本发明公开了一种水泥浆触变剂的制备方法，属于触变剂技术领域。
背景技术：
触变剂是近几年来研究开发的一种新型的水泥混凝土外加剂，添加此外加剂的目的在于增加水泥胶凝材料的粘聚性和粘结力，减少材料组分的分离率，提高匀质性和硬化产品的性能。触变性水泥浆体系主要由水泥和触变剂组成，制备触变水泥的关键是触变剂的选择及合理使用。国内外研究过的水泥浆触变剂有硫酸铝/硫酸亚铁体系、钛螯合物/水溶性纤维素衍生物体系、混合金属层状氢氧化物/改性纤维素体系等。
触变水泥是在普通硅酸盐水泥中加入触变剂而得到的一种特种水泥，在混合和顶替过程中，这种水泥浆体是稀的流体，泵送停止后则迅速形成具有刚性、能自身支持的凝胶结构。触变水泥适用于油气井的一次注水泥、挤水泥、防气窜和堵漏作业。在低破裂压力梯度、易漏失井段注水泥时，使用普通油井水泥有可能压漏地层。如使用触变水泥浆固井，即使压漏地层，水泥浆液柱也只是缓慢下降，随着凝胶结构的形成和发展，静液柱压力传递到井壁和套管壁上，液柱不再继续下降。因此，触变水泥能用于薄弱地层的固井作业，而且不会出现水泥浆低返问题。注水泥作业中发生的气窜主要是水泥浆液柱压力和地层压力不平衡(水泥浆液柱失重)所致，常发生在水泥浆由液态变为固态的过渡期。触变水泥浆进入过渡状态后胶凝强度迅速增大，浆体阻力增加，不易发生机械变形，因而可阻止井内气体窜入。现有的触变剂与减水剂的相容性差，导致其触变性能一般，触变性不够强，从而不能有效的发挥其作用；对温度敏感；常温下触变性较好，但随着温度的升高，触变性明显下降；综合性能欠佳；混凝土在搅拌阶段的粘性依然偏大，以及混凝土的流动性损失快的缺陷。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统用水泥浆触变剂存在与水泥中的减水剂相容性差，且触变性能受温度变化影响较大的缺陷，本发明先将白土和蛭石研磨煅烧，加入双氧水、卵磷脂等置于高压反应釜中进行升压保温反应，出料物用液氮冷冻处理后过滤，再通过利用沼液中的微生物进行发酵，以大豆油和鸡蛋黄作为筛选物，对微生物进行筛选发酵，将发酵后的菌液与滤渣混合改性，最后以甲硅烷作催化气，与氢化钠反应，制得水泥浆触变剂，本发明以白土和蛭石为原料，其中含有丰富的硅、金属等矿物元素，加入氧化活性物质对其进行表面改性，增强了触变剂与水泥、水泥添加剂的相容性能，再利用沼液中微生物对其改性，在矿物原料的表面形成一层性质稳定的固化膜，弥补了传统水泥浆触变剂对温度变化敏感的缺陷，原料易得环保，具有广阔的经济前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按质量比2:3，取白土和蛭石放入碾磨机中进行碾磨，过50目筛，收集过筛颗粒放入煅烧炉中，设定温度为700～900℃，煅烧40～50min，随炉冷却至室温，按重量份数计，取40～45份煅烧物、36～39份质量分数15％双氧水、12～14份卵磷脂、3～5份酪氨酸及0.3～0.7份十二烷基硫醇，放入高压反应釜；
（2）对上述高压反应釜使用氢气保护，并升压至0.4～0.6MPa，设定温度为130～150℃，以130r/min搅拌改性3～5h，随后降压至标准大气压，再以4℃/min降温至70～80℃，趁热出料，将出料物置于液氮速冷机中，在-50～-40℃冷冻处理30～50s，收集冷冻物，并自然升温至室温，进行过滤，收集滤渣，备用；
（3）取沼液进行减压过滤，收集滤液，按重量份数计，取40～50份滤液、23～26份蛋白胨、18～22份酵母浸膏、9～13份大豆油及1～4份鸡蛋黄，放入发酵罐中，设定温度为33～37℃，密封发酵罐，以100r/min搅拌发酵2～3天，随后对发酵罐中的发酵混合物进行减压过滤，收集滤液；
（4）按质量比1:4～1:2，将步骤（2）备用滤渣与上述滤液放入容器内，并将容器置于超声振荡器中，超声振荡15～20min，再静置过夜，随后向容器内加入滤渣质量0.5～0.8％的氢化钠，使用甲硅烷将容器内的空气排出，对容器加热至98～113℃，以200r/min搅拌3～5h后，自然冷却至室温，将容器内混合物放入真空浓缩罐中浓缩至原体积的60～70％，收集浓缩物，即可得水泥浆触变剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，取20～30份水泥，15～19份自来水，3～4份木质素磺酸盐，3～4份本发明制得的水泥浆触变剂混合，在300～350r/min的条件下搅拌均匀后置于水泥搅拌机中在75～80℃条件下搅拌9～12min，待冷却至室温后将水泥浆均匀涂覆于清洁后的墙壁表面，控制厚度为0.5～1.0cm，经检测，水泥墙壁的抗压强度为10～30MPa，水泥的析水率为0～0.5%，初/终凝时间为10～15min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用的矿物易得，成本低，操作步骤简单，容易控制，适于在工业上大规模应用；
（2）本发明解决了现有技术中水泥触变剂的触变性不强、对温度敏感和综合性能不强的技术问题，更好地实现了封堵漏层和防止流体窜流的技术效果适合大规模生产应用。
具体实施方式
首先按质量比2:3，取白土和蛭石放入碾磨机中进行碾磨，过50目筛，收集过筛颗粒放入煅烧炉中，设定温度为700～900℃，煅烧40～50min，随炉冷却至室温，按重量份数计，取40～45份煅烧物、36～39份质量分数15％双氧水、12～14份卵磷脂、3～5份酪氨酸及0.3～0.7份十二烷基硫醇，放入高压反应釜；对上述高压反应釜使用氢气保护，并升压至0.4～0.6MPa，设定温度为130～150℃，以130r/min搅拌改性3～5h，随后降压至标准大气压，再以4℃/min降温至70～80℃，趁热出料，将出料物置于液氮速冷机中，在-50～-40℃冷冻处理30～50s，收集冷冻物，并自然升温至室温，进行过滤，收集滤渣，备用；取沼液进行减压过滤，收集滤液，按重量份数计，取40～50份滤液、23～26份蛋白胨、18～22份酵母浸膏、9～13份大豆油及1～4份鸡蛋黄，放入发酵罐中，设定温度为33～37℃，密封发酵罐，以100r/min搅拌发酵2～3天，随后对发酵罐中的发酵混合物进行减压过滤，收集滤液；按质量比1:4～1:2，将备用滤渣与上述滤液放入容器内，并将容器置于超声振荡器中，超声振荡15～20min，再静置过夜，随后向容器内加入滤渣质量0.4～0.8％的氢化钠，使用甲硅烷将容器内的空气排出，对容器加热至98～113℃，以200r/min搅拌3～5h后，自然冷却至室温，将容器内混合物放入真空浓缩罐中浓缩至原体积的60～70％，收集浓缩物，即可得水泥浆触变剂。
实例1
首先按质量比2:3，取白土和蛭石放入碾磨机中进行碾磨，过50目筛，收集过筛颗粒放入煅烧炉中，设定温度为700℃，煅烧40min，随炉冷却至室温，按重量份数计，取40份煅烧物、36份质量分数15％双氧水、12份卵磷脂、3份酪氨酸及0.3份十二烷基硫醇，放入高压反应釜；对上述高压反应釜使用氢气保护，并升压至0.4MPa，设定温度为130℃，以130r/min搅拌改性3h，随后降压至标准大气压，再以4℃/min降温至70℃，趁热出料，将出料物置于液氮速冷机中，在-50℃冷冻处理30s，收集冷冻物，并自然升温至室温，进行过滤，收集滤渣，备用；取沼液进行减压过滤，收集滤液，按重量份数计，取40份滤液、23份蛋白胨、18份酵母浸膏、9份大豆油及1份鸡蛋黄，放入发酵罐中，设定温度为33℃，密封发酵罐，以100r/min搅拌发酵2天，随后对发酵罐中的发酵混合物进行减压过滤，收集滤液；按质量比1:4，将备用滤渣与上述滤液放入容器内，并将容器置于超声振荡器中，超声振荡15min，再静置过夜，随后向容器内加入滤渣质量0.4％的氢化钠，使用甲硅烷将容器内的空气排出，对容器加热至98℃，以200r/min搅拌3h后，自然冷却至室温，将容器内混合物放入真空浓缩罐中浓缩至原体积的60％，收集浓缩物，即可得水泥浆触变剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，取20份水泥，15份自来水，3份木质素磺酸盐，3份本发明制得的水泥浆触变剂混合，在300r/min的条件下搅拌均匀后置于水泥搅拌机中在75℃条件下搅拌9min，待冷却至室温后将水泥浆均匀涂覆于清洁后的墙壁表面，控制厚度为0.5cm，经检测，水泥墙壁的抗压强度为10MPa，水泥的析水率为0%，初/终凝时间为10min。
实例2
首先按质量比2:3，取白土和蛭石放入碾磨机中进行碾磨，过50目筛，收集过筛颗粒放入煅烧炉中，设定温度为800℃，煅烧45min，随炉冷却至室温，按重量份数计，取43份煅烧物、38份质量分数15％双氧水、13份卵磷脂、4份酪氨酸及0.5份十二烷基硫醇，放入高压反应釜；对上述高压反应釜使用氢气保护，并升压至0.5MPa，设定温度为140℃，以130r/min搅拌改性4h，随后降压至标准大气压，再以4℃/min降温至75℃，趁热出料，将出料物置于液氮速冷机中，在-45℃冷冻处理40s，收集冷冻物，并自然升温至室温，进行过滤，收集滤渣，备用；取沼液进行减压过滤，收集滤液，按重量份数计，取45份滤液、25份蛋白胨、20份酵母浸膏、11份大豆油及2份鸡蛋黄，放入发酵罐中，设定温度为35℃，密封发酵罐，以100r/min搅拌发酵2.5天，随后对发酵罐中的发酵混合物进行减压过滤，收集滤液；按质量比1:3，将备用滤渣与上述滤液放入容器内，并将容器置于超声振荡器中，超声振荡17min，再静置过夜，随后向容器内加入滤渣质量0.6％的氢化钠，使用甲硅烷将容器内的空气排出，对容器加热至108℃，以200r/min搅拌4h后，自然冷却至室温，将容器内混合物放入真空浓缩罐中浓缩至原体积的65％，收集浓缩物，即可得水泥浆触变剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，取25份水泥，17份自来水，3.5份木质素磺酸盐，3.5份本发明制得的水泥浆触变剂混合，在330r/min的条件下搅拌均匀后置于水泥搅拌机中在77℃条件下搅拌11min，待冷却至室温后将水泥浆均匀涂覆于清洁后的墙壁表面，控制厚度为0.7cm，经检测，水泥墙壁的抗压强度为20MPa，水泥的析水率为0.3%，初/终凝时间为13min。
实例3
首先按质量比2:3，取白土和蛭石放入碾磨机中进行碾磨，过50目筛，收集过筛颗粒放入煅烧炉中，设定温度为900℃，煅烧50min，随炉冷却至室温，按重量份数计，取45份煅烧物、39份质量分数15％双氧水、14份卵磷脂、5份酪氨酸及0.7份十二烷基硫醇，放入高压反应釜；对上述高压反应釜使用氢气保护，并升压至0.6MPa，设定温度为150℃，以130r/min搅拌改性5h，随后降压至标准大气压，再以4℃/min降温至80℃，趁热出料，将出料物置于液氮速冷机中，在-40℃冷冻处理50s，收集冷冻物，并自然升温至室温，进行过滤，收集滤渣，备用；取沼液进行减压过滤，收集滤液，按重量份数计，取50份滤液、26份蛋白胨、22份酵母浸膏、13份大豆油及4份鸡蛋黄，放入发酵罐中，设定温度为37℃，密封发酵罐，以100r/min搅拌发酵3天，随后对发酵罐中的发酵混合物进行减压过滤，收集滤液；按质量比1:2，将备用滤渣与上述滤液放入容器内，并将容器置于超声振荡器中，超声振荡20min，再静置过夜，随后向容器内加入滤渣质量0.8％的氢化钠，使用甲硅烷将容器内的空气排出，对容器加热至113℃，以200r/min搅拌5h后，自然冷却至室温，将容器内混合物放入真空浓缩罐中浓缩至原体积的70％，收集浓缩物，即可得水泥浆触变剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，取30份水泥，19份自来水，4份木质素磺酸盐，4份本发明制得的水泥浆触变剂混合，在350r/min的条件下搅拌均匀后置于水泥搅拌机中在80℃条件下搅拌12min，待冷却至室温后将水泥浆均匀涂覆于清洁后的墙壁表面，控制厚度为1.0cm，经检测，水泥墙壁的抗压强度为30MPa，水泥的析水率为0.5%，初/终凝时间为15min。