CN112592118A - 一种高强度抗沉降水泥浆 - Google Patents
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Abstract
一种高强度抗沉降水泥浆,由以下各原料组成:水泥200‑300份,细砂150‑200份,粉煤灰100‑150份,抗沉降剂10‑30份,缓凝剂5‑15份,降失水剂5‑10份,玻璃纤维2‑5份,减水剂2‑5份,稳定剂1‑3份,水150‑200份,本发明抗沉降剂有效地防止了水泥浆细沙颗粒与水泥颗粒的过早聚集,降低他们表面活性,调整他们之间的相对间距使得其在水中均匀分布,在固化过程不易分层,促进细砂均匀分散在水泥浆中,对细沙颗粒和水泥起到分散和支撑作用,能够让细砂颗粒在高温下处于悬浮状态,达到了高温下调节水泥浆的沉降稳定性的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉一种高强度抗沉降水泥浆,属水泥浆领域。
背景技术
浅层疏松地层通常面临地层容易压漏、浅层地质灾害等问题以及水泥石在固化过程中容易分层导致抗压强度低、胶结质量差等生产技术问题,为了避免这些问题,固井是关键环节之一。固井的质量在很大程度上取决于水泥浆性能,而水泥浆均匀性直接影响固井效果,因此对水泥浆兼顾的均匀性和硬化时间可控的研究具有非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的为了在保证水泥浆力学强度的前提下,提升水泥浆的均匀性和施工可操控性,本申请提供一种高强度抗沉降水泥砂浆;
由以下各原料组成:
水泥 200-300份
细砂 150-200份
粉煤灰 100-150份
抗沉降剂 10-30份
缓凝剂 5-15份
降失水剂 5-10份
玻璃纤维 2-5份
减水剂 2-5份
稳定剂 1-3份
水 150-200份
所述抗沉降剂的制备包括如下步骤:
1)将乙基纤维素与氢氧化钠溶液混合,温度控制在40-50℃浸渍10-15分钟;乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.5-0.8,
2)将步骤1)得到的浸渍混合液与氯硫酸混合,氯硫酸加入量为浸渍混合液质量的10-15﹪,在30-35℃高速搅拌10-20分钟;得到悬浮液,
3)将步骤2)得到的悬浮液中加入5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和丙二醇甲醚醋酸酯,在60-70℃下保温30-40分钟,得到抗沉降剂,
所述缓凝剂的制备包括如下步骤:将N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.4-0.5:0.15-0.2:0.02-0.05的比例进行混合,加热至50-70℃下反应10-15分钟,之后加入乙二醇搅拌均匀,即得缓凝剂。
一种高强度抗沉降水泥浆的制备方法,
步骤(1):分别称取抗沉降剂和缓凝剂,按照沉降剂和缓凝剂2-3:1的比例进行混合,加入部分水,搅拌后待用,
步骤(2):将水泥,细砂,粉煤灰和玻璃纤维按照比例混合后加入剩下的水搅拌,再加入降失水剂,减水剂和稳定剂搅拌均匀,
步骤(3):将步骤(1)和步骤(2)得到的混合液进行混合,得到高强度抗沉降水泥浆,
所述抗沉降剂的制备包括如下步骤:
1)将乙基纤维素与氢氧化钠溶液混合,温度控制在40-50℃浸渍10-15分钟;乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.5-0.8,
2)将步骤1)得到的浸渍混合液与氯硫酸混合,氯硫酸加入量为浸渍混合液质量的10-15﹪,在30-35℃高速搅拌10-20分钟;得到悬浮液,
3)将步骤2)得到的悬浮液中加入5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和丙二醇甲醚醋酸酯,在60-70℃下保温30-40分钟,得到抗沉降剂,
所述缓凝剂的制备包括如下步骤:将N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.4-0.5:0.15-0.2:0.02-0.05的比例进行混合,加热至50-70℃下反应10-15分钟,之后加入乙二醇搅拌均匀,即得缓凝剂。
作为优选,所述一种高强度抗沉降水泥浆及其制造方法,所述水泥选自G级油井水泥。
作为优选,所述一种高强度抗沉降水泥浆及其制造方法,步骤3)中所述5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮加入量为悬浮液质量的5-8﹪,所述丙二醇甲醚醋酸酯加入量为悬浮液质量的1-4﹪。
作为优选,所述一种高强度抗沉降水泥浆及其制造方法,所述N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.4:0.15:0.03。
作为优选,所述一种高强度抗沉降水泥浆及其制造方法,所述减水剂选自聚羧酸类减水剂。
作为优选,所述一种高强度抗沉降水泥浆及其制造方法,所述玻璃纤维长度控制在2-3mm。
作为优选,所述一种高强度抗沉降水泥浆及其制造方法,所述抗沉降剂与缓凝剂的比例为2-3:1。
作为优选,所述一种高强度抗沉降水泥浆及其制造方法,所述步骤1)中乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.5-0.8。
作为优选,所述一种高强度抗沉降水泥浆及其制造方法,加入乙二醇的量为N,N-二甲基环己胺质量的30-50﹪。
本发明抗沉降剂有效地防止了水泥浆细沙颗粒与水泥颗粒的过早聚集,降低他们表面活性,调整他们之间的相对间距使得其在水中均匀分布,在固化过程不易分层,促进细砂均匀分散在水泥浆中,对细沙颗粒和水泥起到分散和支撑作用,能够让细砂颗粒在高温下处于悬浮状态,达到了高温下调节水泥浆的沉降稳定性的技术效果,本发明通过调整抗沉降剂使用的原料及比例使水泥砂浆上下层密度差明显得到提高,导致不同温度下的抗压强度得到改善,本发明缓凝剂又可以使水泥浆过早水化,在保证水泥浆原料均匀性的前提下,延长工作进程时间,确保工程应用时水泥浆过早硬化,影响施工效率。
具体实施方式
实施例1
一种高强度抗沉降水泥砂浆;
由以下各原料组成:
水泥 240份
细砂 180份
粉煤灰 130份
抗沉降剂 25份
缓凝剂 12份
降失水剂 8份
玻璃纤维 5份
减水剂 5份
稳定剂 2份
水 200份
所述抗沉降剂的制备包括如下步骤:
1)将乙基纤维素与氢氧化钠溶液混合,温度控制在40-50℃浸渍10-15分钟;乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.7,
2)将步骤1)得到的浸渍混合液与氯硫酸混合,氯硫酸加入量为浸渍混合液质量的12﹪,在30-35℃高速搅拌15分钟;得到悬浮液,
3)将步骤2)得到的悬浮液中加入5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和丙二醇甲醚醋酸酯,在60-70℃下保温30-40分钟,得到抗沉降剂,
所述缓凝剂的制备包括如下步骤:将N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.4:0.18:0.03的比例进行混合,加热至50-70℃下反应10-15分钟,之后加入乙二醇搅拌均匀,即得缓凝剂。
一种高强度抗沉降水泥浆的制备方法,
步骤(1):分别称取抗沉降剂和缓凝剂,按照沉降剂和缓凝剂的比例进行混合,加入部分水,搅拌后待用,
步骤(2):将水泥,细砂,粉煤灰和玻璃纤维按照比例混合后加入剩下的水搅拌,再加入降失水剂,减水剂和稳定剂搅拌均匀,
步骤(3):将步骤(1)和步骤(2)得到的混合液进行混合,得到高强度抗沉降水泥浆,
实施例2
一种高强度抗沉降水泥砂浆;
由以下各原料组成:
水泥 280份
细砂 120份
粉煤灰 120份
抗沉降剂 18份
缓凝剂 7份
降失水剂 6份
玻璃纤维 3份
减水剂 2份
稳定剂 2份
水 180份
所述抗沉降剂的制备包括如下步骤:
1)将乙基纤维素与氢氧化钠溶液混合,温度控制在40-50℃浸渍10-15分钟;乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.5,
2)将步骤1)得到的浸渍混合液与氯硫酸混合,氯硫酸加入量为浸渍混合液质量的15﹪,在30-35℃高速搅拌10-20分钟;得到悬浮液,
3)将步骤2)得到的悬浮液中加入5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和丙二醇甲醚醋酸酯,在60-70℃下保温30-40分钟,得到抗沉降剂,
所述缓凝剂的制备包括如下步骤:将N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.5:0.18:0.04的比例进行混合,加热至50-70℃下反应10-15分钟,之后加入乙二醇搅拌均匀,即得缓凝剂。
一种高强度抗沉降水泥浆的制备方法,
步骤(1):分别称取抗沉降剂和缓凝剂,按照沉降剂和缓凝剂的比例进行混合,加入部分水,搅拌后待用,
步骤(2):将水泥,细砂,粉煤灰和玻璃纤维按照比例混合后加入剩下的水搅拌,再加入降失水剂,减水剂和稳定剂搅拌均匀,
步骤(3):将步骤(1)和步骤(2)得到的混合液进行混合,得到高强度抗沉降水泥浆,
实施例3
一种高强度抗沉降水泥砂浆;
由以下各原料组成:
水泥 220份
细砂 150份
粉煤灰 120份
抗沉降剂 20份
缓凝剂 10份
降失水剂 8份
玻璃纤维 5份
减水剂 4份
稳定剂 3份
水 180份
所述抗沉降剂的制备包括如下步骤:
1)将乙基纤维素与氢氧化钠溶液混合,温度控制在40-50℃浸渍10-15分钟;乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.6,
2)将步骤1)得到的浸渍混合液与氯硫酸混合,氯硫酸加入量为浸渍混合液质量的13﹪,在30-35℃高速搅拌10-20分钟;得到悬浮液,
3)将步骤2)得到的悬浮液中加入5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和丙二醇甲醚醋酸酯,在60-70℃下保温30-40分钟,得到抗沉降剂,
所述缓凝剂的制备包括如下步骤:将N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.5:0.16:0.03的比例进行混合,加热至50-70℃下反应10-15分钟,之后加入乙二醇搅拌均匀,即得缓凝剂。
一种高强度抗沉降水泥浆的制备方法,
步骤(1):分别称取抗沉降剂和缓凝剂,按照沉降剂和缓凝剂的比例进行混合,加入部分水,搅拌后待用,
步骤(2):将水泥,细砂,粉煤灰和玻璃纤维按照比例混合后加入剩下的水搅拌,再加入降失水剂,减水剂和稳定剂搅拌均匀,
步骤(3):将步骤(1)和步骤(2)得到的混合液进行混合,得到高强度抗沉降水泥浆,
实施例4
一种高强度抗沉降水泥砂浆;
由以下各原料组成:
水泥 300份
细砂 200份
粉煤灰 100份
抗沉降剂 22份
缓凝剂 8份
降失水剂 8份
玻璃纤维 4份
减水剂 3份
稳定剂 3份
水 200份
所述抗沉降剂的制备包括如下步骤:
1)将乙基纤维素与氢氧化钠溶液混合,温度控制在40-50℃浸渍10-15分钟;乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.5-0.8,
2)将步骤1)得到的浸渍混合液与氯硫酸混合,氯硫酸加入量为浸渍混合液质量的10-15﹪,在30-35℃高速搅拌10-20分钟;得到悬浮液,
3)将步骤2)得到的悬浮液中加入5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和丙二醇甲醚醋酸酯,在60-70℃下保温30-40分钟,得到抗沉降剂,
所述缓凝剂的制备包括如下步骤:将N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.4-0.5:0.15-0.2:0.02-0.05的比例进行混合,加热至50-70℃下反应10-15分钟,之后加入乙二醇搅拌均匀,即得缓凝剂。
一种高强度抗沉降水泥浆的制备方法,
步骤(1):分别称取抗沉降剂和缓凝剂,按照沉降剂和缓凝剂的比例进行混合,加入部分水,搅拌后待用,
步骤(2):将水泥,细砂,粉煤灰和玻璃纤维按照比例混合后加入剩下的水搅拌,再加入降失水剂,减水剂和稳定剂搅拌均匀,
步骤(3):将步骤(1)和步骤(2)得到的混合液进行混合,得到高强度抗沉降水泥浆,
实施例5
一种高强度抗沉降水泥砂浆;
由以下各原料组成:
水泥 260份
细砂 160份
粉煤灰 100份
抗沉降剂 28份
缓凝剂 12份
降失水剂 7份
玻璃纤维 5份
减水剂 3份
稳定剂 1份
水 170份
所述抗沉降剂的制备包括如下步骤:
1)将乙基纤维素与氢氧化钠溶液混合,温度控制在40-50℃浸渍10-15分钟;乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.7,
2)将步骤1)得到的浸渍混合液与氯硫酸混合,氯硫酸加入量为浸渍混合液质量的11﹪,在30-35℃高速搅拌10-20分钟;得到悬浮液,
3)将步骤2)得到的悬浮液中加入5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和丙二醇甲醚醋酸酯,在60-70℃下保温30-40分钟,得到抗沉降剂,
所述缓凝剂的制备包括如下步骤:将N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.45:0.2:0.03的比例进行混合,加热至50-70℃下反应10-15分钟,之后加入乙二醇搅拌均匀,即得缓凝剂。
一种高强度抗沉降水泥浆的制备方法,
步骤(1):分别称取抗沉降剂和缓凝剂,按照沉降剂和缓凝剂的比例进行混合,加入部分水,搅拌后待用,
步骤(2):将水泥,细砂,粉煤灰和玻璃纤维按照比例混合后加入剩下的水搅拌,再加入降失水剂,减水剂和稳定剂搅拌均匀,
步骤(3):将步骤(1)和步骤(2)得到的混合液进行混合,得到高强度抗沉降水泥浆,
对比例1:不加入本发明抗沉降剂和缓凝剂其他组分与实施例1水泥砂浆组分相同;
表1:水泥浆材料性能测试结果:
本发明抗沉降剂有效地防止了水泥浆细沙颗粒与水泥颗粒的过早聚集,降低他们表面活性,调整他们之间的相对间距使得其在水中均匀分布,在固化过程不易分层,促进细砂均匀分散在水泥浆中,对细沙颗粒和水泥起到分散和支撑作用,能够让细砂颗粒在高温下处于悬浮状态,达到了高温下调节水泥浆的沉降稳定性的技术效果,本发明缓凝剂又可以使水泥浆过早水化,在保证水泥浆原料均匀性的前提下,延长工作进程时间,确保工程应用时水泥浆过早硬化,影响施工效率。
本发明提出的高强度抗沉降水泥砂浆及其制造方法,已通过实施例进行了描述,相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的施工方法进行改动或适当变更与组合,来实现本发明的技术。特别需要指出的是,所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,他们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。
Claims (9)
1. 一种高强度抗沉降水泥浆,由以下各原料组成:
水泥 200-300份
细砂 150-200份
粉煤灰 100-150份
抗沉降剂 10-30份
缓凝剂 5-15份
降失水剂 5-10份
玻璃纤维 2-5份
减水剂 2-5份
稳定剂 1-3份
水 150-200份
所述抗沉降剂的制备包括如下步骤:
1)将乙基纤维素与氢氧化钠溶液混合,温度控制在40-50℃浸渍10-15分钟;乙基纤维素与氢氧化钠质量比例为1:0.5-0.8,
2)将步骤1)得到的浸渍混合液与氯硫酸混合,氯硫酸加入量为浸渍混合液质量的10-15﹪,在30-35℃高速搅拌10-20分钟;得到悬浮液,
3)将步骤2)得到的悬浮液中加入5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和丙二醇甲醚醋酸酯,在60-70℃下保温30-40分钟,得到抗沉降剂,
所述缓凝剂的制备包括如下步骤:将N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.4-0.5:0.15-0.2:0.02-0.05的比例进行混合,加热至50-70℃下反应10-15分钟,之后加入乙二醇搅拌均匀,即得缓凝剂。
2.如权利要求1所述一种高强度抗沉降水泥浆,所述水泥选自G级油井水泥。
3.如权利要求1所述一种高强度抗沉降水泥浆,步骤3)中所述5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮加入量为悬浮液质量的5-8﹪,所述丙二醇甲醚醋酸酯加入量为悬浮液质量的1-4﹪。
4.如权利要求1所述一种高强度抗沉降水泥浆,所述N,N-二甲基环己胺,3-苯基-2-丙烯酸,衣康酸和过氧化苯甲酰按照重量份1:0.4:0.15:0.03。
5.如权利要求1所述一种高强度抗沉降水泥浆,所述减水剂选自聚羧酸类减水剂。
6.如权利要求1所述一种高强度抗沉降水泥浆,所述玻璃纤维长度控制在约2-3mm。
7.如权利要求1所述一种高强度抗沉降水泥浆,所述抗沉降剂与缓凝剂的比例为2-3:1。
8.如权利要求1所述一种高强度抗沉降水泥浆的制造方法,所述步骤1)中乙基纤维素与氢氧化钠比例为1:0.5-0.8。
9.如权利要求1所述一种高强度抗沉降水泥浆,加入乙二醇的量为N,N-二甲基环己胺质量的30-50﹪。
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