用于小尺寸浮箍、浮鞋的水泥砂浆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田固井领域，特别涉及一种具有高强度和高抗渗性能的用于小尺寸 浮箍、浮鞋的水泥砂楽及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前浮箍、浮鞋内部填充材料主要有两种，一种是使用铸铁、铝合金等金属材料， 另一种则是使用水泥砂浆进行填充，由于后者具有良好的可钻性，目前已经在国内外开展 了大量的应用研究。例如《石油钻采工艺》2012年9月第5期第107-110页姜向东等人发表 的题目为"易钻浮箍浮鞋的研制及应用"的文章中提到一种用于易钻浮箍浮鞋的早强微膨 胀混凝土，其包含膨胀剂、粗细骨料、水、减水剂、引气剂、早强剂、膨润土和黏土。但是对于 小尺寸浮箍浮鞋，由于其是指尺寸在5-1/2"（139. 7_)以下的套管用浮箍、浮鞋，标准SY/ T5618-2009中规定，4-1/2"到5-1/2"规格的浮箍、浮鞋最小水眼直径为46mm，为了保证过 流面积，因此单向阀不可能设计得更小，外壳与单向阀之间的间隙变得极小。在这种情况 下，混有粗骨料的混凝土将无法填充间隙，进而降低了浮箍、浮鞋的性能及安全可靠性。目 前尚没有见到应用于小尺寸浮箍、浮鞋的高强度高抗渗的水泥砂浆配方的报道。
[0003] 因此，本领域需要一种可应用于小尺寸浮箍、浮鞋的高强度高抗渗的水泥砂浆。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一种用于小尺寸浮箍、浮鞋的水泥砂浆，克服水泥砂浆无法 填充小尺寸浮箍、浮鞋间隙的缺点，并能够达到相应的抗压强度和抗渗强度。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种用于小尺寸浮箍、浮鞋的水泥砂浆及其制备方 法。
[0006] 本发明提供的一种用于小尺寸浮箍、浮鞋的水泥砂浆，包括如下组分：水泥 15-30wt%、细骨料 50-60wt%、硅灰 2-5wt%、粉煤灰 3-5wt%、早强剂 0· 2-lwt%、膨胀剂 3-5wt%、 减水剂0. 2-0. 8wt%以及水5-15wt%。优选地，所述水泥砂浆包括如下组分：水泥25-28wt%、 细骨料50-55wt%、硅灰2-3wt%、粉煤灰3-5wt%、早强剂(λ 2-0. 5wt%、膨胀剂3-5wt%、减水剂 0. 3-0. 5wt%以及水5-10wt%。本发明所述的早强剂也可以被称为促凝剂，可以是本领域已 知的任何早强剂，包括但不限于氯化物系早强剂（比如氯化钙)、硫酸盐系早强剂（比如硫酸 钠）以及有机物系早强剂（比如三乙醇胺)。所述的膨胀剂可以是本领域已知的任何膨胀剂， 例如明矾石膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙膨胀剂、铁屑膨胀剂、氧化钙-硫铝酸钙复合 膨胀剂、U型水泥砂浆膨胀剂或AEA水泥砂浆膨胀剂等。所述的U型水泥砂浆膨胀剂为由 硫酸铝钙熟料、明矾石和石膏组成的复合膨胀剂。所述的AEA水泥砂浆膨胀剂是一种硫铝 酸钙型水泥砂浆膨胀剂。所述的减水剂可以是本领域已知的任何减水剂，包括普通减水剂 和高效减水剂。本领域技术人员知道的，在水泥砂浆坍落度基本相同的条件下能大幅度减 少拌合水量的外加剂称为高效减水剂。
[0007] 在一个【具体实施方式】中，所述的水泥为42. 5MPa或52. 5MPa的普通硅酸盐水泥或 G级高抗硫酸盐油井水泥。
[0008] 在一个【具体实施方式】中，所述的硅灰和/或粉煤灰为微米级别。
[0009] 在一个【具体实施方式】中，所述的细骨料为沙子或矾土，其粒径为0. 15mm-4. 75mm， 且有害杂质含量小于5wt%。
[0010] 在一个【具体实施方式】中，所述的膨胀剂为U型水泥砂浆膨胀剂或AEA水泥砂浆膨 胀剂。
[0011] 在一个【具体实施方式】中，所述的减水剂为高效减水剂，其包括但不限于萘系、三聚 氰胺系和由它们复配而成的减水剂。
[0012] 本发明还提供了所述水泥砂浆的制备方法，包括如下步骤：
[0013] 步骤A，按照配比重量将减水剂与水混合，搅拌均匀，制成减水剂溶液；
[0014] 步骤B，按照配比重量准确称量水泥、细骨料、硅灰、粉煤灰、早强剂、膨胀剂，在搅 拌机中搅拌均匀，制成干料；
[0015] 步骤C，将减水剂溶液均匀洒在干料表面并搅拌混合，直到搅拌均匀。再根据施工 需要对该水泥砂浆进行浇筑即可。
[0016] 本发明还提供上述填充的小尺寸浮箍、浮鞋在油田固井领域的应用。
[0017] 本发明的有益效果是：水泥砂浆抗压强度高，能达到M40-M50,抗渗性能好，水化 时间短，制作工艺简单，脱模快，特别适用于小尺寸的浮箍浮鞋等固井工具。经试验证实，利 用本发明的水泥砂楽填充的浮箍浮鞋最高密封压力可达35Mpa。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解这些实施例仅用于说明本发 明，绝非限制本发明的保护范围。
[0019] 本发明的所有原料均可方便地从市场获得。
[0020] 实施例1
[0021 ] 按照表1中的配比重量将减水剂与水混合，搅拌均匀，制成减水剂溶液；然后按照 配比重量准确称量水泥、细骨料、硅灰、粉煤灰、早强剂、膨胀剂，在搅拌机中搅拌15-30分 钟，制成干料；最后将所述减水剂溶液与所述干料混合，加水时应将减水剂均匀洒在干料表 面，搅拌混合物直到搅拌均匀，并浇筑浮箍浮鞋。
[0022] 其中，水泥为中联大坝生产的标号为42. 5的普通硅酸盐水泥；
[0023] 细骨料：中砂；
[0024] 娃灰为甘肃三远娃材料有限公司生产的S95型娃灰；
[0025] 粉煤灰：上海苏能粉煤灰销售有限公司粉煤灰；
[0026] 减水剂：FE 1?效减水剂；
[0027] 膨胀剂：AEA混凝土膨胀剂；
[0028] 早强剂：三乙醇胺早强剂。
[0029] 把本发明中得到的浮箍、浮鞋用水泥砂浆在标准条件下养护14天，测得其抗压强 度为M30 ;在标准条件下养护28天，水泥砂浆抗压强度为M40。另外，浮箍、浮鞋最大抗渗压 差为30MPa。
[0030] 实施例2
[0031] 按照表1中的配比重量将减水剂与水混合，搅拌均匀，制成减水剂溶液；然后按照 配比重量准确称量水泥、细骨料、硅灰、粉煤灰、早强剂、膨胀剂，在搅拌机中搅拌15-30分 钟，制成干料；最后将所述减水剂溶液与所述干料混合，加水时应将减水剂均匀洒在干料表 面，搅拌混合物直到搅拌均匀，并浇筑浮箍浮鞋。
[0032] 其中，水泥为山东华银特种水泥股份有限公司生产的G级高抗硫酸盐油井水泥；
[0033] 细骨料：中砂；
[0034] 娃灰为甘肃三远娃材料有限公司生产的S95型娃灰；
[0035] 粉煤灰：上海苏能粉煤灰销售有限公司粉煤灰；
[0036] 减水剂：FE 1?效减水剂；
[0037] 膨胀剂：AEA混凝土膨胀剂；
[0038] 早强剂：三乙醇胺早强剂。
[0039] 把本发明中得到的浮箍、浮鞋用水泥砂浆在标准条件下养护14天，水泥砂浆抗压 强度为M30 ;在标准条件下养护28天，水泥砂浆抗压强度为M40。另外，浮箍、浮鞋最大抗渗 压差为35MPa。
[0040] 实施例3
[0041] 按照表1中的配比重量将减水剂与水混合，搅拌均匀，制成减水剂溶液；然后按照 配比重量准确称量水泥、细骨料、硅灰、粉煤灰、早强剂、膨胀剂，在搅拌机中搅拌15-30分 钟，制成干料；最后将所述减水剂溶液与所述干料混合，加水时应将减水剂均匀洒在干料表 面，搅拌混合物直到搅拌均匀，并浇筑浮箍浮鞋。
[0042] 其中，水泥为山东华银特种水泥股份有限公司生产的G级高抗硫酸盐油井水泥；
[0043] 细骨料：中砂；
[0044] 娃灰为甘肃三远娃材料有限公司生产的S95型娃灰；
[0045]粉煤灰：上海苏能粉煤灰销售有限公司粉煤灰；
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