用于充填固井的水泥砂漿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鉆井法鑿井領(lǐng)域，具體地說涉及一種用于充填固井的水泥砂漿。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國鉆井法綜合鑿井綜合技術(shù)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。壁后充填固井是鉆井法鑿井 的最后一道工序，即在井壁與巖幫之間的環(huán)形空間內(nèi)填充膠結(jié)材料或非膠結(jié)材料，使整個(gè) 井壁能牢牢地固定在設(shè)計(jì)深度上，既不要在充填時(shí)上浮，也不要在下部開拓時(shí)下墜，而且還 要在可能范圍內(nèi)減少豎向摩擦力。我國鉆井法常用的壁后充填材料一般有兩種，一種是全 井采用水泥漿充填，該工藝簡單可靠，但水泥用量大，成本高；二是采用水泥漿與碎石子間 隔分段充填，分段充填節(jié)省了水泥用量，但碎石填充段充填質(zhì)量較差。150m以內(nèi)的井筒一般 采用全井水泥漿充填，深井多采用水泥漿與碎石間隔分段充填。
[0003] 隨著我國鉆井深度的逐漸加大和地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，由于采掘期間疏排水造成 固結(jié)壓縮沉降，從而對井壁產(chǎn)生豎向附加力，可能造成井筒的井壁被局部壓壞。壁后充填的 質(zhì)量是影響成井質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，充填材料的選擇尤為重要。作為常用的鉆井井壁壁 后充填材料，水泥漿比重一般為I. 65g/cm3~I. 75g/cm3,且充填材料的比重越大，置換泥漿 時(shí)的擴(kuò)散角就越大，充填質(zhì)量越好。但受流動性限制，在施工工藝上，水泥漿繼續(xù)增大比重， 會導(dǎo)致泵送困難，因此是不可行的。
[0004] 因此需要一種比重大、流動性好、填充質(zhì)量優(yōu)的充填固井材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種比重大、流動性好、填充質(zhì)量優(yōu)的用于充 填固井的水泥砂漿。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：用于充填固井的水泥砂漿，按 重量份，包括以下原料：水泥95~105、粉煤灰19~21、砂子145~155、水34~36,以及 占水泥、粉煤灰、砂子和水總重量1. 15~1. 25%的泵送劑。
[0007] 進(jìn)一步的，所述泵送劑，按重量份，包括以下原料：木質(zhì)素磺酸鈉60~80、十二烷 基硫酸鈉6~8、三萜皂苷11~15、蔗糖5~7。
[0008] 進(jìn)一步的，所述水泥為普通硅酸鹽水泥，所述粉煤灰為I級粉煤灰，所述砂子為細(xì) 度模數(shù)在2. 4~2. 8的黃砂。
[0009] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0010] 1.本發(fā)明用于充填固井的水泥砂漿的比重大于水泥漿的比重，因此其置換泥漿時(shí) 的擴(kuò)散角較大，充填質(zhì)量較好，而且比單獨(dú)采用水泥漿充填的成本低，同時(shí)本發(fā)明用于充填 固井的水泥砂漿的流動性也比較好，完全能夠滿足充填固井的流變性需求；
[0011] 2.本發(fā)明用于充填固井的水泥砂漿的強(qiáng)度、塌落度、擴(kuò)展度、結(jié)實(shí)率、流動時(shí)間、泌 水情況、新拌比重、強(qiáng)度等性能均符合要求，用于整個(gè)固井作業(yè)過程安全順利，水泥砂漿混 配容易，密度控制均勻，頂替順暢，無井漏發(fā)生，充填質(zhì)量優(yōu)良，實(shí)測充填結(jié)實(shí)率為97. 8%， 經(jīng)壁后充填質(zhì)量檢查，成井偏值48mm，偏斜率0. 102%。，有效圓直徑(66. 91m，符合充填固井 要求。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明用于充填固井的水泥砂漿在泵池內(nèi)攪拌60s后的狀態(tài)圖。
[0013] 圖2是泵送試驗(yàn)中?108mm管出口處本發(fā)明用于充填固井的水泥砂漿的流態(tài)圖。
[0014]圖3是本發(fā)明用于充填固井的水泥砂漿在地面上的擴(kuò)散狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0016] 本部分對本發(fā)明實(shí)驗(yàn)中所使用到的材料以及試驗(yàn)方法進(jìn)行一般性的描述。本領(lǐng)域 技術(shù)人員清楚，在下文中，如果未特別說明，本發(fā)明所用材料、設(shè)備和操作方法是本領(lǐng)域公 知的。以下實(shí)施例所使用的水泥為海螺牌P. O 42. 5普通硅酸鹽水泥、粉煤灰為淮南平圩電 廠生產(chǎn)的I級粉煤灰。
[0017] 實(shí)施例1
[0018] 用于充填固井的水泥砂漿，按重量份，包括以下原料：水泥100、粉煤灰20、砂子 150、水35. 2,以及占水泥、粉煤灰、砂子和水總重量1.2%的泵送劑；所述泵送劑，按重量 份，包括以下原料：木質(zhì)素磺酸鈉70、十二烷基硫酸鈉7、三萜皂苷13、蔗糖6;所述水泥為 普通硅酸鹽水泥，所述粉煤灰為I級粉煤灰，所述砂子為細(xì)度模數(shù)在2. 6的黃砂。
[0019] 實(shí)施例2
[0020] 用于充填固井的水泥砂漿，按重量份，包括以下原料：水泥95、粉煤灰19、砂子 145、水34,以及占水泥、粉煤灰、砂子和水總重量1. 15%的泵送劑；所述泵送劑，按重量份， 包括以下原料：木質(zhì)素磺酸鈉80、十二烷基硫酸鈉6、三萜皂苷15、蔗糖5;所述水泥為普通 硅酸鹽水泥，所述粉煤灰為I級粉煤灰，所述砂子為細(xì)度模數(shù)在2. 4的黃砂。
[0021] 實(shí)施例3
[0022]用于充填固井的水泥砂漿，按重量份，包括以下原料：水泥105、粉煤灰21、砂子 155、水36,以及占水泥、粉煤灰、砂子和水總重量1. 25%的泵送劑；所述泵送劑，按重量份， 包括以下原料：木質(zhì)素磺酸鈉60、十二烷基硫酸鈉8、三萜皂苷11、蔗糖7 ;所述水泥為普通 硅酸鹽水泥，所述粉煤灰為I級粉煤灰，所述砂子為細(xì)度模數(shù)在2. 8的黃砂。
[0023] 上述實(shí)施例1至實(shí)施例3的用于充填固井的水泥砂漿的混合攪拌按現(xiàn)有方法進(jìn) 行。
[0024] 實(shí)施例4
[0025]用于充填固井的水泥砂漿（以下簡稱水泥砂漿）的性能測試
[0026] 對實(shí)施例1至實(shí)施例3的水泥砂漿的初凝、終凝時(shí)間，新拌比重，塌落度，擴(kuò)展度， 結(jié)實(shí)率等性能進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)見表1-1和表1-2。
[0027]表1-1
[0028]
[0031] 從表1-1和表1-2可以看出，本發(fā)明水泥砂漿的強(qiáng)度、塌落度、擴(kuò)展度、結(jié)實(shí)率、流 動時(shí)間、泌水情況、新拌比重、強(qiáng)度等性能均符合要求，且其比重（2. 10~2. 3) g/cm3大于水 泥漿的比重（1.65g/cm3~1.75g/cm3)，而充填材料的比重越大，置換泥漿時(shí)的擴(kuò)散角就越 大，充填質(zhì)量越好。
[0032] 實(shí)施例5
[0033] 水泥砂漿的泵送試驗(yàn)
[0034] 試驗(yàn)設(shè)備為：1套HZS40攪拌站，1臺HBT60G混凝土輸送泵，4根? 125mm，L = 3m 的輸送栗專用管，維形管（①175 -①150mm、①150 -①125mm)各1根，①108X6mm外注 楽管累長55m。
[0035] 試驗(yàn)過程如下：
[0036] 1)HBT60G輸送泵的輸出口與錐形管連接，錐形管與? 12mm管連接，? 108mm管通 過法蘭盤變徑的方式與? 12mm管連接，? 108管之間用法蘭盤連接，管路總長約70m ;
[0037] 2)先泵送清水，檢查管路的密封和暢通并濕潤管路。按實(shí)施例1配比進(jìn)行配料攪 拌，經(jīng)過60s攪拌的水泥砂漿，如圖1所示；用塌落度筒測量水泥砂漿塌落度，3次測量結(jié) 果：270mm、270mm、285mm，取均值后水泥砂衆(zhòng)的塌落度值為275mm ;
[0038] 3)啟動HBT60G輸送泵，開始緩緩泵送水泥砂漿，3min后在? 108mm管出口處有水 泥砂漿流出，再經(jīng)2min的正常頻率（24次/min)泵送，此時(shí)輸送泵的泵送壓力勻速增長至 5MPa后停止增長，此時(shí)?108mm管出口處有水泥砂衆(zhòng)流動正常，如圖2所示；
[0039] 4)繼續(xù)攪拌水泥砂衆(zhòng)并泵送，HBT60G泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常，①108mm管中水泥砂衆(zhòng)正常向 前懦動，0108mm管出口處水泥砂衆(zhòng)量正常，如圖3所示；
[0040] 5)選取四個(gè)點(diǎn)用卷尺量取水泥砂漿的擴(kuò)散尺寸為5000mm~5500mm。
[0041] 結(jié)果表明，本發(fā)明水泥砂漿擴(kuò)散在地面上的擴(kuò)散程度達(dá)到了預(yù)期效果，滿足實(shí)際 施工對充填固井材料的流變性需求，泵送正常，可用于充填固井。
[0042] 實(shí)施例6
[0043] 水泥砂漿的充填固井試驗(yàn)
[0044]采用實(shí)施例1提供的水泥砂漿對信湖煤礦風(fēng)井共進(jìn)行9個(gè)段高的壁后充填固井， 歷時(shí)19天，充填高度為472m。各段高的充填過程及充填用量如表2所示。
[0045] 表2信湖煤礦風(fēng)井各段高壁后充填大比重水泥砂漿的量
[0046]
[0047] 信湖煤礦風(fēng)井9個(gè)段高的壁后充填固井取得了較好的效果，并且整個(gè)固井作業(yè)過 程安全順利，水泥砂漿混配容易，密度控制均勻，頂替順暢，無井漏發(fā)生，成井質(zhì)量優(yōu)良。實(shí) 測充填結(jié)實(shí)率為97. 8 %，經(jīng)壁后充填質(zhì)量檢查，成井偏值48mm，偏斜率0. 102%。，有效圓直 徑(66. 91m，符合設(shè)計(jì)要求。
[0048] 應(yīng)當(dāng)理解本文所述的例子和實(shí)施方式僅為了說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)它做出 各種修改或變化，在不脫離本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的情況下，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于充填固井的水泥砂漿，按重量份，包括以下原料：水泥95~105、粉煤灰19~ 21、砂子145~155、水34~36,以及占水泥、粉煤灰、砂子和水總重量1. 15~1. 25%的泵 送劑。2. 如權(quán)利要求1或2所述的用于充填固井的水泥砂漿，其特征在于，所述泵送劑，按重 量份，包括以下原料：木質(zhì)素磺酸鈉60~80、十二烷基硫酸鈉6~8、三萜皂苷11~15、蔗 糖5~7。3. 如權(quán)利要求1或2所述的用于充填固井的水泥砂漿，其特征在于：所述水泥為普通 硅酸鹽水泥，所述粉煤灰為I級粉煤灰，所述砂子為細(xì)度模數(shù)在2. 4~2. 8的黃砂。
【專利摘要】用于充填固井的水泥砂漿，按重量份，包括以下原料：水泥95～105、粉煤灰19～21、砂子145～155、水34～36，以及占水泥、粉煤灰、砂子和水總重量1.15～1.25％的泵送劑。本發(fā)明用于充填固井的水泥砂漿的比重大于水泥漿的比重，因此其置換泥漿時(shí)的擴(kuò)散角較大，充填質(zhì)量較好，而且比單獨(dú)采用水泥漿充填的成本低，同時(shí)本發(fā)明用于充填固井的水泥砂漿的流動性也比較好，完全能夠滿足充填固井的流變性需求；本發(fā)明用于充填固井的水泥砂漿的強(qiáng)度、塌落度、擴(kuò)展度、結(jié)實(shí)率、流動時(shí)間等性能均符合要求，用于整個(gè)固井作業(yè)過程安全順利，頂替順暢，無井漏發(fā)生，充填質(zhì)量優(yōu)良，實(shí)測充填結(jié)實(shí)率為97.8％，經(jīng)壁后充填質(zhì)量檢查，成井偏值48mm，偏斜率0.102‰，有效圓直徑Ф6.91m。
【IPC分類】C04B28/04
【公開號】CN104944866
【申請?zhí)枴緾N201510368826
【發(fā)明人】曹化春, 王宗金, 魏紅兵, 付新鵬, 亓燕秋
【申請人】中煤特殊鑿井有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月26日