CN113502151A - 一种吸水封堵水泥浆的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种吸水封堵水泥浆的制造方法,由下述质量份的组分组成:油井水泥100‑150份,硅灰50‑60份,矿渣粉20‑30份,吸水膨胀颗粒20‑25份,醋酸乙烯乳胶10‑15份,降失水剂1‑5份,防窜剂3‑5份,消泡剂1‑3份,水70‑80份,化学交联得到的吸水乳液与膨润土混合后形成多空隙网络结构。对于本发明的吸水膨胀颗粒,其阴离子于分子固定分布在网络上,阳离子则属于可移动状态。当在水泥浆分散时,网络结构上的阴离子之间因静电而产生斥力,这种力促使空隙网络结构向外运动;同时,随着阳离子的增多,该网络内外渗透压的增加,使水分子更容易进入网络,达到快速吸水膨胀,直到吸水膨胀达到平衡。
Description
技术领域
本发明涉一种吸水封堵水泥浆的制造方法,属于水泥浆领域。
背景技术
井漏是钻井、完井过程中常见的井下复杂情况之一,对勘探开发工作会造成极大的影响及巨大的经济损失,因此我们要及时采取有效措施进行堵漏,这就要求我们重视堵漏材料和堵漏工艺技术的开发研究和完善。由于泵送水泥浆对其泵送材料的颗粒度和流动性有很高要求,颗粒度过大可能使水泥浆无法均匀泵送,为了保持能够达到可泵送的流动性要求会向水泥浆中加入过量的水,水泥、胶凝类堵漏剂极易被稀释冲走,致使其在目标位置驻留性差、同界面粘结不牢、凝固过程微收缩致使其反压力下堵漏效果明显下降、有效堵漏期缩短、流失物对后续施工带来不便。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的为了有效改善了水泥浆泵送性和快速封堵性能,有效改善水泥浆在水硬过程中收缩致使出现渗漏现象的问题。
一种吸水封堵水泥浆的制造方法,由下述质量份的组分组成:油井水泥100-150份,硅灰50-60份,矿渣粉20-30份,吸水膨胀颗粒20-25份,醋酸乙烯乳胶10-15份,降失水剂1-5份,防窜剂3-5份,消泡剂1-3份,水70-80份,
其制造方法包括以下步骤:
(1)制备预制吸水湿料:向2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1重量份中加入醋酸溶液0.3-0.6份使其充分混合,然后加入到反应容器中,升温至 45-50℃,加入聚醚多元醇0.2-0.4份搅拌均匀, 再加入亚硫酸钠0.05-0.1份和丙三醇0.02-0.04份,将pH调节至8-9,抽真空后,再通入保护气体,温度升高至80-90℃,压力控制在0.3-0.4MPa,反应1-1.5小时,得到预制吸水湿料,
(2)制备吸水膨胀颗粒:将膨润土与所述预制吸水湿料在40-50℃混合均匀,膨润土与所述预制吸水湿料质量比为1:0.4-0.6,使用双螺杆挤出造粒机进行造粒,造粒后将颗粒在70-90℃下干燥30-50分钟,得到吸水膨胀颗粒,颗粒粒径控制在0.5-1.5mm。
(3)称取上述封堵水泥浆原料,取油井水泥,硅灰,矿渣粉均匀混合后,得到固体混合物;
(4)取醋酸乙烯乳胶,降失水剂,防窜剂,消泡剂和水均匀混合后,搅拌3-5分钟,得到液体混合物,
(5)将得到固体混合物倒入液体混合物中搅拌搅拌均匀,最后加入所述吸水膨胀颗粒,快速搅拌均匀,得到本发明吸水封堵水泥浆。
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述油井水泥选自A级油井水泥或G级油井水泥之一。
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述矿渣粉为粒度为500-800目。
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述硅灰的平均粒径为10μm -20μm。
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述颗粒粒径控制在1mm。
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述醋酸溶液浓度1-1.5mol/L。
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述压力控制在0.3MPa,温度控制在90℃,反应1.5小时,
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述通入保护气体为氮气。
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述造粒后将颗粒在80℃下干燥50分钟。
作为优选实施方式,所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,吸水封堵水泥浆由下述质量份的组分组成:油井水泥120份, 硅灰50份,矿渣粉25份,吸水膨胀颗粒25份,醋酸乙烯乳胶25份,降失水剂5份,防窜剂3份,消泡剂3份,水80份。
如上述一种吸水封堵水泥浆的制造方法制备得到的吸水封堵水泥浆。
化学交联得到的吸水乳液与膨润土混合后形成多空隙网络结构。对于本发明的吸水膨胀颗粒,其阴离子于分子固定分布在网络上,阳离子则属于可移动状态。当在水泥浆分散时,网络结构上的阴离子之间因静电而产生斥力,这种力促使空隙网络结构向外运动;同时,随着阳离子的增多,该网络内外渗透压的增加,使水分子更容易进入网络,达到快速吸水膨胀,直到吸水膨胀达到平衡。本发明吸水组分的颗粒度的选择既可以使其在水泥浆中分散加均匀,也不会使其产生团聚。也便于泵送,吸收水泥浆中多余的水分,使水泥浆的触变性增强、加快滞留和凝固速度,快速形成封堵层。
具体实施方式
实施例1
一种吸水封堵水泥浆及其制造方法,由下述质量份的组分组成:油井水泥150份,硅灰55份,矿渣粉25份,吸水膨胀颗粒20份,醋酸乙烯乳胶15份,降失水剂3份,防窜剂3份,消泡剂2份,水80份,
其制造方法包括以下步骤:
(1)制备预制吸水湿料:向2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1重量份中加入醋酸溶液0.5份使其充分混合,然后加入到反应容器中,升温至 45℃,加入聚醚多元醇0.2份搅拌均匀,再加入亚硫酸钠0.05份和丙三醇0.03份,将pH调节至8,抽真空后,再通入保护气体,温度升高至80-90℃,压力控制在0.3MPa,反应1小时,得到预制吸水湿料,
(2)制备吸水膨胀颗粒:将膨润土与所述预制吸水湿料在40-50℃混合均匀,膨润土与所述预制吸水湿料质量比为1:0.4,使用双螺杆挤出造粒机进行造粒,造粒后将颗粒在80℃下干燥50分钟,得到吸水膨胀颗粒,颗粒粒径控制在1mm。
(3)称取上述封堵水泥浆原料,取油井水泥,硅灰,矿渣粉均匀混合后,得到固体混合物;
(4)取醋酸乙烯乳胶,降失水剂,防窜剂,消泡剂和水均匀混合后,搅拌3分钟,得到液体混合物,
(5)将得到固体混合物倒入液体混合物中搅拌搅拌均匀,最后加入所述吸水膨胀颗粒,快速搅拌均匀,得到本发明吸水封堵水泥浆。
实施例2
一种吸水封堵水泥浆及其制造方法,由下述质量份的组分组成:油井水泥120份,硅灰50份,矿渣粉20份,吸水膨胀颗粒25份,醋酸乙烯乳胶12份,降失水剂5份,防窜剂4份,消泡剂2份,水80份,
其制造方法包括以下步骤:
(1)制备预制吸水湿料:向2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1重量份中加入醋酸溶液0.3份使其充分混合,然后加入到反应容器中,升温至 50℃,加入聚醚多元醇0.35份搅拌均匀,再加入亚硫酸钠0.1份和丙三醇0.02份,将pH调节至8.5,抽真空后,再通入保护气体,温度升高至85℃,压力控制在0.3MPa,反应1.5小时,得到预制吸水湿料,
(2)制备吸水膨胀颗粒:将膨润土与所述预制吸水湿料在50℃混合均匀,膨润土与所述预制吸水湿料质量比为1:0.4,使用双螺杆挤出造粒机进行造粒,造粒后将颗粒在90℃下干燥40分钟,得到吸水膨胀颗粒,颗粒粒径控制在0.5mm。
(3)称取上述封堵水泥浆原料,取油井水泥,硅灰,矿渣粉均匀混合后,得到固体混合物;
(4)取醋酸乙烯乳胶,降失水剂,防窜剂,消泡剂和水均匀混合后,搅拌4分钟,得到液体混合物,
(5)将得到固体混合物倒入液体混合物中搅拌搅拌均匀,最后加入所述吸水膨胀颗粒,快速搅拌均匀,得到本发明吸水封堵水泥浆。
实施例3
一种吸水封堵水泥浆及其制造方法,由下述质量份的组分组成:油井水泥140份,硅灰60份,矿渣粉30份,吸水膨胀颗粒25份,醋酸乙烯乳胶10份,降失水剂4份,防窜剂4份,消泡剂3份,水80份,
其制造方法包括以下步骤:
(1)制备预制吸水湿料:向2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1重量份中加入醋酸溶液0.5份使其充分混合,然后加入到反应容器中,升温至 45℃,加入聚醚多元醇0.4份搅拌均匀,再加入亚硫酸钠0.1份和丙三醇0.04份,将pH调节至9,抽真空后,再通入保护气体,温度升高至80℃,压力控制在0.3MPa,反应1小时,得到预制吸水湿料,
(2)制备吸水膨胀颗粒:将膨润土与所述预制吸水湿料在40-50℃混合均匀,膨润土与所述预制吸水湿料质量比为1:0.45,使用双螺杆挤出造粒机进行造粒,造粒后将颗粒在75℃下干燥50分钟,得到吸水膨胀颗粒,颗粒粒径控制在1.5mm。
(3)称取上述封堵水泥浆原料,取油井水泥,硅灰,矿渣粉均匀混合后,得到固体混合物;
(4)取醋酸乙烯乳胶,降失水剂,防窜剂,消泡剂和水均匀混合后,搅拌5分钟,得到液体混合物,
(5)将得到固体混合物倒入液体混合物中搅拌搅拌均匀,最后加入所述吸水膨胀颗粒,快速搅拌均匀,得到本发明吸水封堵水泥浆。
实施例4
一种吸水封堵水泥浆及其制造方法,由下述质量份的组分组成:油井水泥100份,硅灰50份,矿渣粉25份,吸水膨胀颗粒25份,醋酸乙烯乳胶10份,降失水剂5份,防窜剂2份,消泡剂2份,水70份,
其制造方法包括以下步骤:
(1)制备预制吸水湿料:向2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1重量份中加入醋酸溶液0.55份使其充分混合,然后加入到反应容器中,升温至 50℃,加入聚醚多元醇0.4份搅拌均匀, 再加入亚硫酸钠0.1份和丙三醇0.02份,将pH调节至8,抽真空后,再通入保护气体,温度升高至85℃,压力控制在0.3MPa,反应1小时,得到预制吸水湿料,
(2)制备吸水膨胀颗粒:将膨润土与所述预制吸水湿料在50℃混合均匀,膨润土与所述预制吸水湿料质量比为1:0.55,使用双螺杆挤出造粒机进行造粒,造粒后将颗粒在85℃下干燥40分钟,得到吸水膨胀颗粒,颗粒粒径控制在1mm。
(3)称取上述封堵水泥浆原料,取油井水泥,硅灰,矿渣粉均匀混合后,得到固体混合物;
(4)取醋酸乙烯乳胶,降失水剂,防窜剂,消泡剂和水均匀混合后,搅拌4分钟,得到液体混合物,
(5)将得到固体混合物倒入液体混合物中搅拌搅拌均匀,最后加入所述吸水膨胀颗粒,快速搅拌均匀,得到本发明吸水封堵水泥浆。
对比例1-4为实施例1-4不添加吸水膨胀颗粒(其他组份比例与实施例相同)得到的水泥浆。
表1水泥浆测试结果。
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
初凝时间min | 17 | 18 | 17 | 17 | 21 | 22 | 23 | 23 |
终凝时间min | 20 | 21 | 20 | 21 | 25 | 26 | 26 | 27 |
初始流动度mm | 250 | 255 | 253 | 248 | 253 | 256 | 255 | 252 |
0.5h静浆抗压强度 | 15.7 | 16.2 | 15.8 | 15.3 | 12.2 | 11.9 | 12.3 | 12.5 |
1h静浆抗压强度 | 37.4 | 36.2 | 36.1 | 37.4 | 29.4 | 28.7 | 28.5 | 29.6 |
1d静浆抗压强度 | 45.2 | 44.7 | 45.9 | 45.1 | 33.6 | 33.9 | 34.7 | 33.7 |
从表1测试结果可以看出,本发明水泥浆添加吸水膨胀颗粒后因吸收了多余的水分使初凝时间和终凝时显著加快,在需要快速封堵作业时完全满足要求, 而其初始流动度完全可以满足其泵送的要求,可以使水泥浆快速到达需要封堵的位置,又能保证快速固化要求,在力学性能方面,相比于不添加吸水膨胀颗粒的水泥浆,添加吸水膨胀颗粒的水泥浆力学性能明显优异,吸水膨胀颗粒在吸收水分后会随着固化时间的推移缓慢释放水分,达到后期内养护效果。
Claims (10)
1.一种吸水封堵水泥浆的制造方法,由下述质量份的组分组成:油井水泥100-150份,硅灰50-60份,矿渣粉20-30份,吸水膨胀颗粒20-25份,醋酸乙烯乳胶10-15份,降失水剂1-5份,防窜剂3-5份,消泡剂1-3份,水70-80份,
其制造方法包括以下步骤:
(1)制备预制吸水湿料:向2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1重量份中加入醋酸溶液0.3-0.6份使其充分混合,然后加入到反应容器中,升温至 45-50℃,加入聚醚多元醇0.2-0.4份搅拌均匀, 再加入亚硫酸钠0.05-0.1份和丙三醇0.02-0.04份,将pH调节至8-9,抽真空后,再通入保护气体,温度升高至80-90℃,压力控制在0.3-0.4MPa,反应1-1.5小时,得到预制吸水湿料,
(2)制备吸水膨胀颗粒:将膨润土与所述预制吸水湿料在40-50℃混合均匀,膨润土与所述预制吸水湿料质量比为1:0.4-0.6,使用双螺杆挤出造粒机进行造粒,造粒后将颗粒在70-90℃下干燥30-50分钟,得到上述吸水膨胀颗粒,颗粒粒径控制在0.5-1.5mm。
2.(3)称取上述封堵水泥浆原料,取油井水泥,硅灰,矿渣粉均匀混合后,得到固体混合物;
(4)取醋酸乙烯乳胶,降失水剂,防窜剂,消泡剂和水均匀混合后,搅拌3-5分钟,得到液体混合物,
(5)将得到固体混合物倒入液体混合物中搅拌搅拌均匀,最后加入所述吸水膨胀颗粒,快速搅拌均匀,得到本发明吸水封堵水泥浆。
3.如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述油井水泥选自A级油井水泥或G级油井水泥之一。
4.如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述矿渣粉为粒度为500-800目。
5. 如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述硅灰的平均粒径为10μm -20μm。
6.如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述颗粒粒径控制在1mm。
7.如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述醋酸溶液浓度1-1.5mol/L。
8.如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述压力控制在0.3MPa,温度控制在90℃,反应1.5小时,
如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述通入保护气体为氮气。
9.如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,所述造粒后将颗粒在80℃下干燥50分钟。
10. 如权利要求1所述一种吸水封堵水泥浆的制造方法,其特征在于,吸水封堵水泥浆由下述质量份的组分组成:油井水泥120份, 硅灰50份,矿渣粉25份,吸水膨胀颗粒25份,醋酸乙烯乳胶25份,降失水剂5份,防窜剂3份,消泡剂3份,水80份。
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