CN106318354B - 一种降脆增韧材料及其制备方法和由其制备的水泥浆 - Google Patents
一种降脆增韧材料及其制备方法和由其制备的水泥浆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106318354B CN106318354B CN201510340580.3A CN201510340580A CN106318354B CN 106318354 B CN106318354 B CN 106318354B CN 201510340580 A CN201510340580 A CN 201510340580A CN 106318354 B CN106318354 B CN 106318354B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cement
- shell
- composite particles
- crisp
- flyash
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000003129 oil well Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 16
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 7
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 6
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 5
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 20
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 20
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 15
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 10
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 7
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 201000005488 Capillary Leak Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 208000031932 Systemic capillary leak syndrome Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000010148 water-pollination Effects 0.000 description 1
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
- C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
- C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
- C09K8/487—Fluid loss control additives; Additives for reducing or preventing circulation loss
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明涉及一种油井水泥石降脆增韧材料,其特征在于,所述材料是以600‑1000目数的粉煤灰球形颗粒作为核、以粒径在0.8‑1.2μm的范围内的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳的核壳结构的复合颗粒,并且所述核壳结构的复合颗粒的壳厚度为1.5‑3μm。本发明还涉及所述材料的制备方法以及由该材料制备的水泥浆。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料,尤其涉及一种油井领域的材料。本发明还涉及所述材料的制备方法以及由该材料制备的水泥浆。
背景技术
水泥环是保证井筒内环空密封的关键因素。射孔完井时水泥环受到较大的冲击荷载,为了稳产、增产,各油田都相继进行注水、压裂、酸化等增产措施,不同的作业过程必然会引起井下套管和水泥环受力状态的改变。常规油井水泥浆体系形成的水泥石是脆性材料,形变能力较差,韧性低,容易导致水泥环受损,在油井后期生产或作业过程出现裂纹或者微环隙,从而使得水泥环失去密封能力,影响后期生产。同时后期生产过程中,由于井下温度、套管内压力的变化,引起水泥环应力状态发生变化,因常规水泥石的缺点易导致水泥环受损而产生裂纹及其进一步的扩展,造成地下油气水层之间的窜流和套管的腐蚀破坏,严重时导致油气井报废。在本领域中,水泥石的韧性的提高、水泥石的脆性的降低通常以弹性模量的降低表征;而水泥石强度以抗压强度表征。
因此,本领域急需开发一种新型的油井水泥石降脆增韧材料,既能提高水泥石的韧性,降低水泥石的脆性,同时又不会大幅降低的水泥石的强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的油井水泥石降脆增韧材料,其既能提高水泥石的韧性,降低水泥石的脆性,同时又不会大幅降低的水泥石的强度,以解决现有技术中存在的问题。
为了实现前述目的,本发明提供了一种油井水泥石降脆增韧材料,其特征在于,所述材料是以600-1000目数的粉煤灰球形颗粒作为核、以粒径在0.8-1.2μm的范围内的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳的核壳结构的复合颗粒,并且所述核壳结构的复合颗粒的壳厚度为1.5-3μm。
本发明的发明人意外地发现,将上述降脆增韧颗粒材料加入到油井水泥浆体系中时,具有本发明的所述核壳结构的复合颗粒的壳厚度的本发明的复合颗粒能均匀分布并填充于水泥颗粒间;水泥浆凝固硬化后,降脆增韧颗粒材料填充于水泥石中的骨架颗粒之间。当水泥石受荷载作用时,水泥石体系中的骨架结构,在水泥石破碎前是冲击力的传递介质,由于骨架结构之间填充了降脆增韧颗粒,所以骨架结构将冲击力传递到降脆增韧体颗粒之上,继而弹性颗粒吸收部分的能量产生一定的缓冲作用,从而提高水泥石的变形能力和抗冲击韧性,破坏时由普通油井水泥石的脆性破坏转变为塑性破坏。因此,降脆增韧颗粒填充水泥水化所形成的骨架的间隙,通过颗粒“止裂增韧”作用约束微裂缝的产生和扩展,同时形成吸收应变能的结构形变中心,从而降低油井水泥石的脆性和提高抗冲击韧性。因此掺有本发明的降脆增韧材料的水泥浆体系形成的固井水泥环具有较好的形变能力和抗冲击韧性,可减小井下作业及环境条件作用对水泥环的损伤。
在本发明的一个优选的实施方式中,所述材料以800目数的粉煤灰球形颗粒作为核。
在本发明的一个优选的实施方式中,所述材料以粒径为1μm的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳。
在本发明的一个优选的实施方式中,所述核壳结构的复合颗粒的壳厚度为2μm。
在本发明的一个优选的实施方式中,所述粉煤灰球形颗粒选自于燃煤电厂从煤燃烧后的烟气中收捕下来的粉煤灰颗粒。
在本发明的一个优选的实施方式中,所述高分子聚合物选自聚合物微粒分散于水中形成的胶体乳液的形式。
在本发明的一个优选的实施方式中,所述材料是通过喷雾干燥技术制得的。
本发明的又一个目的在于,提供一种油井水泥浆,其特征在于,包含上述的油井水泥石降脆增韧材料。在本发明的一个优选的实施方式中,“包含上述的油井水泥石降脆增韧材料”可以理解为“掺有上述的油井水泥石降脆增韧材料”。
包含本发明的降脆增韧材料的本发明的油井水泥浆与油井水泥及外加剂有较好的相容性。
水泥浆的稳定性可以以析水量和上下密度差表征。在本发明的一个优选的实施方式中,在40-140℃,60MPa条件下,所述水泥浆的密度为1.65-2.25g/cm3,水泥浆的流动度大于18cm,析水量小于0.5%、上下密度差小于0.02g/cm3。
在本发明的一个优选的实施方式中,在养护24-96小时、优选48小时后,所述水泥浆中的水泥石的弹性模量在6-9GPa的范围内,水泥石抗压强度大于14MPa。
本发明的另一个目的在于,提供上述材料的制备方法,包括如下步骤:
以600-1000目数、优选800目数的粉煤灰球形颗粒为核,以粒径在0.8-1.2μm的范围内、优选为1μm的高分子聚合物为表面包覆的弹性体为壳,通过喷雾干燥技术,在刚性固体颗粒粉煤灰表面包覆乳胶等高分子聚合物,制备得到核壳结构的复合颗粒,所述复合颗粒的壳厚度优选为1.5-3.0μm、更优选为2μm。
本发明的上述材料的制备方法带来了如下有益效果:
(1)与缓凝剂配伍性好,掺入后不影响缓凝剂的作用和水泥的稠化时间;
(2)与降失水剂配伍性好,掺入后不增加水泥浆的失水量;
(3)掺入后,油井水泥浆性能稳定,析水量及稳定性满足施工要求。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明的降脆增韧材料经过表面处理后亲水性较好,配浆容易;
(2)本发明的降脆增韧材料与各种外加剂配伍性好,油井水泥浆性能稳定,满足高温固井施工要求;
(3)当油井水泥浆中加入适量的本发明的降脆增韧材料时,对硬化后的油井水泥石抗压强度影响较小,但提高了水泥石抗折强度,降低了水泥石的弹性模量;本发明的降脆增韧材料有效降低了固井水泥石的脆性,提高了抗冲击荷载韧性并保持满足要求抗压强度;
(4)相对胶乳油井水泥浆体系价格低廉,节约了成本;
(5)由本发明的耐高温固井水泥浆降脆增韧材料配制的固井水泥浆凝结硬化后形成的水泥石,不仅提高了抗折强度和抗冲击韧性,而且降低了弹性模量,改善了水泥石的脆性,提高其受力后的变形能力,满足高温高压气井固井需求,尤其适合于当前高产气井及页岩油气井中的应用。
附图说明
图1.本发明的油井水泥石降脆增韧材料的原材料的扫描电子显微镜图。其中,粒径大小不等约为10μm的球形颗粒为粉煤灰,即为核壳结构的“核”原材料,粒径约为1μm的球形颗粒为高分子聚合物,为核壳结构的“壳”材料。
图2.本发明的油井水泥石降脆增韧材料的核壳结构的复合颗粒扫描电子显微镜图。其中,粉煤灰核表面包裹有小颗粒的高分子聚合物。
具体实施方式
以下结合非限制性的具体实施例来对本发明进行进一步的说明。
在下列实施例中使用的水泥是嘉华G级油井水泥,购自四川嘉华水泥厂。降滤失剂型号是DZJ-Y,分散剂型号是DZS,缓凝剂是DZH-2,消泡剂是DZX-1,加重剂是赤铁矿粉,纳米硅液型号是SCLS,以上外加剂均来自德州大陆架石油工程技术有限公司。高温温定剂是硅粉,来自凤阳光明工业材料有限公司,水采用北京地区的自来水。
实施例1
以800目数的粉煤灰球形颗粒为“核”,以粒径为1μm的高分子聚合物为表面包覆的弹性体为“壳”,通过喷雾干燥技术,在刚性固体颗粒粉煤灰表面包覆乳胶等高分子聚合物,制备的壳厚度为2μm的核壳结构的复合颗粒。
分别对本发明的油井水泥石降脆增韧材料的原材料和制成的本发明的油井水泥石降脆增韧材料的核壳结构的复合颗粒进行扫描电子显微镜,扫描电子显微镜图分别见图1和图2。
对比例1
采用油井水泥(嘉华G级)100份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,水41份,消泡剂0.2份,配置出密度为1.90g/cm3油井水泥浆体系,80℃和20MPa环境下养护48小时,测试弹性模量为11.5GPa,泊松比为0.19,抗压强度为36.5MPa,抗拉强度为2.9MPa。
实施例2
采用油井水泥(嘉华G级)92份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,水41份,消泡剂0.2份,上述实施例1制备的降脆增韧材料8份,配置出密度为1.90g/cm3油井水泥浆体系,80℃和20MPa环境下养护48小时,测试弹性模量为7.2GPa,泊松比为0.19,抗压强度为47.3MPa,抗拉强度为5.1MPa。
比较对比例1与实施例2可知,与常规水泥石相比,掺入降脆增韧材料后,油井水泥石的弹性模量大幅度降低,抗拉强度增加,且保持较高的抗压强度,形变能力明显改善。
对比例2
采用油井水泥(嘉华G级)100份,高温稳定剂(80目硅粉)30份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1.2份,加重剂(赤铁矿粉,250目)70份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,纳米液硅5份,水67份,消泡剂0.2份,配置出常规性能的高密度水泥浆体系,密度为2.25g/cm3,130℃和20MPa环境下养护48小时,测试弹性模量为12.6GPa,泊松比为0.19,抗压强度为26.3MPa,抗拉强度为
2.2MPa。
实施例3
采用油井水泥(嘉华G级)90份,高温稳定剂(80目硅粉)30份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1.2份,加重剂(赤铁矿粉,250目)70份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,纳米液硅5份,水67份,消泡剂0.2份,上述实施例1制备的降脆增韧材料10份,配置出密度为2.25g/cm3油井水泥浆体系,130℃和20MPa环境下养护48小时,测试弹性模量为6.8GPa,泊松比为0.20,抗压强度为32.0MPa,抗拉强度为3.1MPa。
比较对比例2和实施例3可知,添加本发明的降脆增韧材料后水泥石力学性能明显改善。
实施例4
采用油井水泥(嘉华G级)90份,高温稳定剂(80目硅粉)30份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1.2份,加重剂(赤铁矿粉,250目)70份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,纳米液硅5份,水67份,消泡剂0.2份,以600目数的粉煤灰球形颗粒作为核、以粒径为0.8μm的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳的核壳结构的复合颗粒,复合颗粒的壳厚度为1.5μm制备的降脆增韧材料10份,配置出密度为2.25g/cm3油井水泥浆体系,130℃和20MPa环境下养护48小时,测试弹性模量为7.3GPa,泊松比为0.20,抗压强度为30.0MPa,抗拉强度为2.9MPa。降脆增韧效果较好。
实施例5
采用油井水泥(嘉华G级)90份,高温稳定剂(80目硅粉)30份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1.2份,加重剂(赤铁矿粉,250目)70份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,纳米液硅5份,水67份,消泡剂0.2份,以1000目数的粉煤灰球形颗粒作为核、以粒径为1.2μm的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳的核壳结构的复合颗粒,复合颗粒的壳厚度为3μm制备的降脆增韧材料10份,配置出密度为2.25g/cm3油井水泥浆体系,130℃和20MPa环境下养护48小时,测试弹性模量为7.2GPa,泊松比为0.20,抗压强度为33.0MPa,抗拉强度为3.2MPa。降脆增韧效果较好。
对比例3
采用油井水泥(嘉华G级)90份,高温稳定剂(80目硅粉)30份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1.2份,加重剂(赤铁矿粉,250目)70份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,纳米液硅5份,水67份,消泡剂0.2份,以400目数的粉煤灰球形颗粒作为核、以粒径为0.6μm的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳的核壳结构的复合颗粒,复合颗粒的壳厚度为1.2μm制备的降脆增韧材料10份,配置出密度为2.25g/cm3油井水泥浆体系,130℃和20MPa环境下养护48小时,测试弹性模量为9.3GPa,泊松比为0.20,抗压强度为38.0MPa,抗拉强度为3.6MPa。降脆增韧效果较差。
对比例4
采用油井水泥(嘉华G级)90份,高温稳定剂(80目硅粉)30份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1.2份,加重剂(赤铁矿粉,250目)70份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,纳米液硅5份,水67份,消泡剂0.2份,以1200目数的粉煤灰球形颗粒作为核、以粒径为1.4μm的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳的核壳结构的复合颗粒,复合颗粒的壳厚度为4μm制备的降脆增韧材料10份,配置出密度为2.25g/cm3油井水泥浆体系,130℃和20MPa环境下养护48小时,测试弹性模量为6.2GPa,泊松比为0.20,抗压强度为24.0MPa,抗拉强度为2.9MPa。有一定的降脆增韧效果,但对强度影响较大。
对比例5
采用油井水泥(嘉华G级)100份,降滤失剂(DZJ-Y)5份,分散剂(DZS)1份,缓凝剂(DZH-2)0.1份,水41份,消泡剂0.2份,橡胶颗粒降脆增韧材料8份,测试弹性模量为7.9GPa,泊松比为0.19,抗压强度为26.3MPa,抗拉强度为2.6MPa。掺入橡胶颗粒,虽然降低了弹性模量,有一定的降脆增韧效果,但是显著降低了水泥石的抗压强度和抗拉强度。
应当注意的是,以上所述的实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述,但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇,而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改,以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例,但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例,相反,本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (12)
1.一种油井水泥石降脆增韧材料,其特征在于,所述材料是以600-1000目数的粉煤灰球形颗粒作为核、以粒径在0.8-1.2μm的范围内的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳的核壳结构的复合颗粒,并且所述核壳结构的复合颗粒的壳厚度为1.5-3μm。
2.根据权利要求1所述的材料,其特征在于,所述材料以800目数的粉煤灰球形颗粒作为核。
3.根据权利要求1或2所述的材料,其特征在于,所述材料以粒径为1μm的高分子聚合物作为表面包覆的弹性体的壳。
4.根据权利要求1或2所述的材料,其特征在于,所述核壳结构的复合颗粒的壳厚度为2μm。
5.根据权利要求1或2所述的材料,其特征在于,所述粉煤灰球形颗粒为燃煤电厂从煤燃烧后的烟气中收捕下来的粉煤灰颗粒,所述高分子聚合物为聚合物微粒分散于水中形成的胶体乳液的形式。
6.根据权利要求1或2所述的材料,其特征在于,所述材料是通过喷雾干燥技术制得的。
7.一种油井水泥浆,其特征在于,包含根据权利要求1-6中任意一项所述的油井水泥石降脆增韧材料。
8.根据权利要求7所述的水泥浆,其特征在于,在40-140℃,60MPa条件下,所述水泥浆的密度为1.65-2.25g/cm3,水泥浆的流动度大于18cm,析水量小于0.5%、上下密度差小于0.02g/cm3。
9.根据权利要求7或8所述的水泥浆,其特征在于,在养护24-96小时后,所述水泥浆中的水泥石的弹性模量在6-9GPa的范围内,水泥石抗压强度大于14MPa。
10.根据权利要求9所述的水泥浆,其特征在于,在养护48小时后,所述水泥浆中的水泥石的弹性模量在6-9GPa的范围内,水泥石抗压强度大于14MPa。
11.根据权利要求1-6中任意一项所述的材料的制备方法,包括如下步骤:以600-1000目数的粉煤灰球形颗粒为核,以粒径在0.8-1.2μm的范围内的高分子聚合物为表面包覆的弹性体为壳,通过喷雾干燥技术,在刚性固体颗粒粉煤灰表面包覆乳胶等高分子聚合物,制备得到核壳结构的复合颗粒,所述复合颗粒的壳厚度优选为1.5-3.0μm。
12.根据权利要求11所述的方法,包括如下步骤:以800目数的粉煤灰球形颗粒为核,以粒径为1μm的高分子聚合物为表面包覆的弹性体为壳,通过喷雾干燥技术,在刚性固体颗粒粉煤灰表面包覆乳胶等高分子聚合物,制备得到核壳结构的复合颗粒,所述复合颗粒的壳厚度为2μm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510340580.3A CN106318354B (zh) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | 一种降脆增韧材料及其制备方法和由其制备的水泥浆 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510340580.3A CN106318354B (zh) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | 一种降脆增韧材料及其制备方法和由其制备的水泥浆 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106318354A CN106318354A (zh) | 2017-01-11 |
CN106318354B true CN106318354B (zh) | 2018-09-18 |
Family
ID=57733160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510340580.3A Active CN106318354B (zh) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | 一种降脆增韧材料及其制备方法和由其制备的水泥浆 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106318354B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106566498B (zh) * | 2015-10-13 | 2020-06-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种复合颗粒、其制备方法和应用 |
CN107814503A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-03-20 | 贵州中建建筑科研设计院有限公司 | 一种缓释型复合矿物掺合料 |
CN112608080B (zh) * | 2020-12-08 | 2023-02-03 | 广东省福美材料科学技术有限公司 | 彩色活性混合材料及其制备方法和应用 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4249950A (en) * | 1978-06-14 | 1981-02-10 | W. R. Grace & Co. Ltd. | Method of making flexible cementitious materials |
CN1109033A (zh) * | 1993-11-22 | 1995-09-27 | 罗姆和哈斯公司 | 用于韧性水泥质产品的可再分散干性聚合物 |
CN1648185A (zh) * | 2004-10-22 | 2005-08-03 | 厦门大学 | 聚合物改性水泥基厚涂型钢结构防火涂料 |
CN101649033A (zh) * | 2009-06-29 | 2010-02-17 | 上海东升新材料有限公司 | 地坪砂浆用可再分散乳胶粉 |
CN102352113A (zh) * | 2011-07-15 | 2012-02-15 | 清华大学 | 一种聚合物微胶囊改性乳化沥青的制备方法 |
CN102992718A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-27 | 肥西县皖西水泥制品有限公司 | 高韧性检查井混凝土及其制备方法 |
CN104150843A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-11-19 | 福建巨岸建设工程有限公司 | 改性竹纤维/聚合物复合高韧性混凝土及其制备方法 |
CN104177029A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-03 | 福建巨岸建设工程有限公司 | 无机材料/聚合物复合高韧性混凝土及其制备方法 |
CN104178097A (zh) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 天津中油渤星工程科技有限公司 | 一种固井用粉体增韧防气窜剂 |
CN104609759A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-05-13 | 江苏苏博特新材料股份有限公司 | 一种可提高水泥基材料抗折和抗拉强度的外加剂及其制备方法 |
-
2015
- 2015-06-18 CN CN201510340580.3A patent/CN106318354B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4249950A (en) * | 1978-06-14 | 1981-02-10 | W. R. Grace & Co. Ltd. | Method of making flexible cementitious materials |
CN1109033A (zh) * | 1993-11-22 | 1995-09-27 | 罗姆和哈斯公司 | 用于韧性水泥质产品的可再分散干性聚合物 |
CN1648185A (zh) * | 2004-10-22 | 2005-08-03 | 厦门大学 | 聚合物改性水泥基厚涂型钢结构防火涂料 |
CN101649033A (zh) * | 2009-06-29 | 2010-02-17 | 上海东升新材料有限公司 | 地坪砂浆用可再分散乳胶粉 |
CN102352113A (zh) * | 2011-07-15 | 2012-02-15 | 清华大学 | 一种聚合物微胶囊改性乳化沥青的制备方法 |
CN102992718A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-27 | 肥西县皖西水泥制品有限公司 | 高韧性检查井混凝土及其制备方法 |
CN104178097A (zh) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 天津中油渤星工程科技有限公司 | 一种固井用粉体增韧防气窜剂 |
CN104150843A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-11-19 | 福建巨岸建设工程有限公司 | 改性竹纤维/聚合物复合高韧性混凝土及其制备方法 |
CN104177029A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-03 | 福建巨岸建设工程有限公司 | 无机材料/聚合物复合高韧性混凝土及其制备方法 |
CN104609759A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-05-13 | 江苏苏博特新材料股份有限公司 | 一种可提高水泥基材料抗折和抗拉强度的外加剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Development of polymer films by the coalescence of polymer particles in powdered and aqueous polymer-modified mortars;Afridi, MUK,等;《CEMENT AND CONCRETE RESEARCH》;20031130;第33卷(第11期);第1715-1721页 * |
Use of polymers for cement-based structural materials;Chung, DDL;《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 》;20040501;第39卷(第9期);第2973-2978页 * |
新型固体增韧防窜剂;滕兆健,等;《钻井液与完井液》;20141130;第31卷(第6期);第62-65页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106318354A (zh) | 2017-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106318355B (zh) | 一种弹塑性固井水泥浆体系及其应用 | |
CN106007545B (zh) | 长期水泥环完整型稠油热采井固井水泥浆及其制备方法 | |
CN104822796B (zh) | 确定水泥质组分的反应指数的方法、相关的组合物和使用方法 | |
CN107973538B (zh) | 一种高温油井水泥石弹性材料及制备方法 | |
CN105255463A (zh) | 弹塑性微膨胀固井水泥浆及其制备方法 | |
CN106542755A (zh) | 炉渣轻颗粒裹壳免烧陶粒及其制备方法 | |
CN105254226A (zh) | 弹性水泥浆及其制备方法 | |
CN106318354B (zh) | 一种降脆增韧材料及其制备方法和由其制备的水泥浆 | |
CN106396514A (zh) | 一种新型环保砖及其制备方法 | |
CN101445720A (zh) | 一种油气田固井用凝石胶凝材料的制备方法 | |
CN103740352A (zh) | 具有抗温性能的膨胀油井水泥 | |
CN115627160A (zh) | 一种石油压裂支撑剂及其制备方法 | |
CN106497529A (zh) | 一种固井材料,固井材料体系及其制备方法 | |
CN107434375A (zh) | 油气井固井用增强型高密度韧性防窜水泥浆 | |
CN106256871B (zh) | 一种弹塑性固井水泥浆及其制备方法 | |
CN106278003A (zh) | 一种韧性油井水泥 | |
CN113845339B (zh) | 一种破碎地层用井壁强化组合物及其制备方法和应用 | |
CN112010590A (zh) | 固井水泥浆 | |
CN108218357B (zh) | 一种利用尾矿砂制备而成的玻璃纤维增强水泥材料 | |
CN104150815B (zh) | 一种建筑用轻体砖及其制造方法 | |
CN112456873A (zh) | 一种适用于煤层气的固井水泥浆及其制备方法 | |
CN104152136B (zh) | 一种利用白泥制备超低密度压裂支撑剂的方法 | |
CN111978940A (zh) | 一种固井水泥浆体系及其应用 | |
CN111072328B (zh) | 一种油井微裂缝自愈合材料及其制备方法 | |
CN106554764B (zh) | 增塑剂及其制备方法和包括该增塑剂的水泥浆 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |