中盐可溶与水，因此，将盐也作为液体的一部分。则根据上述各组分的重量份数，可以得到该水泥浆中包括：重量份数为243～323的固体，重量份数为71.2～80.7的液体。则液体和固体的重量比(也即液固比)为0.220～0.332。而相关技术中的液固比为0.3～0.4。因此，本发明实施例可以制备液固比更低的水泥浆。一般情况下，液固比越低，水泥浆堆积的更密实，水泥石的强度发展更快，稳定性更好，但流变性能相对变差。而在本发明实施例中，可以在保证水泥浆流变性能的同时，降低液固比，保障水泥浆的稳定性及水泥石的强度发展。
需要说明的一点是，本发明实施例在保证水泥浆流变性能满足：流性指数n≥0.8，稠度系数K≤1Pa·sn的条件下，可以制备出密度为2.2～2.7g/cm3的高密度水泥浆。其中，密度为2.2～2.6g/cm3的水泥浆，其流变性能还可以满足：流性指数n≥0.8，稠度系数K≤0.5Pa·sn。而密度为2.7g/cm3的水泥浆，其液固比可以低至0.260，其流变性能满足：流性指数n≥0.8，稠度系数K≤1.0Pa·sn。且2.2～2.7g/cm3的高密度水泥浆的稳定性好，满足上下密度差≤0.05g·cm3。由此可知，本发明实施例制备的含盐高密度水泥浆不仅具有优异的流变性能及稳定性，还具有较低的液固比。
在本发明实施例中，降失水剂的重量份数可以为5、5.2、5.5、6、6.3、6.5、6.8、7、7.5等。硅粉的重量份数可以为35、36、37、38、39、40等。加重剂的重量份数可以为105、106、108、110、115、117、119、120、125等。缓凝剂的重量份数可以为3、3.2、3.4、3.5、3.6、3.8、4等。水的重量份数可以为56、57、58、59、60、61、62等。
其中，降失水剂中链类单体的重量份数可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5等。润滑剂的重量份数可以为1、1.2、1.5、2、2.5、3等。表面活性剂的重量份数可以为1、1.3、1.5、2、2.3、2.5、3等。环状单体的重量份数可以为3、3.2、3.5、4、4.3、4.5、5等。酰胺类单体的重量份数可以为8、8.2、8.5、9、9.3、9.5、10等。羧酸类单体的重量份数可以为1、1.3、1.5、1.6、2、2.3、2.5、2.7、3等。水的重量份数可以为300、320、340、350、370、380、400等。
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的介绍：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸分子内具有亲水性的磺酸基及聚合性的乙烯基，在一定条件下可以与其它组分发生共聚反应。通过调整2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸以及降失水剂中其他组分的重量份数，使得2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与该降失水剂中的其他组分配合作用，制备得到的降失水剂具有良好的抗盐性能，从而通过该降失水剂制备的水泥浆也具有良好的抗盐性能，从而可以避免该水泥浆在盐膏层中出现增稠的现象。
链类单体的介绍：链类单体为第一烯丙基聚乙二醇和第二烯丙基聚乙二醇中的至少一种；
第一烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2100；
第二烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2400。
链类单体为第一烯丙基聚乙二醇和/或第二烯丙基聚乙二醇的有益效果：第一烯丙基聚乙二醇和第二烯丙基聚乙二醇均为亲水性长链，通过添加第一烯丙基聚乙二醇和/或第二烯丙基聚乙二醇可以与水泥浆各组分形成梳型结构，增强空间位阻效应，从而提高该降失水剂在水泥浆中的分散性能。
需要说明的一点是，当链类单体的重量份数超过0.5时，水泥浆的失水量增多，沉降稳定性变差。因此，在本发明实施例中，链类单体的重量份数不超过0.5。优选地，链类单体的重量份数为0.3～0.5。
润滑剂的介绍：润滑剂为滑石粉和石墨中的至少一种。
润滑剂为滑石粉和/或石墨的有益效果：通过添加滑石粉和/或石墨，可以降低降失水剂聚合物分子链间，降失水剂聚合物分子链与水泥浆其他组分颗粒间、水泥浆其他组分颗粒之间的内聚力，提高该降失水剂在水泥浆中的分散性。滑石粉和石墨与该水泥浆各组分之间的结合力较弱，因此，可产生类似滚动轴承的作用，互相滑动，使得该水泥浆的摩擦力降低，提高其流变性能。
表面活性剂的介绍：表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵和/或十二烷基苯磺酸钠的有益效果：十二烷基二甲基苄基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠均为离子型表面活性剂，该离子型表面活性剂可以吸附于水泥、加重剂、硅粉和微硅等组分表面，使各组分的分子颗粒带电，而各组分的分子颗粒之间由于带相同电荷因此相互排斥，使各组分的分子颗粒被分散，从而改善水泥浆的流变性能。并且，由于各组分的分子颗粒之间相互排斥，各组分在水泥浆中的分散性良好，因此，十二烷基二甲基苄基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠还可以避免各组分之间因为聚合导致的沉降，提高该水泥浆的沉降稳定性。其中，沉降稳定性可以用上下密度差表示，上下密度差为水泥浆上层的密度和底层的密度之间的差值，密度差越小，沉降稳定性越好。在本发明实施例中，通过添加十二烷基二甲基苄基溴化铵和/或十二烷基苯磺酸钠，可以控制该水泥浆的上下密度差≤0.05g/cm3，使该水泥浆保持良好的沉降稳定性。
环状单体的介绍：该环状单体为N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯己内酰胺中的至少一种。
环状单体为N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯己内酰胺中的至少一种的有益效果：N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯己内酰胺均具有杂环结构，可增加该降失水剂的刚性，提高该降失水剂的耐高温性能，进而在制备水泥浆时，通过添加该降失水剂可以提高该水泥浆的耐高温性能。
酰胺类单体的介绍：酰胺类单体为N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺中的至少一种。
酰胺类单体为N,N-二甲基丙烯酰胺和/或丙烯酰胺的有益效果：N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺均易生成高聚合度的聚合物，可以吸附水泥浆中的水，从而通过添加有N,N-二甲基丙烯酰胺和/或丙烯酰胺的降失水剂制备水泥浆时，可以降低水泥浆的失水量。
羧酸类单体的介绍：羧酸类单体为衣康酸、马来酸酐和丙烯酸中的至少一种。
羧酸类单体为衣康酸、马来酸酐和丙烯酸中的至少一种的有益效果：衣康酸、马来酸酐和丙烯酸均具有较强的吸附特性，可以吸附在水泥颗粒表面，使水泥浆在高压下形成致密滤饼，从而降低该水泥浆的失水量。
在本发明实施例中，制备降失水剂时添加N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺中的至少一种，以及添加衣康酸、马来酸酐和丙烯酸中的至少一种，可以降低该水泥浆的失水量，将该水泥浆的失水量控制在≤50mL之内。
降失水剂制备方法的介绍：降失水剂的制备方法包括：
按照各组分的重量份数，向反应器中依次加入水、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、环状单体、酰胺类单体、羧酸类单体、链类单体、润滑剂和表面活性剂，得到反应液；
在200转/分钟的速度下搅拌，待各组分均溶解后，将反应液的pH调节至7～9，将反应液的温度升高至50～60℃；
向反应液中加入引发剂，反应2～3小时，冷却至室温，得到降失水剂。
其中，该反应器可以为带有温度计、搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶。
在一种可能的实现方式中，可以向反应器中加入NaOH溶液，通过该NaOH溶液调节反应液的pH。其中，NaOH溶液的浓度可以根据需要进行设置并更改，在本发明实施例中，对此不作具体限定。例如，NaOH溶液的浓度可以为0.05mol/L、0.1mol/L或者0.2mol/L。
引发剂用于引发降失水剂的各组分发生聚合反应，得到降失水剂。在本发明实施例中，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种。在本发明实施例中，对此不作具体限定。
水泥、硅粉和微硅的介绍：水泥为G级油井水泥；
硅粉和微硅中二氧化硅的含量均大于98％；
硅粉的平均粒径为74μm；
微硅的平均粒径为0.1～0.3μm，其中，不小于80％的微硅的粒径小于1μm。
G级油井水泥包括中等抗硫酸盐型水泥和高等抗硫酸盐型水泥两种类型。在本发明实施例中，可以选择任一类型的水泥。例如，中等抗硫酸盐型G级油井水泥或者高等抗硫酸盐型G级油井水泥。
硅粉和微硅的有益效果：硅粉和微硅均具有良好的耐高温性能，可以增强水泥浆的耐高温性能。并且，硅粉和微硅均为粉末状固体，且粒径较小，可以填充在该水泥浆各组分之间，通过添加硅粉和微硅可以改善该水泥浆各组分之间的孔隙尺寸分布，增强该水泥浆的强度，降低渗透性，提高固井质量。并且，微硅可以加快水泥的水化作用，提高该水泥浆的早期强度，增加该水泥浆的沉降稳定性。硅粉可以提高该水泥浆的后期强度，防止该水泥浆的后期强度降低。
加重剂和消泡剂的介绍：加重剂为铁矿粉和锰矿粉中的至少一种；
消泡剂为磷酸三丁酯和白油中的至少一种。
加重剂为铁矿粉和/或锰矿粉的有益效果：铁矿粉和锰矿粉均为粉末状固体，通过添加铁矿粉和/或锰矿粉可以增加水泥浆的密度，制备出高密度水泥浆。
消泡剂为磷酸三丁酯和/或白油的有益效果：磷酸三丁酯和/或白油可以消除制备水泥浆过程中产生的气泡，使已形成泡沫的膜处于不稳定的状态而迅速消泡，避免大量气泡导致制备的水泥浆密度不稳定，影响该水泥浆的沉降稳定性。
盐的介绍：盐为工业级氯化钠。
盐为工业级氯化钠的有益效果：盐膏层中氯化钠的含量较多，氯化钠为强电解质，会影响水泥浆的性能，导致该水泥浆密度升高、促凝等效应，使该水泥浆的失水量难以控制，稠化时间不易调整。通过添加氯化钠可以防止盐膏层中的氯化钠溶解在该水泥浆中，降低盐膏层中的氯化钠对该水泥浆的影响，控制该水泥浆的综合性能。
本发明实施例提供了一种水泥浆的制备方法，该制备方法包括：
步骤1：按照各组分的重量份数，向搅拌器中加入盐、缓凝剂、降失水剂和水，在4000转/分钟的速度下搅拌均匀后，加入消泡剂。
各组分的重量份数分别为水泥100重量份、降失水剂5～7.5重量份、硅粉35～40重量份、微硅3重量份、加重剂105～125重量份、盐7重量份、缓凝剂3～4重量份、消泡剂0.2重量份以及水56～62重量份。按照各组分的重量份数，将相应重量份数的盐、缓凝剂、降失水剂和水加入搅拌器中，搅拌均匀。由于转速较大，上述组分在搅拌后会产生大量气泡，此时加入消泡剂可以消除产生的气泡。
其中，水可以为自来水，也可以为去离子水。在本发明实施例中，对此不作具体限定。
步骤2：向混合器中加入水泥、硅粉、微硅和加重剂，在混合器中混合均匀，得到混合物。
将100重量份的水泥、35～40重量份的硅粉、3重量份的微硅和105～125重量份的加重剂加入混合器中，在混合器中混合均匀，得到固体混合物。
步骤3：将混合物加入搅拌器中，15秒内加完混合物，在12000转/分钟的速度下搅拌35秒，得到水泥浆。
将混合物加入加有盐、缓凝剂、降失水剂、水和消泡剂的搅拌器中，15秒之内加完，然后在12000转/分钟的速度下搅拌35秒，得到该水泥浆。
在本发明实施例中，在制备水泥浆时，主要是先将液体组分搅拌均匀，然后将固体组分混合均匀，再将固体组分和液体组分混合均匀，最后得到该水泥浆。
上述水泥浆的制备方法简单，适用于盐膏层固井作业。
综上所述，本发明实施例提供的水泥浆具有优异的流变性能，其流性指数n和稠度系数K均可以满足n≥0.8，稠度系数K≤1Pa·sn。并且，通过本发明实施例制备的密度为2.5g/cm3的高密度水泥浆的液固比可以低至0.283，密度为2.7g/cm3的高密度水泥浆的液固比甚至可以低至0.260，在不添加减阻剂和悬浮剂的情况下，沉降稳定性好，上下密度差均≤0.05g/cm3。另外，本发明实施例制备的水泥浆的控失水性能好，水泥浆在160℃下养护0.5h后，失水量≤50mL。在温度差较大的情况下，通过本发明实施例制备的密度为2.5g/cm3的水泥浆的强度发展较快，在160℃高温条件下养护0.5h后，在80℃条件下测定其72h的抗压强度高达14MPa。因此，本发明实施例提供的水泥浆具有良好的流变性能，可以满足盐膏层水泥浆固井作业所需苛刻条件，保障固井施工的安全性，提高固井质量，具有广阔的应用前景。
以下将通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种密度为2.3g/cm3，液固比为0.316的水泥浆，该水泥浆中各组分的重量份数、各组分的种类可以参见表1。
该水泥浆可以通过以下制备方法得到：
按照各组分的重量份数，向搅拌器中加入7.0重量份的工业盐氯化钠、3.0重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物、5.0重量份的由本发明制备的降失水剂和61.55重量份的自来水，在4000转/分钟的速度下搅拌均匀后，加入磷酸三丁酯；
向混合器中加入100重量份的G级油井水泥、35.0重量份的硅粉、3.0重量份的微硅、75.0重量份的密度为5.05g/cm3的铁矿粉和30.0重量份的密度为4.80g/cm3的锰矿粉，在混合器中混合均匀，得到混合物；
将该混合物加入上述搅拌器中，15秒内加完该混合物，在12000转/分钟的速度下搅拌35秒，得到本实施例的水泥浆。
其中，本实施例中的降失水剂可以通过以下制备方法得到：
按照各组分的重量份数，向反应器中依次加入300重量份的水、100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、3重量份的N-乙烯己内酰胺、8重量份的丙烯酰胺、2重量份的衣康酸、0.3重量份的第一烯丙基聚乙二醇、2重量份的滑石粉、1重量份的十二烷基二甲基苄基溴化铵，得到反应液。在200转/分钟的速度下搅拌，待各组分均溶解后，加入NaOH溶液调节反应液的pH＝8，将反应液的温度升高至60℃。向反应液中加入过硫酸钾，在60℃下反应2小时，冷却至室温，得到具有一定粘度的无色液体，即为降失水剂。
表1
Figure BDA0002169689630000131
其中，G级油井水泥可以为阿克苏地区的水泥；硅粉和微硅可以为互力牌的硅粉和微硅；密度为5.05g/cm3的铁矿粉可以为峨眉山市托阳油田工程技术有限公司生产的托阳牌铁矿粉；水可以为塘沽的自来水；工业盐氯化钠可以为轮台县生产的工业盐氯化钠；缓凝剂、消泡剂和密度为4.80g/cm3的锰矿粉均采购自天津中油渤星工程科技有限公司。其余未说明来源的组分均为可以通过市购获得的常规产品。
本实施例提供的水泥浆在150℃、80MPa下的稠化曲线图可以参见图1。根据水泥浆的稠化曲线，可以得到水泥浆的稠化时间。其中，水泥浆的稠化时间为：从开始升温升压，直到水泥浆稠度达到规定稠度(通常为100Bc)所用的时间，从而在固井施工现场可以根据水泥浆的稠化时间，确定固井作业时间。在本发明实施例中，水泥浆的稠化时间为：从开始升温升压，直到水泥浆稠度达到100Bc时所用的时间。从图1中可以看出：本实施例提供的水泥浆的稠化时间为282min。
需要说明的一点是，相关技术中，密度为2.3g/cm3的水泥浆，其液固比一般为0.35～0.4，而本发明实施例提供的密度为2.3g/cm3的水泥浆，其液固比低至0.316，从而相对于相关技术提供的水泥浆，本发明实施例提供的水泥浆各组分堆积更紧密，沉降稳定性更好，强度发展更快，且不影响水泥浆的流变性能。
实施例2
本实施例提供了一种密度为2.4g/cm3，液固比为0.298的水泥浆，该水泥浆中各组分的重量份数、各组分的种类可以参见表2。
表2
Figure BDA0002169689630000141
该水泥浆可以通过以下制备方法得到：
按照各组分的重量份数，向搅拌器中加入7.0重量份的工业盐氯化钠、3.5重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物、6.25重量份的由本发明制备的降失水剂和59.2重量份的自来水，在4000转/分钟的速度下搅拌均匀后，加入磷酸三丁酯；
向混合器中加入100重量份的G级油井水泥、35.0重量份的硅粉、3.0重量份的微硅、60.0重量份的密度为5.05g/cm3的铁矿粉、30.0重量份的密度为4.80g/cm3的锰矿粉和30.0重量份的密度为7.20g/cm3的铁矿粉，在混合器中混合均匀，得到混合物；
将该混合物加入上述搅拌器中，15秒内加完该混合物，在12000转/分钟的速度下搅拌35秒，得到本实施例的水泥浆。
其中，本实施例中的降失水剂可以通过以下制备方法得到：
按照各组分的重量份数，向反应器中依次加入300重量份的水、100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5重量份的N-乙烯基吡咯烷酮、10重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、3重量份的马来酸酐、0.5重量份的第二烯丙基聚乙二醇、3重量份的石墨、3重量份的十二烷基苯磺酸钠，得到反应液。在200转/分钟的速度下搅拌，待各组分均溶解后，加入NaOH溶液调节反应液的pH＝8，将反应液的温度升高至60℃。向反应液中加入过硫酸钾，在60℃下反应2小时，冷却至室温，得到具有一定粘度的无色液体，即为降失水剂。
其中，密度为7.20g/cm3的铁矿粉可以为重庆新益机械制造有限公司生产的铁矿粉，其余组分的来源与实施例1中相应组分的来源相同，在此不再赘述。
本实施例提供的水泥浆在150℃、80MPa下的稠化曲线图可以参见图2。从图2中可以看出：本实施例提供的水泥浆的稠化时间为350min。
需要说明的一点是，相关技术中，密度为2.4g/cm3的水泥浆，其液固比一般为0.32～0.4，而本发明实施例提供的密度为2.4g/cm3的水泥浆，其液固比低至0.298，从而相对于相关技术提供的水泥浆，本发明实施例提供的水泥浆各组分堆积更紧密，沉降稳定性更好，强度发展更快，且不影响水泥浆的流变性能。
实施例3
本实施例提供了一种密度为2.5g/cm3，液固比为0.283的水泥浆，该水泥浆中各组分的重量份数、各组分的种类可以参见表3。
表3
Figure BDA0002169689630000161
该水泥浆可以通过以下制备方法得到：
按照各组分的重量份数，向搅拌器中加入7.0重量份的工业盐氯化钠、4.0重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物、7.5重量份的由本发明制备的降失水剂和55.8重量份的自来水，在4000转/分钟的速度下搅拌均匀后，加入磷酸三丁酯；
向混合器中加入100重量份的水泥、40.0重量份的硅粉、3.0重量份的微硅、35.0重量份的密度为4.80g/cm3的锰矿粉和90.0重量份的密度为7.20g/cm3的铁矿粉，在混合器中混合均匀，得到混合物；
将该混合物加入上述搅拌器中，15秒内加完该混合物，在12000转/分钟的速度下搅拌35秒，得到本实施例的水泥浆。
其中，本实施例中的降失水剂可以通过以下制备方法得到：
按照各组分的重量份数，向反应器中依次加入400重量份的水、100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2重量份的N-乙烯基吡咯烷酮、2重量份的N-乙烯己内酰胺、5重量份的丙烯酰胺、5重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、1重量份的衣康酸、1重量份的马来酸酐、1重量份的丙烯酸、0.3重量份的第一烯丙基聚乙二醇、0.2重量份的第二烯丙基聚乙二醇、2重量份的滑石粉、1重量份的石墨、1重量份的十二烷基二甲基苄基溴化铵和2重量份的十二烷基苯磺酸钠，得到反应液。在200转/分钟的速度下搅拌，待各组分均溶解后，加入NaOH溶液调节反应液的pH＝8，将反应液的温度升高至60℃。向反应液中加入过硫酸铵，在60℃下反应2小时，冷却至室温，得到具有一定粘度的无色液体，即为降失水剂。
其中，本实施例中各组分的来源与实施例2中相应组分的来源相同，在此不再赘述。
本实施例提供的水泥浆在160℃、80MPa下的稠化曲线图可以参见图3。从图3中可以看出：本实施例提供的水泥浆的稠化时间为272min。另外，本实施例还对所用的降失水剂进行了热失重测试，其热失重曲线图可以参见图4。从图4中可以看出：温度小于302℃时，该降失水剂的质量几乎没有损失，说明该降失水剂的抗高温温度可达300℃，具有良好的耐高温性能。
需要说明的一点是，相关技术中，密度为2.5g/cm3的水泥浆，其液固比一般为0.3～0.4，而本发明实施例提供的密度为2.5g/cm3的水泥浆，其液固比低至0.283，从而相对于相关技术提供的水泥浆，本发明实施例提供的水泥浆各组分堆积更紧密，沉降稳定性更好，强度发展更快，且不影响水泥浆的流变性能。
对比例1
本对比例提供了一种密度分别为2.3g/cm3、2.4g/cm3、2.5g/cm3的水泥浆，其各组分的重量份数、各组分的种类可以参见表4。
对比例1中密度为2.3g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例1中水泥浆的制备方法相同，可以参见实施例1；对比例1中密度为2.4g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例2中水泥浆的制备方法相同，可以参见实施例2；对比例1中密度为2.5g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例3中水泥浆的制备方法相同，可以参见实施例3。
其中，对比例1中的降失水剂可以通过以下制备方法得到：
按照各组分的重量份数，向反应器中依次加入300重量份的水、100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5重量份的N-乙烯基吡咯烷酮、10重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、3重量份的马来酸酐，得到反应液。在200转/分钟的速度下搅拌，待各组分均溶解后，加入NaOH溶液调节反应液的pH＝8，将反应液的温度升高至60℃。向反应液中加入过硫酸钾，在60℃下反应2小时，冷却至室温，得到具有一定粘度的无色液体，即为降失水剂。
表4
Figure BDA0002169689630000181
其中，本对比例中各组分的来源与实施例1中相应组分的来源相同，在此不再赘述。
对比例2
本对比例提供了一种密度分别为2.3g/cm3、2.4g/cm3、2.5g/cm3的水泥浆，其各组分的重量份数、各组分的种类可以参见表5。
表5
Figure BDA0002169689630000191
对比例2中密度为2.3g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例1中水泥浆的制备方法相似，可以参见实施例1；对比例2中密度为2.4g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例2中水泥浆的制备方法相似，可以参见实施例2；对比例2中密度为2.5g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例3中水泥浆的制备方法相似，可以参见实施例3。其中，在将水泥、硅粉、微硅、锰矿粉和铁矿粉混合时，加入减阻剂甲醛丙酮缩合物，将甲醛丙酮缩合物和其他固体组分也混合均匀，得到混合物，其余步骤相同。
其中，对比例2中降失水剂的制备方法和对比例1中降失水剂的制备方法相同，各组分及其重量份数也相同，可以参见对比例1中降失水剂的制备方法，在此不再赘述。并且，本对比例中各组分的来源与实施例2中相应组分的来源相同，在此不再赘述。
对比例3
本对比例提供了一种密度分别为2.3g/cm3、2.4g/cm3、2.5g/cm3的水泥浆，其各组分的重量份数、各组分的种类可以参见表6。
表6
Figure BDA0002169689630000201
对比例3中密度为2.3g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例1中水泥浆的制备方法相似，可以参见实施例1；对比例3中密度为2.4g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例2中水泥浆的制备方法相似，可以参见实施例2；对比例3中密度为2.5g/cm3的水泥浆的制备方法与实施例3中水泥浆的制备方法相似，可以参见实施例3。其中，在将水泥、硅粉、微硅、锰矿粉和铁矿粉混合时，加入减阻剂甲醛丙酮缩合物和悬浮剂黄原胶，将甲醛丙酮缩合物、黄原胶和其他固体组分也混合均匀，得到混合物，其余步骤相同。
其中，对比例3中降失水剂的制备方法和对比例1中降失水剂的制备方法相同，各组分及其重量份数也相同，可以参见对比例1中降失水剂的制备方法，在此不再赘述。并且，本对比例中各组分的来源与实施例3中相应组分的来源相同，在此不再赘述。
应用实施例1
本应用实施例对实施例1、对比例1、对比例2和对比例3提供的密度为2.3g/cm3的水泥浆的性能进行测试，其测试结果可以参见表7。
表7 2.3g/cm3的水泥浆的性能测试
Figure BDA0002169689630000211
表7中水泥浆的失水量为在150℃高温条件下养护0.5h后，在90℃条件下测定的，24h/130℃的抗压强度为150℃高温条件下养护0.5h后，在130℃条件下养护24h后测定的，72h/80℃的抗压强度为150℃高温条件下养护0.5h后，在80℃条件下养护72h后测定的。
首先，根据对比例1和实施例1的水泥浆配方以及降失水剂的组成可知，相较于对比例1的水泥浆配方，实施例1提供的水泥浆除降失水剂外，其余组分及其重量份数均相同。而相较于对比例1中的降失水剂，实施例1中的降失水剂添加了链类单体、润滑剂和表面活性剂。由于降失水剂的组分不同，因此制备得到的降失水剂不同，制备得到的水泥浆也就不同。从表7可以看出：相较于对比例1提供的水泥浆，实施例1提供的水泥浆的流动度大，失水量少，抗压强度大。由此可以看出：链类单体、润滑剂和表面活性剂配合作用，可以提高水泥浆的性能。
其次，根据对比例2和实施例1的水泥浆配方可知，相较于对比例2，实施例1提供的水泥浆中虽然未添加减阻剂，但其提供的水泥浆的流动度大，失水量小，上下密度差小，抗压强度大，且不存在游离液。游离液可以反映水泥浆的稳定性，实施例1提供的水泥浆中不存在游离液，说明实施例1提供的水泥浆稳定。由此可以看出：实施例1提供的水泥浆在不添加减阻剂的情况下，其仍能保持较高的性能。
最后，根据对比例3和实施例1的水泥浆配方可知，相较于对比例3，实施例1提供的水泥浆中虽然未添加减阻剂和悬浮剂，但其提供的水泥浆的流动度大，失水量小，抗压强度大。由此可以看出：实施例1提供的水泥浆在不添加减阻剂和悬浮剂的情况下，其仍能保持较高的性能。
应用实施例2
本应用实施例对实施例2、对比例1、对比例2和对比例3提供的密度为2.4g/cm3的水泥浆的性能进行测试，其测试结果可以参见表8。
表8 2.4g/cm3的水泥浆的性能测试
Figure BDA0002169689630000221
表8中水泥浆的失水量是在150℃高温条件下养护0.5h后，在90℃条件下测定的，24h/130℃的抗压强度为150℃高温条件下养护0.5h后，在130℃条件下养护24h后测定的，72h/80℃的抗压强度为150℃高温条件下养护0.5h后，在80℃条件下养护72h后测定的。
首先，根据对比例1和实施例2的水泥浆配方以及降失水剂的组成可知，相较于对比例1的水泥浆配方，实施例2提供的水泥浆除降失水剂外，其余组分及其重量份数均相同。而相较于对比例1中的降失水剂，实施例2中的降失水剂添加了链类单体、润滑剂和表面活性剂。由于降失水剂的组分不同，因此制备得到的降失水剂不同，制备得到的水泥浆也就不同。从表8可以看出：相较于对比例1提供的水泥浆，实施例2提供的水泥浆的流动度大，失水量少，抗压强度大。由此可以看出：链类单体、润滑剂和表面活性剂配合作用，可以提高水泥浆的性能。
其次，根据对比例2和实施例2的水泥浆配方可知，相较于对比例2，实施例2提供的水泥浆中虽然未添加减阻剂，但其提供的水泥浆的流动度大，失水量小，上下密度差小，抗压强度大，且不存在游离液。由此可以看出：实施例2提供的水泥浆在不添加减阻剂的情况下，其仍能保持较高的性能。
最后，根据对比例3和实施例2的水泥浆配方可知，相较于对比例3，实施例2提供的水泥浆中虽然未添加减阻剂和悬浮剂，但其提供的水泥浆的流动度大，失水量小，上下密度差小，抗压强度大。由此可以看出：实施例2提供的水泥浆在不添加减阻剂和悬浮剂的情况下，其仍能保持较高的性能。
应用实施例3
本应用实施例对实施例3、对比例1、对比例2和对比例3提供的密度为2.5g/cm3的水泥浆的性能进行测试，其测试结果可以参见表9。
首先，根据对比例1和实施例3的水泥浆配方以及降失水剂的组成可知，相较于对比例1的水泥浆配方，实施例3提供的水泥浆除降失水剂外，其余组分及其重量份数均相同。而相较于对比例1中的降失水剂，实施例3中的降失水剂添加了链类单体、润滑剂和表面活性剂。由于降失水剂的组分不同，因此制备得到的降失水剂不同，制备得到的水泥浆也就不同。从表8可以看出：相较于对比例1提供的水泥浆，实施例3提供的水泥浆的流动度大，失水量少，抗压强度大。由此可以看出：链类单体、润滑剂和表面活性剂配合作用，可以提高水泥浆的性能。
其次，根据对比例2和实施例3的水泥浆配方可知，相较于对比例2，实施例3提供的水泥浆中虽然未添加减阻剂，但其提供的水泥浆的流动度大，失水量小，上下密度差小，抗压强度大，且不存在游离液。由此可以看出：实施例3提供的水泥浆在不添加减阻剂的情况下，其仍能保持较高的性能。
最后，根据对比例3和实施例3的水泥浆配方可知，相较于对比例3，实施例3提供的水泥浆中虽然未添加减阻剂和悬浮剂，但其提供的水泥浆的流动度大，失水量小，抗压强度大。由此可以看出：实施例3提供的水泥浆在不添加减阻剂和悬浮剂的情况下，其仍能保持较高的性能。
表9 2.5g/cm3的水泥浆的性能测试
Figure BDA0002169689630000241
表9中水泥浆的失水量是在160℃高温条件下养护0.5h后，在90℃条件下测定的，24h/130℃的抗压强度为160℃高温条件下养护0.5h后，在130℃条件下养护24h后测定的，72h/80℃的抗压强度为160℃高温条件下养护0.5h后，在80℃条件下养护72h后测定的。
应用实施例4
本应用实施例对实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3提供的密度为2.3g/cm3、2.4g/cm3、2.5g/cm3的水泥浆的流变性能分别进行了测试，其测试结果可以参见表10。
表10各密度的水泥浆的流变性能测试
Figure BDA0002169689630000251
六速旋转粘度计的读数可以反映水泥浆的流变性能，因此，本应用实施例中通过六速旋转粘度计对各密度的水泥浆的流变性能进行测试。对于上述任一密度的水泥浆，将不同转速下六速旋转粘度计的读数绘制成曲线，对该曲线拟合，则得到该密度的水泥浆的流性指数n以及稠度系数K。
根据上述论述可知，盐膏层固井作业所用水泥浆其流性指数一般需要满足n≥0.8，稠度系数K≤1Pa·sn。从表10中可以看出：对比例1、对比例2和对比例3提供的水泥浆只有对比例2提供的密度为2.3g/cm3的水泥浆，其流性指数n和稠度系数K基本可以满足要求，其余均不满足要求。而实施例1、实施例2和实施例3提供的水泥浆，其流性指数n和稠度系数K均可以满足要求。并且，
实施例1、实施例2和实施例3提供的水泥浆，其稠度系数K还可以满足＜0.5Pa·sn，而对比例2提供的水泥浆其稠度系数K＞0.5Pa·sn，说明本发明实施例提供的水泥浆具有优异的流变性能。
综上所述，本发明实施例提供的水泥浆具有优异的流变性能，其流性指数n和稠度系数K均可以满足n≥0.8，稠度系数K≤1Pa·sn。并且，通过本发明实施例制备的密度为2.5g/cm3的高密度水泥浆的液固比可以低至0.283，密度为2.7g/cm3的高密度水泥浆的液固比可以低至0.260，在不添加减阻剂和悬浮剂的情况下，沉降稳定性好，上下密度差均≤0.05g/cm3。另外，本发明实施例制备的水泥浆的控失水性能好，水泥浆在160℃下养护0.5h后，失水量≤50mL。在温度差较大的情况下，通过本发明实施例制备的密度为2.5g/cm3的水泥浆的强度发展较快，在160℃高温条件下养护0.5h后，在80℃条件下测定其72h的抗压强度高达14MPa。因此，本发明实施例提供的水泥浆具有良好的流变性能，可以满足盐膏层水泥浆固井作业所需苛刻条件，可以保障固井施工的安全性，可以提高固井质量，具有广阔的应用前景。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种水泥浆，其特征在于，所述水泥浆包括以下重量份数的各组分：
100重量份的水泥、5～7.5重量份的降失水剂、35～40重量份的硅粉、3重量份的微硅、105～180重量份的加重剂、7重量份的工业级氯化钠、3～4重量份的缓凝剂、0.2重量份的消泡剂以及56～62重量份的水；
其中，所述降失水剂包括以下重量份数的各组分：
100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.1～0.5重量份的链类单体、1～3重量份的润滑剂、1～3重量份的表面活性剂、3～5重量份的环状单体、8～10重量份的酰胺类单体、1～3重量份的羧酸类单体以及300～400重量份的水，所述羧酸类单体为衣康酸、马来酸酐和丙烯酸中的至少一种；
所述缓凝剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物，用于延长所述水泥浆的凝结时间，避免所述水泥浆在泵送过程中出现凝结；
所述水泥浆为盐膏层固井作业所用的水泥浆；
所述链类单体用于提高所述降失水剂在所述水泥浆中的分散性能，所述润滑剂用于降低所述水泥浆的各组分之间的内聚力及摩擦力，提高所述水泥浆的流变性能，所述表面活性剂用于降低所述水泥浆的粘度，提高所述水泥浆的流变性能；
所述硅粉和所述微硅中二氧化硅的含量均大于98％；
所述硅粉的平均粒径为74μm，所述微硅的平均粒径为0.1～0.3μm，其中，不少于80％的微硅的粒径小于1μm。
2.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述链类单体为第一烯丙基聚乙二醇和第二烯丙基聚乙二醇中的至少一种；
所述第一烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2100；
所述第二烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2400。
3.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述润滑剂为滑石粉和石墨中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述环状单体为N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯己内酰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述酰胺类单体为N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述降失水剂的制备方法包括：
按照各组分的重量份数，向反应器中依次加入水、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、环状单体、酰胺类单体、羧酸类单体、链类单体、润滑剂和表面活性剂，得到反应液；
在200转/分钟的速度下搅拌，待所述各组分均溶解后，将所述反应液的氢离子浓度指数pH调节至7～9，将所述反应液的温度升高至50～60℃；
向所述反应液中加入引发剂，反应2～3小时，冷却至室温，得到所述降失水剂。
8.根据权利要求7所述的水泥浆，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述水泥为G级油井水泥。
10.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述加重剂为铁矿粉和锰矿粉中的至少一种；
所述消泡剂为磷酸三丁酯和白油中的至少一种。
11.一种权利要求1～10任一项所述的水泥浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
按照各组分的重量份数，向搅拌器中加入工业级氯化钠、缓凝剂、降失水剂和水，在4000转/分钟的速度下搅拌均匀后，加入消泡剂；
向混合器中加入水泥、硅粉、微硅和加重剂，在所述混合器中混合均匀，得到混合物；
将所述混合物加入所述搅拌器中，15秒内加完所述混合物，在12000转/分钟的速度下搅拌35秒，得到所述水泥浆；
所述硅粉和所述微硅中二氧化硅的含量均大于98％；
所述硅粉的平均粒径为74μm，所述微硅的平均粒径为0.1～0.3μm，其中，不少于80％的微硅的粒径小于1μm。
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