[發明專利]一種水泥漿及其應用、泡沫水泥體系及其制備

在審

• 申請號: 201710701331.1
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN109400205A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 曾義金;肖京男;周仕明;丁士東;桑來玉;劉建
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C04B38/10
• 分類號: C04B38/10;C09K8/467;C04B28/00;C04B24/14
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉烽

本發明提供了一種水泥漿，包括：水泥、降失水劑、分散劑、發泡劑、穩泡劑、早強劑和水，其中，所述發泡劑包含蛋白質類發泡劑。本發明還提供基于所述水泥漿的泡沫水泥漿體系和所述水泥漿的應用方法。基于本發明提供的所述水泥漿填充氣泡，引入的氣泡穩定性更強，凝固后形成的泡沫水泥石強度更高、彈塑性更好。

技術領域

本發明涉及泡沫水泥技術領域，具體涉及一種適用于油田固井的水泥漿、基于該水泥漿的泡沫水泥體系及其制備方法和應用，還涉及由該水泥漿體系制備的泡沫水泥制品。

背景技術

泡沫水泥漿具有良好的防漏、防竄的能力，可壓縮性強，有利于保持泡沫水泥環的完整性。泡沫水泥漿以氣體(如空氣或氮氣等)作為減輕劑，通過在水泥漿中引入氣體，在發泡劑或穩泡劑的作用下，形成泡沫水泥漿。根據氣體產生方式不同，水泥漿的發泡可分為化學發泡與充氣發泡。充氣發泡，亦稱機械充氣法，指在普通水泥漿內通過機械方法充入任意設計量的氣體，并加入穩定劑，可通過在泡沫發生器中在水泥漿內形成均勻細小的泡沫。化學發泡，亦稱化學發氣法，即是在干水泥中摻入一定量的發泡劑，當水泥和水混合攪拌后，發泡劑與水泥中的某些化學成分起反應產生氣體，分布在水泥漿中，從而形成泡沫水泥。

分析兩種方法各自特點可知，機械充氣法可實現任意設計量的氣體充入，形成的泡沫均勻細小。化學發氣法施工簡便，但是發氣量較少，尤其是在液柱壓力超過10.0MPa的井內，這種泡沫水泥漿在井下很難大幅度降低水泥漿的密度。現在國內各個油田主要集中在對化學發氣泡沫水泥漿固井技術進行了充分的研究，但是化學發氣方法發氣量小，形成的泡沫水泥漿可調密度范圍小(>1.45g/cm³)，發氣物質會影響泡沫水泥漿凝固時間，固井質量得不到保證。機械充氣泡沫水泥漿固井技術由于設備復雜、對水泥漿性能要求高，在國內除了新疆火燒山油田曾經展開過研究以外，其他油田還未曾做過相關研究，至今還沒有形成一整套系列的機械充氣泡沫水泥固井工藝及施工配套技術。針對充氣發泡水泥，已有文獻報道的充氣發泡水泥體系的稠化時間較長，泡沫水泥石強度較低；同時，泡沫水泥漿的穩定性不能完全保證。在此背景下，進一步深入研究機械充氣泡沫水泥漿體系，以優化泡沫水泥漿的發泡性能和改進泡沫水泥石的性能將具有重要的工業開發意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水泥漿，該水泥漿經過充氣后用于油田固井施工中，可提高泡沫水泥凝結物的強度，改善水泥石的彈塑性。該水泥漿在經過充氣后可降低其密度，但不導致其泡沫水泥凝結物的強度或彈塑性的顯著下降。

本發明進一步的目的是提供所述水泥漿充氣后得到的泡沫水泥漿體系以及該體系經過凝固后產生的充氣泡沫水泥漿制品。

本發明的目的還在于提供所述水泥漿的應用方法，將該水泥漿在優化的條件下進行充氣，然后施用于例如油井中。通過將所述水泥漿進行所述充氣后，所述水泥漿密度下降，凝固后產生的充氣泡沫水泥凝結物具有良好的強度和彈塑性。

根據本發明的一個方面，提供一種水泥漿，包括：水泥、降失水劑、分散劑、發泡劑、穩泡劑、早強劑和水，其中，所述發泡劑包括蛋白質類發泡劑。

在本發明的水泥漿中，使用包含蛋白質類起泡劑的起泡劑。試驗發現，采用蛋白質類起泡劑對漿體的性能影響小，漿體的穩定性更高，且更易于漿體中形成細小而均勻的氣泡。

根據本發明的一些優選實施方式，所述蛋白質類發泡劑的含量基于所述水泥的重量計為1-3重量％，優選1.5-2.5重量％。具體地，在所述水泥漿中，所述蛋白質類發泡劑的含量基于所述水泥的重量計例如為1.5重量％、2重量％、2.5重量％或3重量％。上述含量范圍中的蛋白質類發泡劑既能夠使水泥漿產生合適量的氣泡，減小水泥漿密度，又能使固化后產生的水泥凝固物保持良好的抗壓強度，同時具備良好的彈塑性。