专利名称：一种防窜用水泥浆的制作方法
技术领域：
本发明涉及水泥浆技术领域，确切地说涉及一种改进的防窜用水泥浆，主要用于防气窜的油田固井工程，大坝工程及隧道工程。
背景技术：
流体窜流是工程施工中普遍遇到的问题，它包括气体窜流和水窜流。尤其是在油田深井、超深井、气井及隧道施工中，由于地层压力大、设计结构复杂，高压下，更容易发生流体窜流，使水泥石胶结强度降低，影响工程质量。国外开发的泡沫水泥浆体系、膨胀水泥浆体系、聚合物胶乳水泥浆体系都已经在固井及隧道工程中得到应用，特别是聚合物胶乳水泥浆体系自1958年应用以来，被称为最佳防气窜水泥体系，能有效地控制气窜。如公开号为CN1425627，
公开日为2003年6月25日的中国专利文献公开了一种油田钻井固井技术深井固井领域所用的高温防窜胶乳水泥外加剂。解决了水泥浆防窜性能差、油气层损害严重、固井质量差的问题。其特征在于各成分及配比按重量份如下丁二烯一苯乙烯5 25份、磷酸盐0. 3 2份、磷酸酯0. 05 0. 2份、磺酸盐0. 5 1份及水 71. 8 94. 15份。具有抗高温、低失水、直角胶凝、低渗透率、流变性好的特点，能够满足深井高温条件下固井施工的要求，深井高温条件下防窜性能好、固井质量好、有利于油气层保护，提高勘探开发的效果，延长油井使用寿命，值得推广使用。但以上述专利文献为代表的现有技术，仍然存在以下不足之处
1、丁二烯一苯乙烯常温下主要以液态的方式存在，是油田固井用液态胶乳的典型产品。它不能直接与水泥混合为产品进行销售，若采取双组份的销售模式，一来增加了产品的包装成本，二来在运输和现场混拌上也不太方便；
2、通过现有技术制得的液态胶乳，其固含量仅能做到50%左右，而聚合物胶乳粉的固含量往往高达95%，若需达到相近的防窜效果，液态胶乳的加量远大于聚合物胶乳粉，相当于增大了水泥混拌的水灰比，不仅会降低水泥石的抗压强度，对水泥浆的密度，流动度以及稠化时间都会造成波动；
3、液态胶乳由于有水的存在，胶乳在水中已经形成了具有一定聚合度的高分子链，而水泥的混拌是采用高速搅拌设备搅拌至均勻，在搅拌的过程中，高分子链可能会被打断，高速搅拌设备会破坏胶乳的防窜效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种防窜用水泥浆，采用本发明所说的防窜用水泥浆，由于使用的聚合物胶乳粉为固态，遇水前分子聚合程度有限，在加水与水泥混拌时，分子链才开始形成，高速搅拌设备对高分子链的破坏很小，且分子后期持续聚合，在水泥石内部形成膜结构，从而增强了防窜性能。能够解决使用液态胶乳防窜性能被现有高速搅拌设备所破坏的技术问题，并降低了水泥石的脆度系数和弹性模量，能有效提高固井质量、防止流体窜流，同时解决了使用液态聚合物胶乳所带来的问题，在施工现场只需加入水拌合即可，配制、储存、运输和使用都非常方便，既简化了施工过程，又降低了成本，具有广阔的应用前景。本发明是通过采用下述技术方案实现的
一种防窜用水泥浆，其特征在于以重量百分比计其组分包括
水泥基体(90 95) % ；
聚合物胶乳粉(1 8) %；
减阻剂(0.1 0.7) % ；
降失水剂(0.3 3. 5) % ；
水泥消泡剂(0.1 1.5) % ；
调凝剂(0.05 3. 5)%。所述水泥浆固化为水泥石后，水泥石内部孔隙间形成膜结构，水泥石的脆度系数小于4。所述的水泥基体为常规油井水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、通用硅酸盐水泥、低热微膨胀水泥中的一种与无机活性矿粉的任意组合。所述的无机活性矿粉是指硅灰石粉、沸石粉和粉煤灰中的一种或两种以上的任意比例组合。所述的聚合物胶乳粉为聚醋酸乙烯、聚苯乙烯-丁二烯、聚苯乙烯一丙烯酸丁酯或聚丙烯酸酯粉末中的一种或几种的任意组合。所述的减阻剂是指磺化丙酮-甲醛缩合物减阻剂或者奈系减阻剂。所述的降失水剂是指丙烯酰胺共聚物降失水剂或纤维素类降失水剂的一种。所述的水泥消泡剂为有机硅类消泡剂或磷酸酯类消泡剂的一种。所述的调凝剂为早强剂或缓凝剂中的一种。所述的早强剂为氯盐早强剂、硫酸盐早强剂、硝酸盐或亚硝酸盐早强剂中的一种。所述的缓凝剂为柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种。与现有技术相比，本发明的有益效果表现在
一、与背景技术中所说的CN1425627专利文献为代表的现有技术相比，本发明由于使用的聚合物胶乳粉为固态，遇水前分子聚合程度有限，在加水与水泥混拌时，分子链才开始形成，高速搅拌设备对高分子链的破坏很小，且后期持续聚合，在水泥石内部形成膜结构， 增强防窜性能，能够解决使用液态胶乳防窜性能被现有高速搅拌设备所破坏的技术问题， 并降低了水泥石的脆度系数和弹性模量，能有效提高固井质量、防止流体窜流，同时解决了使用液态聚合物胶乳所带来的问题，在施工现场只需加入水拌合即可，配制、储存、运输和使用都非常方便，既简化了施工过程，又降低了成本，具有广阔的应用前景。二、除此之外，本发明还具有如下技术效果
1、本发明在水泥浆体系中加入了聚合物胶乳粉后，导致在水泥石的固化过程中，内部空隙与空隙之间由原本的通路变为断路，因为胶乳粉遇水溶解，聚合物高分子在水泥石内部形成了膜结构，阻断了流体窜流的路线。
2、采用本组分形成的水泥石的脆度系数小于4，与普通油井水泥相比，极大的降低了水泥石脆度系数，同时由于脆度系数偏小，导致固井水泥环弹性模量降低，可以改善射孔时水泥石的破碎程度，达到更好的固井的目的。3、由于高分子材料(聚合物胶乳粉)的加入，该水泥浆体系在搅拌过程中极易起泡，气泡的存在会极大的影降低工程质量，所以我们选择加入消泡剂，降低聚合物高分子胶乳粉加入后的负面影响。4、本发明为单组分体系，解决了使用液态聚合物胶乳所带来的问题，在施工现场只需加入水即可，配制、储存、运输和使用都非常方便，既简化了施工过程，又降低了成本， 具有广阔的应用前景。
具体实施例方式按照GB 10238-2005对胶乳水泥进行性能评价。对比例1
按水灰比0. 44，磺化丙酮-甲醛缩合物0. 3%，丙烯酰胺共聚物降失水剂1. 2%，有机硅类消泡剂1%，葡萄糖酸钠0. 05%，水泥600g的原料拌合在一起，观察胶乳水泥浆的稳定性，并测定水泥浆的相关性能，结果见表1。对比例2:
按水灰比0. 44，丁苯胶乳(液态，固含量50 % ) 5 %，磺化丙酮-甲醛缩合物0.3%， 丙烯酰胺共聚物降失水剂1.2%，有机硅类消泡剂1%，葡萄糖酸钠0.05%，水泥600g的原料拌合在一起，观察胶乳水泥浆的稳定性，并测定水泥浆的相关性能，结果见表1。实施例1
按水灰比0. 44，聚醋酸乙烯胶乳粉2.5%，磺化丙酮-甲醛缩合物0.3%，丙烯酰胺共聚物降失水剂1. 2%，磷酸酯类消泡剂1%，葡萄糖酸钠0. 05%，水泥600g的原料拌合在一起， 观察胶乳水泥浆的稳定性，并测定水泥浆的相关性能，结果见表1。 实施例2
按水灰比0. 44，聚苯乙烯-丙烯酸丁酯胶乳粉2.5%，磺化丙酮-甲醛缩合物0. 3 %，丙烯酰胺共聚物降失水剂1.2%，有机硅类消泡剂1%，葡萄糖酸钠0.05%，水泥600g的原料拌合在一起，观察胶乳水泥浆的稳定性，并测定水泥浆的相关性能，结果见表1。. 实施例3
按水灰比0. 44，三元共聚聚醋酸乙烯、聚苯乙烯-丙烯酸丁酯、聚丙烯酸酯胶乳粉 2. 5 %，磺化丙酮-甲醛缩合物0. 3%，丙烯酰胺共聚物降失水剂1. 2 %，有机硅类消泡剂1%， 葡萄糖酸钠0. 05%，水泥600g的原料拌合在一起，观察胶乳水泥浆的稳定性，并测定水泥浆的相关性能，结果见表1。表1
权利要求
1.一种防窜用水泥浆，其特征在于以重量百分比计其组分包括水泥基体(90 95) % ；聚合物胶乳粉(1 8) %；减阻剂(0.1 0.7) % ；降失水剂(0.3 3. 5) % ；水泥消泡剂(0.1 1.5) % ；调凝剂(0.05 3. 5)%。
2.根据权利要求1所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述水泥浆固化为水泥石后，水泥石内部孔隙间形成膜结构，水泥石的脆度系数小于4。
3.根据权利要求1所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述的水泥基体为常规油井水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、通用硅酸盐水泥、低热微膨胀水泥中的一种与无机活性矿粉的任意组合。
4.根据权利要求3所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述的无机活性矿粉是指硅灰石粉、沸石粉和粉煤灰中的一种或两种以上的任意比例组合。
5.根据权利要求1所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述的聚合物胶乳粉为聚醋酸乙烯、聚苯乙烯-丁二烯、聚苯乙烯一丙烯酸丁酯或聚丙烯酸酯粉末中的一种或几种的任意组合。
6.根据权利要求1所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述的降失水剂是指丙烯酰胺共聚物降失水剂或纤维素类降失水剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述的水泥消泡剂为有机硅类消泡剂或磷酸酯类消泡剂的一种。
8.根据权利要求1所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述的调凝剂为早强剂或缓凝剂中的一种。
9.根据权利要求8所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述的早强剂为氯盐早强齐U、硫酸盐早强剂、硝酸盐或亚硝酸盐早强剂中的一种。
10.根据权利要求8所述的一种防窜用水泥浆，其特征在于所述的缓凝剂为柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种。
全文摘要
本发明一种防窜用水泥浆，涉及水泥浆技术领域，其配料质量组成为水泥基体(90～95)%、聚合物胶乳粉(1～8)%、减阻剂(0.1～0.7)%、降失水剂(0.3～3.5)%、水泥消泡剂(0.1～1.5)%和调凝剂(0.05～3.5)%。本发明为单组分体系，胶乳粉的加入降低了水泥石的脆度系数和弹性模量，能有效提高固井质量、防止流体窜流，同时解决了使用液态聚合物胶乳所带来的问题，在施工现场只需加入水拌合即可，配制、储存、运输和使用都非常方便，既简化了施工过程，又降低了成本，具有广阔的应用前景。
文档编号C09K8/493GK102492404SQ201110414618
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者曾雪玲, 阳运霞, 黎茜 申请人:四川嘉华企业(集团)股份有限公司