專利名稱：：一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于無機非金屬材料及油氣田鉆井固井
技術領域：
，涉及一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法。
背景技術：
：隨著我國石油上業(yè)科技的不斷進步及對石油資源需求的日益突出，對開發(fā)油氣藏(低壓低滲透、易漏失地層等)及其對儲層保護要求越來越得到了高度的重視，最大限度地挖掘地層產能的作用、發(fā)揮其最大的采收潛力是石油上作者一自努力的口標，也是石油上業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略口標之一。粉煤灰低密度水泥漿體系就是為了適應多種復雜油氣固井需求而產生的一類特殊水泥漿體系。由于其漿體密度比常規(guī)水泥密度低(用正常水灰比配置出的純水泥漿的密度均大于1.8g/cm3)，因此，其對于易漏失低壓地層、深井長封固或全井封固、欠平衡鉆井、近平衡或平衡固井等特殊井的固井施上具有良好的適用性，其不但能夠以較低的液柱壓力作用于地層，避免造成水泥漿注替過程中發(fā)生漏失，同時由于其低密度的特殊性能進一步為實現平衡壓力固井提供了條件，對于實現減少注水泥施上及其水泥漿候凝過程對產層的污染提供了可靠的技術途徑。目前粉煤灰低密度水泥應用的研究，主要集中在通過激發(fā)粉煤灰本身活性來提高水泥石的早期強度，以及進一步降低粉煤灰混合材水泥衆(zhòng)的密度方面。在提高粉煤灰低密度水泥漿的早期強度方面，主要是加入以氯化鈣或硫酸鈣等為主的激活劑促使水泥漿的早期強度達到要求，但是氯離子和硫酸根的加入會侵蝕水泥漿所形成的水泥石結構，造成水泥漿體系不穩(wěn)定，稠化時間長，強度低，游離水大等弱點以及水泥石抗腐蝕性能下降。謝承斌等在發(fā)明專利"固井用低溫防竄水泥漿"(公開號CN101126018A)以硫酸鈣為主要成分作為早強劑。另外粉煤灰是一種常用的低密度水泥外摻料，人造火山灰材料，原料來源廣，價格低廉，其密度一般為1.9~2.4g/cm3，其漿體密度自始至終都能保持穩(wěn)定，但常用的粉煤灰漿體密度一般只能降到1.5g/cm3左右，而實際應用的密度范圍大約在1.51.8g/cm3。隨著石油勘探開采的深入，固井遇到越來越多的復雜井和疑難井，需要進一步降低、粉煤灰混合材水泥漿的密度才能擴大其使用范圍但隨之而來的就是體系中膠凝相所占比例下降，體系的水固比增加等問題。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為了克服現有的依靠外加激活劑提高粉煤灰低密度水泥槳的早期強度的缺陷，以及粉煤灰水泥漿的密度范圍較窄的缺點，提供一種不依賴早強劑，密度范圍1.3-1.8g/cm3的粉煤灰水泥漿制備方法。一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法，其特征在于100重量份硅酸鹽固井水泥，50-200重量份水，50-150重量份粉煤灰，l-20重量份分散劑，l-20重量份降失水劑，5-50重量份流變調節(jié)劑，l-10重量份緩凝劑，0-5重量份消泡劑。按比例混合后，球磨l-30分鐘后及得漿體，并按照API規(guī)范測試各種性能。所述粉煤灰為GB1596-2005規(guī)定的C級和F級粉煤灰；所述流變調節(jié)劑為微硅粉；所述球磨為攪拌球磨或振動球磨。球磨后，粉煤灰的顆粒細化，得到大小不同的碎粒，粉碎粗大多孔的玻璃體，解除玻璃體間的顆粒粘結，破壞了阻礙粉煤灰火山灰效應的顆粒表層堅硬密實的玻璃質外殼，表面缺陷增多，增加參與火山灰效應的表面，有利于(^2+滲透和玻璃體中硅、鋁溶解，使顆粒表面無序度增加，從而提高粉煤灰的水化活性。從微觀角度講，粉磨能促使粉煤灰顆粒原生晶格發(fā)生畸形、破壞，切斷網絡中Si-O鍵和Al-O鍵，生成活性高的原子基團和帶電荷的斷面，提高結構不規(guī)則和缺陷程度，增大活性。從能量角度講，粉磨能提高粉煤灰顆粒的化學能，增加其化學不穩(wěn)定性，使活性增加。經過細磨的粉煤灰顆粒，其表面層的玻璃態(tài)薄膜受到磨損破壞，形成表面缺陷，加快了可溶性Si02和Al203的溶出，有利于外部離子的侵入，加快粉煤灰的化學反應速度。由于粉煤灰能與水泥水化時析出的游離石灰反應生成穩(wěn)定的低鈣硅酸水化產物，提高水泥石的強度和密度，從而避免水泥中游離石灰水或者二氧化碳的侵析形成空隙，進而防止含鹽地下水進入水泥與含鋁水化物反應，引起水泥的腐蝕和破壞，因此粉煤灰低密度水泥不僅比其他低密度水泥具有較高的強度，而且具有較好的抗?jié)B透性和抗硫酸鹽腐蝕能力。本發(fā)明與現有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益結果1，目前水泥漿的制備普遍使用恒速瓦楞攪拌機來攪拌，該粉煤灰低密蘇水泥槳使用的攪拌方法是球磨法，球磨l-30分鐘后，該水泥漿的漿體均勻，粒度分布區(qū)域正態(tài)分布；2，該粉煤灰低密度水泥漿的漿體密度可控制在1.3-1.8g/cm3;3，該粉煤灰低密度水泥漿在20-20(TC之間，都表現出良好的應用性能，早期抗壓強度均可在24小時后達到12MPa以上；4，該粉煤灰低密度水泥漿硬化后形成的水泥石表觀無收縮，具有較好的抗?jié)B透性和抗硫酸鹽腐蝕能力。具體實施方式實例l100重量份硅酸鹽固井水泥，170重量份水，130重量份粉煤灰，6重量份分散劑，15重量份降失水劑，20重量份流變調節(jié)劑，2重量份緩凝劑，l重量份消泡劑。按比例混合后，攪拌磨制20分鐘后及得漿體，并按照API規(guī)范測試各種性能。(測試結果見表l)實例2100重量份硅酸鹽固井水泥，160重量份水，IIO重量份粉煤灰，6重量份分散劑，10重量份降失水劑，40重量份流變調節(jié)劑，1重量份緩凝劑，0.5重量份消泡劑。按比例混合后，振動磨制15分鐘后及得漿體，并按照API規(guī)范測試各種性能。(測試結果見表l)實例3100重量份硅酸鹽固井水泥，147重量份水，100重量份粉煤灰，8量份分散劑，6重量份降失水劑，30重量份流變調節(jié)劑，2重量份緩凝劑，0.5重量份消泡劑。按比例混合后，攪拌磨制10分鐘后及得漿體，并按照API規(guī)范測試各種性能。(測試結果見表l)實例4100重量份硅酸鹽固井水泥，128重量份水，80重量份粉煤灰，10重量份分散劑，4重量份降失水劑，20重量份流變調節(jié)劑，2重量份緩凝劑，l重量份消泡劑。按比例混合后，攪拌磨制2分鐘后及得漿體，并按照API規(guī)范測試各種性能。(測試結果見表1)表1一種粉煤灰低密度水泥漿的性能測試結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法，其特征在于100重量份硅酸鹽固井水泥，50-200重量份水，50-150重量份粉煤灰，1-20重量份分散劑，1-20重量份降失水劑，5-50重量份流變調節(jié)劑，1-10重量份緩凝劑，0-5重量份消泡劑。按不同比例混合后，球磨1-30分鐘后及得不同密度的水泥漿體2、圍如權利要求1所述的一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法，其特征在于粉煤灰為GB1596-2005規(guī)定的C級和F級粉煤灰,3、圍如權利要求1所述的一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法，其特征在于球磨為攪拌球磨或振動l4、如權利要求1所述的一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法，其特征在于流變調節(jié)劑為微硅粉,5、曙如權利要求1所述的一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法，其特征在于不同密度的水泥漿體范圍為1.3-1.8g/cm3。全文摘要一種粉煤灰低密度水泥漿的制備方法，其組分為硅酸鹽固井水泥，水，粉煤灰，分散劑，降失水劑，流變調節(jié)劑，緩凝劑，消泡劑。按比例混合并采用球磨一定時將后及得不同密度的水泥漿體；該水泥漿漿體系穩(wěn)定，稠化時間可調，游離水少；采用球磨方法，使粉煤灰低密度水泥漿在不使用早強劑的前提下，可以達到工程要求的早期強度，同時使煤灰低密度水泥漿硬化后形成的水泥石表觀無收縮，具有較好的抗?jié)B透性和抗硫酸鹽腐蝕能力。文檔編號C04B28/00GK101376580SQ20081004613公開日2009年3月4日申請日期2008年9月24日優(yōu)先權日2008年9月24日發(fā)明者程小偉,郭小陽申請人:西南石油大學