用于充填固井的水泥砂浆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钻井法凿井领域，具体地说涉及一种用于充填固井的水泥砂浆。
【背景技术】
[0002] 我国钻井法综合凿井综合技术已达到国际领先水平。壁后充填固井是钻井法凿井 的最后一道工序，即在井壁与岩帮之间的环形空间内填充胶结材料或非胶结材料，使整个 井壁能牢牢地固定在设计深度上，既不要在充填时上浮，也不要在下部开拓时下坠，而且还 要在可能范围内减少竖向摩擦力。我国钻井法常用的壁后充填材料一般有两种，一种是全 井采用水泥浆充填，该工艺简单可靠，但水泥用量大，成本高；二是采用水泥浆与碎石子间 隔分段充填，分段充填节省了水泥用量，但碎石填充段充填质量较差。150m以内的井筒一般 采用全井水泥浆充填，深井多采用水泥浆与碎石间隔分段充填。
[0003] 随着我国钻井深度的逐渐加大和地质条件越来越复杂，由于采掘期间疏排水造成 固结压缩沉降，从而对井壁产生竖向附加力，可能造成井筒的井壁被局部压坏。壁后充填的 质量是影响成井质量的关键因素之一，充填材料的选择尤为重要。作为常用的钻井井壁壁 后充填材料，水泥浆比重一般为I. 65g/cm3~I. 75g/cm3,且充填材料的比重越大，置换泥浆 时的扩散角就越大，充填质量越好。但受流动性限制，在施工工艺上，水泥浆继续增大比重， 会导致泵送困难，因此是不可行的。
[0004] 因此需要一种比重大、流动性好、填充质量优的充填固井材料。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种比重大、流动性好、填充质量优的用于充 填固井的水泥砂浆。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于充填固井的水泥砂浆，按 重量份，包括以下原料：水泥95~105、粉煤灰19~21、砂子145~155、水34~36,以及 占水泥、粉煤灰、砂子和水总重量1. 15~1. 25%的泵送剂。
[0007] 进一步的，所述泵送剂，按重量份，包括以下原料：木质素磺酸钠60~80、十二烷 基硫酸钠6~8、三萜皂苷11~15、蔗糖5~7。
[0008] 进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰为I级粉煤灰，所述砂子为细 度模数在2. 4~2. 8的黄砂。
[0009] 本发明的有益效果体现在：
[0010] 1.本发明用于充填固井的水泥砂浆的比重大于水泥浆的比重，因此其置换泥浆时 的扩散角较大，充填质量较好，而且比单独采用水泥浆充填的成本低，同时本发明用于充填 固井的水泥砂浆的流动性也比较好，完全能够满足充填固井的流变性需求；
[0011] 2.本发明用于充填固井的水泥砂浆的强度、塌落度、扩展度、结实率、流动时间、泌 水情况、新拌比重、强度等性能均符合要求，用于整个固井作业过程安全顺利，水泥砂浆混 配容易，密度控制均匀，顶替顺畅，无井漏发生，充填质量优良，实测充填结实率为97. 8%， 经壁后充填质量检查，成井偏值48mm，偏斜率0. 102%。，有效圆直径(66. 91m，符合充填固井 要求。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明用于充填固井的水泥砂浆在泵池内搅拌60s后的状态图。
[0013] 图2是泵送试验中?108mm管出口处本发明用于充填固井的水泥砂浆的流态图。
[0014]图3是本发明用于充填固井的水泥砂浆在地面上的扩散状态图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合实施例对本发明作进一步描述：
[0016] 本部分对本发明实验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。本领域 技术人员清楚，在下文中，如果未特别说明，本发明所用材料、设备和操作方法是本领域公 知的。以下实施例所使用的水泥为海螺牌P. O 42. 5普通硅酸盐水泥、粉煤灰为淮南平圩电 厂生产的I级粉煤灰。
[0017] 实施例1
[0018] 用于充填固井的水泥砂浆，按重量份，包括以下原料：水泥100、粉煤灰20、砂子 150、水35. 2,以及占水泥、粉煤灰、砂子和水总重量1.2%的泵送剂；所述泵送剂，按重量 份，包括以下原料：木质素磺酸钠70、十二烷基硫酸钠7、三萜皂苷13、蔗糖6;所述水泥为 普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰为I级粉煤灰，所述砂子为细度模数在2. 6的黄砂。
[0019] 实施例2
[0020] 用于充填固井的水泥砂浆，按重量份，包括以下原料：水泥95、粉煤灰19、砂子 145、水34,以及占水泥、粉煤灰、砂子和水总重量1. 15%的泵送剂；所述泵送剂，按重量份， 包括以下原料：木质素磺酸钠80、十二烷基硫酸钠6、三萜皂苷15、蔗糖5;所述水泥为普通 硅酸盐水泥，所述粉煤灰为I级粉煤灰，所述砂子为细度模数在2. 4的黄砂。
[0021] 实施例3
[0022]用于充填固井的水泥砂浆，按重量份，包括以下原料：水泥105、粉煤灰21、砂子 155、水36,以及占水泥、粉煤灰、砂子和水总重量1. 25%的泵送剂；所述泵送剂，按重量份， 包括以下原料：木质素磺酸钠60、十二烷基硫酸钠8、三萜皂苷11、蔗糖7 ;所述水泥为普通 硅酸盐水泥，所述粉煤灰为I级粉煤灰，所述砂子为细度模数在2. 8的黄砂。
[0023] 上述实施例1至实施例3的用于充填固井的水泥砂浆的混合搅拌按现有方法进 行。
[0024] 实施例4
[0025]用于充填固井的水泥砂浆（以下简称水泥砂浆）的性能测试
[0026] 对实施例1至实施例3的水泥砂浆的初凝、终凝时间，新拌比重，塌落度，扩展度， 结实率等性能进行测试，测试数据见表1-1和表1-2。
[0027]表1-1
[0028]
[0031] 从表1-1和表1-2可以看出，本发明水泥砂浆的强度、塌落度、扩展度、结实率、流 动时间、泌水情况、新拌比重、强度等性能均符合要求，且其比重（2. 10~2. 3) g/cm3大于水 泥浆的比重（1.65g/cm3~1.75g/cm3)，而充填材料的比重越大，置换泥浆时的扩散角就越 大，充填质量越好。
[0032] 实施例5
[0033] 水泥砂浆的泵送试验
[0034] 试验设备为：1套HZS40搅拌站，1台HBT60G混凝土输送泵，4根? 125mm，L = 3m 的输送栗专用管，维形管（①175 -①150mm、①150 -①125mm)各1根，①108X6mm外注 楽管累长55m。
[0035] 试验过程如下：
[0036] 1)HBT60G输送泵的输出口与锥形管连接，锥形管与? 12mm管连接，? 108mm管通 过法兰盘变径的方式与? 12mm管连接，? 108管之间用法兰盘连接，管路总长约70m ;
[0037] 2)先泵送清水，检查管路的密封和畅通并湿润管路。按实施例1配比进行配料搅 拌，经过60s搅拌的水泥砂浆，如图1所示；用塌落度筒测量水泥砂浆塌落度，3次测量结 果：270mm、270mm、285mm，取均值后水泥砂衆的塌落度值为275mm ;
[0038] 3)启动HBT60G输送泵，开始缓缓泵送水泥砂浆，3min后在? 108mm管出口处有水 泥砂浆流出，再经2min的正常频率（24次/min)泵送，此时输送泵的泵送压力匀速增长至 5MPa后停止增长，此时?108mm管出口处有水泥砂衆流动正常，如图2所示；
[0039] 4)继续搅拌水泥砂衆并泵送，HBT60G泵运转正常，①108mm管中水泥砂衆正常向 前懦动，0108mm管出口处水泥砂衆量正常，如图3所示；
[0040] 5)选取四个点用卷尺量取水泥砂浆的扩散尺寸为5000mm~5500mm。
[0041] 结果表明，本发明水泥砂浆扩散在地面上的扩散程度达到了预期效果，满足实际 施工对充填固井材料的流变性需求，泵送正常，可用于充填固井。
[0042] 实施例6
[0043] 水泥砂浆的充填固井试验
[0044]采用实施例1提供的水泥砂浆对信湖煤矿风井共进行9个段高的壁后充填固井， 历时19天，充填高度为472m。各段高的充填过程及充填用量如表2所示。
[0045] 表2信湖煤矿风井各段高壁后充填大比重水泥砂浆的量
[0046]
[0047] 信湖煤矿风井9个段高的壁后充填固井取得了较好的效果，并且整个固井作业过 程安全顺利，水泥砂浆混配容易，密度控制均匀，顶替顺畅，无井漏发生，成井质量优良。实 测充填结实率为97. 8 %，经壁后充填质量检查，成井偏值48mm，偏斜率0. 102%。，有效圆直 径(66. 91m，符合设计要求。
[0048] 应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，本领域技术人员可根据它做出 各种修改或变化，在不脱离本发明精神实质的情况下，都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 用于充填固井的水泥砂浆，按重量份，包括以下原料：水泥95~105、粉煤灰19~ 21、砂子145~155、水34~36,以及占水泥、粉煤灰、砂子和水总重量1. 15~1. 25%的泵 送剂。2. 如权利要求1或2所述的用于充填固井的水泥砂浆，其特征在于，所述泵送剂，按重 量份，包括以下原料：木质素磺酸钠60~80、十二烷基硫酸钠6~8、三萜皂苷11~15、蔗 糖5~7。3. 如权利要求1或2所述的用于充填固井的水泥砂浆，其特征在于：所述水泥为普通 硅酸盐水泥，所述粉煤灰为I级粉煤灰，所述砂子为细度模数在2. 4~2. 8的黄砂。
【专利摘要】用于充填固井的水泥砂浆，按重量份，包括以下原料：水泥95～105、粉煤灰19～21、砂子145～155、水34～36，以及占水泥、粉煤灰、砂子和水总重量1.15～1.25％的泵送剂。本发明用于充填固井的水泥砂浆的比重大于水泥浆的比重，因此其置换泥浆时的扩散角较大，充填质量较好，而且比单独采用水泥浆充填的成本低，同时本发明用于充填固井的水泥砂浆的流动性也比较好，完全能够满足充填固井的流变性需求；本发明用于充填固井的水泥砂浆的强度、塌落度、扩展度、结实率、流动时间等性能均符合要求，用于整个固井作业过程安全顺利，顶替顺畅，无井漏发生，充填质量优良，实测充填结实率为97.8％，经壁后充填质量检查，成井偏值48mm，偏斜率0.102‰，有效圆直径Ф6.91m。
【IPC分类】C04B28/04
【公开号】CN104944866
【申请号】CN201510368826
【发明人】曹化春, 王宗金, 魏红兵, 付新鹏, 亓燕秋
【申请人】中煤特殊凿井有限责任公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月26日