一种高分散高悬浮高渗透水泥浆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高分散高悬浮高渗透水泥浆及其制备方法，属于油井、矿井中灌 浆材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 在采油工程或采矿工程中，经常需要对地下水窜通道、岩溶通道进行封堵。较大的 空腔和孔道易于封堵，而对于一些小体积空腔和狭小透水通道难W被充满，或是由于封堵 材料（例如常规的水下不分散混凝±)颗粒尺寸较大，浆体难W渗透到细小的孔缝中，该就 需要流动性更大、渗透性更好的浆体来进行填充。目前，国内对狭小透水通道的封堵手段， 多采用有机物封堵材料，容易注入地层深部，但是其价格昂贵，对环境污染较大，性能不稳 定，成胶后强度低，耐高温性能差，耐久性差，且容易对于地下水环境造成污染。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提供了一种高分散高悬浮高渗透水泥浆及其制备方法，本 发明可用于地下细微裂缝、空隙和狭小透水通道等小空腔封堵，本发明的技术方案如下：
[0004] 一种高分散高悬浮高渗透水泥浆，由胶凝材料、水、悬浮剂、分散剂和调凝剂制成， 其中，胶凝材料占总质量的5% -30%，悬浮剂用量占总质量的3. 0% -10. 0%，分散剂的用 量为胶凝材料质量的0. 3% -2. 0%，调凝剂的用量为胶凝材料质量的0. 3%。-1. 0%，水补足 至 100%。
[0005] 进一步的，所述胶凝材料为强度等级不低于42. 5MPa，比表面积400-800mVKg的娃 酸盐水泥。
[0006] 进一步的，所述悬浮剂是纳米娃溶胶，固体含量为30-40%，颗粒尺寸10-40nm。
[0007] 进一步的，所述分散剂是蒙系、氨基横酸盐、聚駿酸系等表面活性剂。
[000引更进一步的，所述的调凝剂选自葡萄糖酸盐、=聚磯酸盐、巧樣酸盐或棚酸盐中的 任意一种。
[0009] 更进一步的，所述的调凝剂选自葡萄糖酸钢、=聚磯钢、巧樣酸钢或棚酸钢中的任 意一种。
[0010] 制备上述高分散高悬浮高渗透水泥浆的方法，将胶凝材料、水、分散剂和调凝剂投 入揽拌机中，揽拌成浆体，再将悬浮剂投入揽拌机中，揽拌或超声分散90秒-300秒；优选分 散方式为超声分散180秒。
[0011] 本发明实施时，可根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》值L/T5148-2012)，或 其他行业的灌浆施工技术规范，将本发明的高分散高悬浮水泥浆灌入透水通道和空隙中即 可。
[0012] 高分散高悬浮高渗透水泥浆的作用理念是；第一步，首先，向水下空腔中输送高分 散高悬浮稳定的水泥浆，水泥浆到达要求部位后，由于水泥浆高流动性和高渗透性可自行 流动、渗透到细小岩溶通道中，由于浆体的凝结、固化作用从而使孔道和缝隙被有效封堵。
[0013] 本发明高分散高悬浮高渗透水泥浆中泌水率表示悬浮时间内泌出的水量与总体 系质量的百分比，本发明中的娃溶胶不仅可W将细小的水泥颗粒悬浮、分散，另外，其中的 活性二氧化娃还可w与水泥发生二次水化反应w增强水化产物的强度，胶凝材料可w通过 高的悬浮性与分散性渗透到比较小的砂空隙与孔道中，W达到固化井下砂及孔道的目的。
[0014] 本发明与现有技术相比具有W下优点：
[0015] 1、本发明具有较高的流动性、高渗透、高悬浮稳定性，可在狭小过水通道中，依靠 自身流动性、渗透性布满通道，并能靠自身的粘聚性依附于通道壁，有效填塞满整个透水通 道。而且净浆拌合物的均匀性好、和易性好。在施工时，按照常规方法灌浆，即可渗透到连 通的狭小透水通道中，并且在透水通道中流动扩散后，达到固结，将井下细砂及岩石孔缝封 堵。
[0016] 2、本发明可W适用于包括水利水电工程、油田封堵、矿井填充、道路桥梁及工民建 等工程中应用于所出现的狭小透水通道、裂缝或空隙的灌浆，适应面积较广。
[0017] 3、水泥基封堵材料具有强度高、耐高温性能好、对于环境影响小的优点。
【附图说明】
[001引图1为悬浮剂渗量为5%时，机械分散3min，胶凝材料量变化对不同时间泌水率的 影响；
[0019] 图2为悬浮剂渗量为8%时，机械分散3min，胶凝材料量变化对不同时间泌水率的 影响；
[0020] 图3为悬浮剂渗量为10%时，机械分散3min，胶凝材料量变化对不同时间泌水率 的影响；
[0021] 图4为悬浮剂用量为8%时，超声分散5min对悬浮体系泌水率的影响；
[0022] 图5表示悬浮剂渗量8%时，超声分散时间对胶凝材料不同用量体系的稳定性影 响。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而 更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员 应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可W对本发明技术方案的细节和形式进行 修改或替换，但该些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
[0024] 实施例
[0025] 材料；胶凝材料是由强度等级不低于42. 5MPa，比表面积大于500目的娃酸盐水泥 组成；悬浮剂是纳米娃溶胶（所述纳米娃溶胶的理化学性能如表1所示），分散剂为蒙横酸 甲醒缩聚物（FDA);所述的调凝剂为S聚磯酸钢，各组分的质量分数如表2所示，其中，胶凝 材料和悬浮剂的含量为占总量的质量百分数，分散剂和调凝剂的含量为占胶凝材料的质量 百分数：
[0026] 表1娃溶胶的物理化学性能
[0027]
【主权项】
1. 一种高分散高悬浮高渗透水泥浆，其特征在于，所述水泥浆由胶凝材料、水、悬浮 剂、分散剂和调凝剂制成，其中，胶凝材料占总质量的5% -30%，悬浮剂用量占总质量的 3. 0% -10. 0%，分散剂的用量为胶凝材料质量的0. 3% -2. 0%，调凝剂的用量为胶凝材料 质量的〇. 3%。-1. 0%，水补足至100%。
2. 根据权利要求1所述的高分散高悬浮高渗透水泥浆，其特征在于，所述胶凝材料为 强度等级不低于42. 5MPa，比表面积400-800m2/Kg的硅酸盐水泥。
3. 根据权利要求1所述的高分散高悬浮高渗透水泥浆，其特征在于，所述悬浮剂是纳 米硅溶胶，固体含量为30-40%，颗粒尺寸10-4011111。
4. 根据权利要求1所述的高分散高悬浮高渗透水泥浆，其特征在于，所述分散剂选自 萘系、氨基磺酸盐或聚羧酸系表面活性剂。
5. 根据权利要求1所述的高分散高悬浮高渗透水泥浆，其特征在于，所述的调凝剂选 自葡萄糖酸盐、三聚磷酸盐、柠檬酸盐或硼酸盐中的任意一种。
6. 根据权利要求5所述的高分散高悬浮高渗透水泥浆，其特征在于，所述的调凝剂为 葡萄糖酸钠、三聚磷钠、柠檬酸钠或硼酸钠中的任意一种。
7. 制备如权利要求1-6任一项所述的高分散高悬浮高渗透水泥浆的方法，其特征在 于，步骤如下： 将胶凝材料、水、分散剂和调凝剂投入搅拌机中，搅拌成浆体，再将悬浮剂投入搅拌机 中，机械搅拌或超声分散90秒-300秒。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将悬浮剂投入搅拌机中，超声分散180秒。
【专利摘要】本发明涉及一种高分散高悬浮高渗透水泥浆及其制备方法，所述水泥浆由胶凝材料、水、悬浮剂、分散剂和调凝剂制成，其中，胶凝材料占总质量的5％-30％，悬浮剂占总质量的3.0％-10.0％，分散剂为胶凝材料质量的0.3％-2.0％，调凝剂为胶凝材料质量的0.3‰-1.0％，水补足至100％。制备方法为将胶凝材料、水、分散剂和调凝剂投入到搅拌机中，搅拌成浆体，再将悬浮剂投入搅拌机中，机械搅拌或超声分散90秒-300秒。本发明具有较高的流动性、高悬浮性、高分散性，可在狭小过水通道中，依靠自身流动性布满通道，并能靠自身的粘聚性依附于通道壁，浆体可渗透到更细小的孔隙中，有效填塞整个透水通道以及砂间的孔隙。
【IPC分类】C04B28-04, C04B28-00
【公开号】CN104724993
【申请号】CN201510121428
【发明人】张秀芝, 徐鹏, 辛爱渊, 王涛, 靳彦欣, 侯鹏坤, 周宗辉
【申请人】济南大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月19日