机械发泡式泡沫水泥浆及其制备方法
【专利摘要】本发明所述的机械发泡式泡沫水泥浆涉及一种钻孔或钻井时用于降低密度的添加剂以及该添加剂的制备方法。其由水泥、表面活性剂、稳泡剂、空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂和水组成，其中表面活性剂、稳泡剂、空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂和水的质量分别为水泥质量的0.24～0.4%、1～1.5%、6～8.4%、1～2%、1～3.5%和55%。本发明所述的机械发泡式泡沫水泥浆泡沫致密、均匀，密度稳定，固结后的水泥石强度较高，可以满足低压易漏地层的固井工作要求。同时其浆体稳定、密度低、渗透率低、失水量小、强度高，有助于防止层间窜通和绝热性能。
【专利说明】机械发泡式泡沬水泥浆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钻孔或钻井时用于降低密度的添加剂以及该添加剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着钻探技术的要求和发展，通常会钻遇低压高渗地层、漏失层、浅表裂缝性地 层，在后续固井施工上，如果仍然采用较高密度的常规油井水泥进行固井施工，往往会造成 水泥浆漏失严重、返深不够等固井事故，使得固井质量得不到保证，很难满足后续的油气射 孔、酸压、增产及采油气等施工作业，由此迫切需要对此类地层固井施工中的水泥浆漏失、 返深不够等问题进行研究。
[0003] 为解决此问题，目前通常选择配制低密度水泥浆。常用的低密度水泥浆有膨润土 低密度水泥浆、以硅藻土为主要外掺料的低密度水泥浆、浙青低密度水泥浆、火山灰或粉煤 灰低密度水泥浆、玻璃漂珠低密度水泥浆等。但是这些低密度水泥浆浆体不太稳定、无法防 止层间窜通和绝热性能。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种密度较低且浆体稳定的机械发泡式泡沫水泥浆。
[0005] 本发明所述的机械发泡式泡沫水泥浆，由水泥、表面活性剂、稳泡剂、空心玻璃微 球、降失水剂、增粘剂和水组成，其中表面活性剂、稳泡剂、空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂 和水的质量分别为水泥质量的〇. 24?0. 4%、1?1. 5%、6?8. 4%、1?2%、1?3. 5%和55%。 [0006] 优选地，表面活性剂、稳泡剂、空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂和水的质量分别为 水泥质量的 〇· 4%、1. 5%、8· 4%、1. 5%、1% 和 55%。
[0007] 或者更优选地，所述的表面活性剂为起泡剂。
[0008] 进一步优选地，所述的起泡剂为起泡剂J20L。
[0009] 或者进一步优选地，所述的水泥为G级油井水泥。
[0010] 或者进一步优选地，所述的稳泡剂为稳泡剂TW703,所述的降失水剂为荆州嘉华科 技有限公司生产的CG80S降失水剂，所述的增粘剂为荆州嘉华科技有限公司生产的STAB-F 增粘剂。
[0011] 或者进一步优选地，所述的空心玻璃微球的密度为〇.38g/cm3,粒径在15? 85 μ m〇
[0012] 更进一步优选地，所述的空心玻璃微球为3M公司生产的VS5500空心玻璃微球。
[0013] 本发明所述的机械发泡式泡沫水泥浆的制备方法，包括： (1) 将表面活性剂、稳泡剂与水混合，搅拌均匀，得到配浆水； (2) 将空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂与水泥混合，搅拌均匀，得到水泥混合物； (3 )边搅拌配浆水边向其中加入水泥混合物，混合均匀即得。
[0014] 其中优选地，步骤（3)中的搅拌速度为4000r/min，搅拌时间为100s。
[0015] 本发明所述的机械发泡式泡沫水泥浆泡沫致密、均匀，密度稳定，固结后的水泥石 强度较高，可以满足低压易漏地层的固井工作要求。同时其浆体稳定、密度低、渗透率低、失 水量小、强度高，有助于防止层间窜通和绝热性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是实施例一制得的机械发泡式泡沫水泥浆的稠化曲线。
[0017] 图2是实施例二制得的机械发泡式泡沫水泥浆的稠化曲线。
[0018] 图3是实施例三制得的机械发泡式泡沫水泥浆的稠化曲线。
[0019] 图4是实施例四制得的机械发泡式泡沫水泥浆的稠化曲线。
【具体实施方式】
[0020] 实施例一 1、准备100g G级油井水泥，55g水，8. 4g空心玻璃微球，0. 4g起泡剂，1. 5g降失水剂， 1.5g稳泡剂，lg增粘剂。
[0021] 2、将表面活性剂、稳泡剂与水混合，用玻璃棒搅拌均匀，得到配浆水。
[0022] 3、将空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂与水泥混合，用玻璃棒搅拌均匀，得到水泥 混合物。
[0023] 4、将配浆水倒入搅拌杯中，高速搅拌机转速调至4000r/min，启动高速搅拌机同时 加入水泥混合物，搅拌100s，得到机械发泡式泡沫水泥浆。
[0024] 5、经检测，上述机械发泡式泡沫水泥浆性能如下： (1) 密度：1. 34 ?1. 36g/cm3 ; (2) 抗压强度（30°C条件下养护 24h) : (30°C /24h) 4. 5MPa ; (3) 涵^尚水含里：0mL ; (4) 稠化时间（温度65°C，压力35MPa) :2h45min ; (5) 初始稠度：17Bc ; (6) 稠化曲线：如图1所示； (7) 失水量(温度 65°C，压力 6.9MPa，时间 30min) :80mL。
[0025] 实施例二 1、准备500g G级油井水泥，275g水，35g空心玻璃微球，1. 5g起泡剂，8g降失水剂，6g 稳泡剂，16g增粘剂。
[0026] 2、将表面活性剂、稳泡剂与水混合，用玻璃棒搅拌均匀，得到配浆水。
[0027] 3、将空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂与水泥混合，用玻璃棒搅拌均匀，得到水泥 混合物。
[0028] 4、将配浆水倒入搅拌杯中，高速搅拌机转速调至4000r/min，启动高速搅拌机同时 加入水泥混合物，搅拌100s，得到机械发泡式泡沫水泥浆。
[0029] 5、经检测，上述机械发泡式泡沫水泥浆性能如下： (1) 密度：1. 47 ?1. 49g/ cm3 ; (2) 抗压强度（30°C条件下养护24h) : 4. 8MPa ; (3) 涵^尚水含里：0mL ; (4) 稠化时间（温度65°C，压力35MPa) :2h39min ; (5) 初始稠度：26.4Bc ; (6) 稠化曲线：如图2所示； (7) 失水量(压力温度 65°C，6.9MPa，时间 30min) :58mL。
[0030] 实施例三 1、准备500g G级油井水泥，275g水，30g空心玻璃微球，1. 2g起泡剂，9g降失水剂，5g 稳泡剂，17. 5g增粘剂。
[0031] 2、将表面活性剂、稳泡剂与水混合，用玻璃棒搅拌均匀，得到配浆水。
[0032] 3、将空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂与水泥混合，用玻璃棒搅拌均匀，得到水泥 混合物。
[0033] 4、将配浆水倒入搅拌杯中，高速搅拌机转速调至4000r/min，启动高速搅拌机同时 加入水泥混合物，搅拌100s，得到机械发泡式泡沫水泥浆。
[0034] 5、经检测，上述机械发泡式泡沫水泥浆性能如下： (1) 密度：1· 55 ?1. 57g/cm3 ; (2) 抗压强度：
【权利要求】
1. 机械发泡式泡沫水泥浆，其特征在于由水泥、表面活性剂、稳泡剂、空心玻璃微球、降 失水剂、增粘剂和水组成，其中表面活性剂、稳泡剂、空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂和水 的质量分别为水泥质量的〇· 24?0· 4%、1?1. 5%、6?8. 4%、1?2%、1?3. 5%和55%。
2. 如权利要求1所述的机械发泡式泡沫水泥浆，其特征在于表面活性剂、稳泡剂、空 心玻璃微球、降失水剂、增粘剂和水的质量分别为水泥质量的〇. 4%、1. 5%、8. 4%、1. 5%、1%和 55%。
3. 如权利要求1或2所述的机械发泡式泡沫水泥浆，其特征在于所述的表面活性剂为 起泡剂。
4. 如权利要求3所述的机械发泡式泡沫水泥浆，其特征在于所述的起泡剂为起泡剂 J20L。
5. 如权利要求3所述的机械发泡式泡沫水泥浆，其特征在于所述的水泥为G级油井水 泥。
6. 如权利要求3所述的机械发泡式泡沫水泥浆，其特征在于所述的稳泡剂为稳泡剂 TW703,所述的降失水剂为荆州嘉华科技有限公司生产的CG80S降失水剂，所述的增粘剂为 荆州嘉华科技有限公司生产的STAB-F增粘剂。
7. 如权利要求3所述的机械发泡式泡沫水泥浆，其特征在于所述的空心玻璃微球的密 度为0· 38g/cm3,粒径在15?85 μ m。
8. 如权利要求5所述的机械发泡式泡沫水泥浆，其特征在于所述的空心玻璃微球为3M 公司生产的VS5500空心玻璃微球。
9. 一种制备如权利要求1或2所述的机械发泡式泡沫水泥浆的方法，其特征在于包 括： (1) 将表面活性剂、稳泡剂与水混合，搅拌均匀，得到配浆水； (2) 将空心玻璃微球、降失水剂、增粘剂与水泥混合，搅拌均匀，得到水泥混合物； (3 )边搅拌配浆水边向其中加入水泥混合物，混合均匀即得。
10. 如权利要求9所述的机械发泡式泡沫水泥浆的制备方法，其特征在于步骤（3)中的 搅拌速度为4000r/min，搅拌时间为100s。
【文档编号】C09K8/473GK104194751SQ201410426563
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】李红梅, 申峰, 蔡记华, 常德武, 蒋国盛, 吴金桥, 李伟, 于小龙, 武骞, 马振锋, 赵毅, 王红娟, 王涛 申请人:陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院