[發明專利]一種液體纖維增韌材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810403008.0
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108706918B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 許明標;王曉亮;周福新;胡順;張敏;劉衍前;張衛平
• 申請（專利權）人: 長江大學;中石化江漢石油工程有限公司鉆井一公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B26/28;C09K8/467
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種液體纖維增韌材料及其制備方法和應用。本發明提供的液體纖維增韌材料，按質量份數計，包括以下組分：水91～100份，懸浮增粘劑0.2～1.5份，分散劑3～5份，殺菌劑0.2～0.8份，碳纖維4.5～6份。本發明以碳纖維作為增強纖維，與懸浮增粘劑、分散劑、殺菌劑和水配合后具有良好的水分散性，能均勻分散于配漿水中，可用于固井水泥漿的增韌與防漏堵漏作業。實驗結果表明，本發明提供的液體纖維增韌材料易于分散；制備得到的水泥石的抗拉強度可達22.6MPa，沖擊功可達2.66KJ/m²，彈性模量可達4.1Gpa，抗折強度可達4.09Mpa。

技術領域

本發明涉及固井技術領域，特別涉及一種液體纖維增韌材料及其制備方法和應用。

背景技術

20世紀60年代以來，纖維增強水泥及復合材料在油氣井固井工作中取得了廣泛的應用，對改善工作質量和提高長久耐久性發揮了很好的作用，在水泥漿體系中加入纖維材料，其主要目的在于提高水泥石的強度和韌性。而纖維在水泥漿中的分散程度不同，形成的水泥石的強度也不同，纖維分散越均勻，其水泥石的強度就越大，水泥石的壽命就越長，水泥石所獲得的性能也越好。近年來關于纖維水泥漿體系的研究主要集中在纖維的選材和纖維的長短兩個方面，忽略了纖維材料與水泥基質的膠結問題。

在國外，20世紀50年代后期至60年代初，前蘇聯皮留科維奇探索用無堿玻璃纖維增強石膏礬土水泥砂漿，但因為玻璃纖維受到水泥水化物的侵蝕最終失去增強效果而未能獲得成功。1963年，美國Romualdi首次發表了纖維阻礙機理，促進石棉網纖維增強混凝土的開發，鑒于石棉網中所含有的微細纖維有害人體，從80年代開始，若干發達國家相繼限制了或者停止了石棉網纖維增強水泥的應用，從而推廣了無石棉纖維增強水泥制品的研制和開發。無石棉纖維增強水泥在水泥漿中加入無石棉纖維等材料，使水泥漿具有一定的韌性。

但是石棉纖維為固體纖維，操作仍舊存在諸多問題：1)固體纖維現場混拌難度較大，和水泥干混容易堵塞管線，放在水泥漿中濕混，存在分散不均，容易堵塞混漿撬上水管線的問題；2)纖維較難在水泥石中均勻分散，不能有效改善水泥石的力學性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種液體纖維增韌材料及其制備方法和應用。本發明提供的液體纖維增韌材料易于分散，且能夠顯著改善水泥石的力學性能。

本發明提供了一種液體纖維增韌材料，按質量份數計，包括以下組分：水91～100份，懸浮增粘劑0.2～1.5份，分散劑3～5份，殺菌劑0.2～0.8份，碳纖維4.5～6份。

優選的，所述液體纖維增韌材料包括以下組分：水92～95份，懸浮增粘劑0.5～1份，分散劑3.5～4.5份，殺菌劑0.3～0.5份，碳纖維5～5.5份。

優選的，所述懸浮增粘劑包括改性鋰蒙脫石、HXC改性黃原膠和HEC羥乙基纖維素中的一種或多種。

優選的，所述分散劑包括甲醛丙酮縮聚物、密胺型磺酸化縮聚物和聚羧酸鹽中的一種或多種。

優選的，所述殺菌劑包括異噻唑啉酮、氯酚類殺菌劑和季銨鹽類殺菌劑中的一種或多種。

優選的，所述碳纖維包括長度為1mm的碳纖維和長度為1.5mm的碳纖維。

優選的，所述長度為1mm的碳纖維和長度為1.5mm的碳纖維的質量比為(2.5～3.5):1。

優選的，所述碳纖維的單絲直徑為20～35D。

本發明還提供了上述技術方案所述液體纖維增韌材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將水與懸浮增粘劑、分散劑和殺菌劑混合，得到混合溶液；

(2)將所述步驟(1)得到的混合溶液與碳纖維混合后磨制，得到液體纖維增韌材料。