一种低密度高强水泥浆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油钻井工程技术领域，尤其是一种低密度高强水泥浆。
【背景技术】
[0002] 在石油钻井工程中，随着勘探开发的深入，钻探深度加深，需要封固的地层更为复 杂。例如塔里木盆地其中深部灰岩、白云岩地层缝洞发育，地层孔隙压力低，钻井和固井易 发生漏失，白云岩缝洞型层段储层保护要求高，堵漏难度大，难以对其进行有效封堵，无法 满足常规固井施工条件。另外，套管下入深，井底温度高，水泥石强度易发生衰减。
[0003] 目前使用的水泥浆大多采取漂珠+微硅配制而成，用漂珠作为主要减轻材料，微 硅作为填充材料，该体系具有密度可调范围大、具有良好的稳定性、流动性和一定的触变 性、失水量低和早期强度高等优点，能有效地防止漏失及其对油气层的保护。但对于井深， 井底压力高（多70MPa)，国产普通漂珠低密度水泥浆密度破碎率较大，已不适应深井压力 要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种强度高，流变性、沉降稳定性 好的低密度高强水泥浆。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种低密度高强水泥浆，所述水泥浆的质量份组成如下：水泥80-100份、减轻剂 液体二氧化硅35-45份、中空玻璃微珠24-40份、纤维素醚10-18份、格蕾丝聚羧酸减水剂 2-8份、碱式氯化铝4-8份、六偏磷酸钠3-6份、消泡剂1. 2-2. 4份，每升水泥浆中包括纤维 0· 12-0. 24g，所述水泥浆的密度为L 25-1. 31g/cm3。
[0007] 进一步的，所述液体二氧化硅的平均粒径为0. 12-0. 2 μ m。
[0008] 进一步的，所述液体二氧化硅的平均粒径为0. 15-0. 18 μ m。
[0009] 进一步的，所述中空玻璃微珠的平均直径为0. 28-0. 32 μm，抗压强度达124MPa以 上。
[0010] 进一步的，所述纤维素醚选用羟丙基甲基纤维素。
[0011] 进一步的，所述纤维选用玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯纤维或尼龙纤维中的一种或几 种，其长度为4. 8-5. 2mm。
[0012] 进一步的，所述纤维选用玻璃纤维、碳纤维和聚丙烯纤维的混合物，其质量比为 1:1. 1:1. 3〇
[0013] 进一步的，所述消泡剂选用聚二甲基硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚、乳化硅油中的一 种。
[0014] 进一步的，所述水泥浆的密度为1. 26-1. 29g/cm3。
[0015] 进一步的，所述水泥浆的质量份组成如下：水泥100份、减轻剂液体二氧化硅40 份、中空玻璃微珠32份、纤维素醚15份、格蕾丝聚羧酸减水剂5份、碱式氯化铝6份、六偏磷 酸钠5份、消泡剂I. 8份，每升水泥浆中包括纤维0. 18g，所述水泥浆的密度为I. 26-1. 29g/ cm3。
[0016] 采用本发明的技术方案的有益效果是：
[0017] 1、本发明以液体二氧化硅和中空玻璃微珠为减轻剂，与其他原料配伍使用，形成 了抗高温超低密度水泥浆体系；本发明的水泥浆变为水泥石所经历的时间短，缩短了水泥 浆失重时间，并且具有很好的防气窜效果。
[0018] 2、本发明的低密高强具有良好的物理性能在75°C条件下具有强度高，流变性、沉 降稳定性好，稠化时间可调等特点，解决了使用普通漂珠无法降至需要密度和水泥浆密度 降低时强度低、流变性差稠化时间不易控制的不足。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0020] 实施例1
[0021] 一种低密度高强水泥浆，所述水泥浆的质量份组成如下：水泥80份、减轻剂液体 二氧化硅35份、中空玻璃微珠24份、纤维素醚10份、格蕾丝聚羧酸减水剂2份、碱式氯化 铝4份、六偏磷酸钠3份、消泡剂1. 2份，每升水泥浆中包括纤维0. 12g，所述水泥浆的密度 为 1. 25-1. 26g/cm3。
[0022] 其中，所述液体二氧化硅的平均粒径为0. 12-0. 15 μm。
[0023] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直径为0. 28-0. 3 μm，抗压强度达124MPa以上。
[0024] 其中，所述纤维素醚选用羟丙基甲基纤维素。
[0025] 其中，所述纤维选用玻璃纤维，其长度为4. 8mm。
[0026] 其中，所述消泡剂选用聚二甲基硅氧烷。
[0027] 实施例2
[0028] -种低密度高强水泥浆，所述水泥浆的质量份组成如下：水泥85份、减轻剂液体 二氧化硅36份、中空玻璃微珠30份、纤维素醚12份、格蕾丝聚羧酸减水剂3份、碱式氯化 铝5份、六偏磷酸钠4份、消泡剂1. 5份，每升水泥浆中包括纤维0. 15g，所述水泥浆的密度 为 1. 25-1. 29g/cm3。
[0029] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直径为0. 28-0. 3 μm，抗压强度达124MPa以上。
[0030] 其中，所述纤维素醚选用羟丙基甲基纤维素。
[0031] 其中，所述纤维选用玻璃纤维、碳纤维和聚丙烯纤维的混合物，其质量比为 I: I. I: L 3,其长度为 4. 8mm。
[0032] 其中，所述消泡剂选用聚氧丙烯甘油醚。
[0033] 实施例3
[0034] 一种低密度高强水泥浆，所述水泥浆的质量份组成如下：水泥100份、减轻剂液体 二氧化硅40份、中空玻璃微珠32份、纤维素醚15份、格蕾丝聚羧酸减水剂5份、碱式氯化 铝6份、六偏磷酸钠5份、消泡剂1. 8份，每升水泥浆中包括纤维0. 18g，所述水泥浆的密度 为 1. 26-1. 29g/cm3。
[0035] 其中，所述液体二氧化硅的平均粒径为0. 15-0. 18 μm。
[0036] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直径为0. 28-0. 32 μm，抗压强度达124MPa以上。
[0037] 其中，所述纤维素醚选用羟丙基甲基纤维素。
[0038] 其中，所述纤维选用玻璃纤维、碳纤维和聚丙烯纤维的混合物，其质量比为 I: I. 1:1. 3,其长度为 5mm。
[0039] 其中，所述消泡剂选用乳化硅油。
[0040] 实施例4
[0041] 一种低密度高强水泥浆，所述水泥浆的质量份组成如下：水泥90份、减轻剂液体 二氧化硅42份、中空玻璃微珠36份、纤维素醚16份、格蕾丝聚羧酸减水剂6份、碱式氯化 铝6份、六偏磷酸钠5份、消泡剂1. 8份，每升水泥浆中包括纤维0. 18g，所述水泥浆的密度 为 1. 29-1. 31g/cm3。
[0042] 其中，所述液体二氧化硅的平均粒径为0. 18-0. 2 μm。
[0043] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直径为0. 28-0. 32 μm，抗压强度达124MPa以上。
[0044] 其中，所述纤维素醚选用羟丙基甲基纤维素。
[0045] 其中，所述纤维选用聚丙烯纤维和尼龙纤维，其长度为4. 8-5. 2mm。
[0046] 其中，所述消泡剂选用乳化硅油。
[0047] 实施例5
[0048] 一种低密度高强水泥浆，所述水泥浆的质量份组成如下：水泥100份、减轻剂液体 二氧化硅45份、中空玻璃微珠40份、纤维素醚18份、格蕾丝聚羧酸减水剂8份、碱式氯化 铝8份、六偏磷酸钠6份、消泡剂2. 4份，每升水泥浆中包括纤维0. 24g，所述水泥浆的密度 为 1. 29-1. 31g/cm3。
[0049] 其中，所述液体二氧化硅的平均粒径为0. 18-0. 2 μm。
[0050] 其中，所述中空玻璃微珠的平均直径为0. 3-0. 32 μm，抗压强度达124MPa以上。
[0051] 其中，所述纤维素醚选用羟丙基甲基纤维素。
[0052] 其中，所述纤维选用碳纤维和聚丙烯纤维，其长度为4. 8-5. 2mm。
[0053] 其中，所述消泡剂选用聚二甲基硅氧烷。
[0054] 下面对本发明中实施例1-5中制得的低密高强水泥浆进行检测分析，所用测定装 置和测定方法均参照GB/T19139-2003油井水泥试验方法检测结果见表1。
[0055] 表 1
[0058] 上述剪切应力读数随每分钟的转速下读的数据，分别是600转/min、300转/min、 200转/min、100转/min、6转/min、3转/min下的剪切应力。
[0059] 上表中η值指流性指数，指流体在流变模式中剪切速率的指数，反应水泥浆的流 变性。实施例1-5所得水泥浆的η值均在0. 8以上，说明实施例1-5所得水泥浆具有良好 的流变性能。
[0060] 实施例3为优选实施方式。
[0061] 尽管上述实施例已对本发明的技术方案进行了详细地描述，但是本发明的技术方 案并不限于以上实施例，在不脱离本发明的思想和宗旨的情况下，对本发明的技术方案所 做的任何改动都将落入本发明的权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种低密度高强水泥浆，其特征在于，所述水泥浆的质量份组成如下：水泥80-100 份、减轻剂液体二氧化硅35-45份、中空玻璃微珠24-40份、纤维素醚10-18份、格蕾丝聚羧 酸减水剂2-8份、碱式氯化铝4-8份、六偏磷酸钠3-6份、消泡剂1. 2-2. 4份，每升水泥浆中 包括纤维0. 12-0. 24g，所述水泥浆的密度为I. 25-1. 31g/cm3。2. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于，所述液体二氧化硅的 平均粒径为0. 12-0. 2 ym。3. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于：所述液体二氧化硅的 平均粒径为0. 15-0. 18 ym。4. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于：所述中空玻璃微珠的 平均直径为〇? 28-0. 32 ym，抗压强度达124MPa以上。5. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于：所述纤维素醚选用羟 丙基甲基纤维素。6. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于：所述纤维选用玻璃纤 维、碳纤维、聚丙烯纤维或尼龙纤维中的一种或几种，其长度为4. 8-5. 2mm。7. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于：所述纤维选用玻璃纤 维、碳纤维和聚丙烯纤维的混合物，其质量比为1:1. 1:1.3。8. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于：所述消泡剂选用聚二 甲基硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚、乳化硅油中的一种。9. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于：所述水泥浆的密度为 1. 26-1. 29g/cm3〇10. 根据权利要求1所述的一种低密度高强水泥浆，其特征在于，所述水泥浆的质量份 组成如下：水泥100份、减轻剂液体二氧化硅40份、中空玻璃微珠32份、纤维素醚15份、格 蕾丝聚羧酸减水剂5份、碱式氯化铝6份、六偏磷酸钠5份、消泡剂1. 8份，每升水泥浆中包 括纤维0. 18g，所述水泥浆的密度为I. 26-1. 29g/cm3。
【专利摘要】本发明涉及石油钻井工程技术领域，尤其是一种低密度高强水泥浆；所述水泥浆的质量份组成如下：水泥80-100份、减轻剂液体二氧化硅35-45份、中空玻璃微珠24-40份、纤维素醚10-18份、格蕾丝聚羧酸减水剂2-8份、碱式氯化铝4-8份、六偏磷酸钠3-6份、消泡剂1.2-2.4份，每升水泥浆中包括纤维0.12-0.24g，所述水泥浆的密度为1.25-1.31g/cm3。本发明以液体二氧化硅和中空玻璃微珠为减轻剂，与其他原料配伍使用，形成了抗高温超低密度水泥浆体系；本发明的水泥浆变为水泥石所经历的时间短，缩短了水泥浆失重时间，并且具有很好的防气窜效果。
【IPC分类】C04B28/00, C09K8/473, C04B14/24, C04B22/16, C09K8/493, C04B24/38
【公开号】CN104946219
【申请号】CN201510329212
【发明人】范佳晨, 赵云龙, 徐丹, 徐凯, 徐再, 赵维达
【申请人】张家港市山牧新材料技术开发有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月15日