专利名称：新型化学泡沫水泥浆及其施工工艺方法
技术领域：
本发明涉及水泥浆固井技术领域，具体的讲是新型化学泡沫水泥浆及其施工工艺方法。
背景技术：
油田常用的低密度水泥分为四种:第一种是加入高比例的混合水，并控制自由水，一般是加入粘性固态无机物或轻质充填剂，如搬土、硅藻土、油基乳状液和珍珠岩等；第二种是在水泥浆中加入轻质材料，特别是有机材料，象核桃壳、焦炭、硬浙青等；第三种是加入细小的耐压中空玻璃球或陶瓷球；第四种是充气泡沫水泥浆。
前两种方法都已广泛应用，对多数井来说，是比较经济的方法，但这两种方法都只能使密度降至1.32 1.44 g/cm3，对于密度要求更低的情况，例如异常压力敏感漏失层，则难以满足强度和渗透性的要求，多数情况下仅用于领浆。第三种水泥浆密度可低于1.32g/cm3，水泥浆控制漏 失的能力得到提高，但承受压力较大时，浆内的中空微球会渗漏使密度变化较大。并且这种水泥浆的成本也高，是一般低密度水泥浆的4 10倍，应用受到限制。
在第三种低密度水泥的基础上，人们又作了进一步的研究和探索。1975年，美国Aldrish和Mitchll提出直接在水泥浆中充气，即以气体作为减轻剂达到降低密度的目的。1978年，美国S.Yamada等人试验并第一次成功地制造出油井用泡沫水泥。1979年首次应用，效果很好。八十年代，泡沫水泥的固井技术有了很大发展。人们改进了泡沫发生器，并严格选择表面活性剂作为稳泡剂，使气体以互相分离的均匀气泡的形式稳定分散于整个体系中，制造出性能优良的泡沫水泥浆。
泡沫水泥的制备，通常采用物理充气(空气或队)法和化学剂充气法。泡沫水泥主要具有以下特点:1、密度低、强度高；2、低渗透率；3、低失水；4、适当的触变性；5、低导热率；6、防窜性。
泡沫水泥经过多年的研究和应用，不断发展和完善。尤其是机械充气(N2或空气)法已在国外得到广泛应用，但是这种方法所需设备较多，工艺复杂，需要精心设计和计算机自动控制，难度和费用较高。发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种固井效果好，密度低、强度高，低渗透率、低失水、低导热率和防窜性好的新型化学泡沫水泥浆。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种制备上述新型化学泡沫水泥浆的施工工艺方法。
其技术方案是:新型化学泡沫水泥浆，包括以下重量配比的各组分: 水泥30%-70%，漂珠10%-40%，水50%-88%，泡沫水泥发气剂FCA1.0%-2.5%，泡沫水泥发气剂 FCB0.1%-1.0%，稳泡剂 FCF2%-4%，稳定剂 FCP1.0%_3%，缓凝剂 FCR0.5%-1.4%。
其中最佳重量配比是:水泥20%，漂珠20.6%，水50%，泡沫水泥发气剂FCA2%，泡沫水泥发气剂FCB1.0%,稳泡剂FCF2%，稳定剂FCP3%，缓凝剂FCR1.4%。
所述泡沫水泥浆还包括降失水剂。
新型化学泡沫水泥浆的施工工艺方法是:一路按比例取泡沫水泥发气剂FCA、稳定剂FCP、漂珠和缓凝剂FCR均匀干混于水泥中；另一路施工前将泡沫水泥发气剂FCB和稳泡剂FCF倒入注泡沫剂水泥车的水箱中，并加水至设计注入总量，搅拌使其混合均匀；最后将两路经过管道汇车或三通后混合入井，这样发气剂在管内反应的同时进入井内形成泡沫水泥浆。
采用了上述技术方案后，本发明取得的有益效果是:由于新型泡沫水泥的泡沫水泥发气剂FCA预先均匀干混于水泥中，加之稳泡剂FCF的高效稳泡作用，其结构内部气泡分布均匀，相互独立，不连通，且呈球状，结构稳定，新型泡沫水泥结构的稳定性和稳定剂FCP的增强作用，是其强度较高的主要原因，所以新型泡沫水泥的强度和渗透率的性能优于国外泡沫水泥的性能指标。本发明即使在温度较低、时间较短的养护条件下，能提高强度。新型化学泡沫水泥浆是通过发泡剂在水泥浆中发生反应生成N2，通过稳泡剂圈闭气体，形成互不连通的泡沫水泥浆体系，适用于一般低压易漏地层、水敏性地层、热采井以及防气窜井的固井。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例一: 新型化学泡沫水泥浆，包括以下重量配比的各组分: 水泥30%，漂珠10%，水55.4%，泡沫水泥发气剂FCA1.0%，泡沫水泥发气剂FCB0.1%，稳泡剂 FCF2%，稳定剂 FCP1.0%,缓凝剂 FCR0.5%。
所述泡沫水泥浆还包括降失水剂。通过降失水剂能使水泥浆起到良好的降滤失、防气窜、增韧等。
(I)添加剂的混配方法:将泡沫水泥发气剂FCA、增强剂即稳定剂FCP、漂珠和缓凝剂FCR按一定比例均匀干混于水泥中，装车上井；施工前将泡沫水泥发气剂FCB、稳泡剂FCF倒入注泡沫剂水泥车的水箱中，并加水至设计注入总量，搅拌使其混匀。
(2)施工工艺方法:泡沫水泥发气剂FCA、FCB与水立即反应生成氮气，故不能象普通注水泥施工一样，为 了避免气泡对上水和下灰速度的影响，施工工序可以分为两部分。一路注水泥，如同打纯水泥一样；另一路注泡沫剂，含泡沫水泥发气剂FCB和稳泡剂FCF，两路经过管汇车或三通后混合入井，这样发气剂在管内反应的同时进入井内形成泡沫水泥浆。为了测试泡沫水泥浆密度，可在井口接一旁通管取样。
(3)地面控制参数:泡沫水泥的施工工艺技术，除了与一般注水泥工序有所不同夕卜，还在于地面注入量的控制。其控制参数为: ①注纯水泥密度 为了确保泡沫水泥的密度达到设计要求，首先必须控制好基浆密度。一般密度差不要超过 0.03 g/cm3。
②注泡沫剂排量由于泡沫剂中含有发气剂FCB和稳泡剂FCF，所以泡沫剂的排量大小直接关系到泡沫水泥发气量的大小，亦即泡沫水泥密度的大小，以及水灰比的大小。排量过小，入井泡沫水泥的密度偏大:排量过大，则水灰比偏大，影响强度。因此，注入泡沫剂液体的总量和排量的控制至关重要。泡沫剂液体总量大小根据下式计算:
权利要求
1.新型化学泡沫水泥浆，其特征在于:包括以下重量配比的各组分: 水泥30%-70%，漂珠10%-40%，水50%-88%，泡沫水泥发气剂FCA1.0%-2.5%，泡沫水泥发气剂 FCB0.1%-1.0%，稳泡剂 FCF2%-4%，稳定剂 FCP1.0%_3%，缓凝剂 FCR0.5%-1.4%。
2.根据权利要求1所述的新型化学泡沫水泥浆，其特征在于:其中最佳重量配比是:水泥20%，漂珠20.6%，水50%，泡沫水泥发气剂FCA2%，泡沫水泥发气剂FCB1.0%，稳泡剂FCF2%,稳定剂 FCP3%,缓凝剂 FCR1.4%。
3.根据权利要求1或2所述的新型化学泡沫水泥浆，其特征在于:所述泡沫水泥浆还包括降失水剂。
4.根据权利要求1所述的新型化学泡沫水泥浆的施工工艺方法，其特征在于:一路按比例取泡沫水泥发气剂FCA、稳定剂FCP、漂珠和缓凝剂FCR均匀干混于水泥中；另一路施工前将泡沫水泥发气剂FCB和稳泡剂FCF倒入注泡沫剂水泥车的水箱中，并加水至设计注入总量，搅拌使其混合均匀；最后将两路经过管道汇车或三通后混合入井，这样发气剂在管内反应的同时进入井内形成泡沫水泥浆。
全文摘要
本发明公开了一种新型化学泡沫水泥浆及其施工工艺方法，包括水泥、漂珠、水、泡沫水泥发气剂FCA、泡沫水泥发气剂FCB、稳定剂FCP、缓凝剂FCR和稳泡剂FCF；一路按比例取泡沫水泥发气剂FCA、稳定剂FCP、漂珠和缓凝剂FCR均匀干混于水泥中；另一路施工前将泡沫水泥发气剂FCB和稳泡剂FCF倒入注泡沫剂水泥车的水箱中，并加水至设计注入总量，搅拌使其混合均匀；最后将两路经过管道汇车或三通后混合入井，这样发气剂在管内反应的同时进入井内形成泡沫水泥浆。本发明结构内部气泡分布均匀,相互独立,不连通,且呈球状，结构稳定，强度较高,新型泡沫水泥的强度和渗透率的性能优于国外泡沫水泥的性能指标。
文档编号C09K8/473GK103146369SQ20131008201
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者董建荣, 朱洪斌, 宋茹, 陈艳, 齐勇, 李红江, 孙洪莉, 李季, 杨帆, 冯兆凯 申请人:东营利丰化工新材料有限公司