專利名稱：新型化學泡沫水泥漿及其施工工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水泥漿固井技術領域，具體的講是新型化學泡沫水泥漿及其施工工藝方法。
背景技術：
油田常用的低密度水泥分為四種:第一種是加入高比例的混合水，并控制自由水，一般是加入粘性固態(tài)無機物或輕質(zhì)充填劑，如搬土、硅藻土、油基乳狀液和珍珠巖等；第二種是在水泥漿中加入輕質(zhì)材料，特別是有機材料，象核桃殼、焦炭、硬浙青等；第三種是加入細小的耐壓中空玻璃球或陶瓷球；第四種是充氣泡沫水泥漿。
前兩種方法都已廣泛應用，對多數(shù)井來說，是比較經(jīng)濟的方法，但這兩種方法都只能使密度降至1.32 1.44 g/cm3，對于密度要求更低的情況，例如異常壓力敏感漏失層，則難以滿足強度和滲透性的要求，多數(shù)情況下僅用于領漿。第三種水泥漿密度可低于1.32g/cm3，水泥漿控制漏 失的能力得到提高，但承受壓力較大時，漿內(nèi)的中空微球會滲漏使密度變化較大。并且這種水泥漿的成本也高，是一般低密度水泥漿的4 10倍，應用受到限制。
在第三種低密度水泥的基礎上，人們又作了進一步的研究和探索。1975年，美國Aldrish和Mitchll提出直接在水泥漿中充氣，即以氣體作為減輕劑達到降低密度的目的。1978年，美國S.Yamada等人試驗并第一次成功地制造出油井用泡沫水泥。1979年首次應用，效果很好。八十年代，泡沫水泥的固井技術有了很大發(fā)展。人們改進了泡沫發(fā)生器，并嚴格選擇表面活性劑作為穩(wěn)泡劑，使氣體以互相分離的均勻氣泡的形式穩(wěn)定分散于整個體系中，制造出性能優(yōu)良的泡沫水泥漿。
泡沫水泥的制備，通常采用物理充氣(空氣或隊)法和化學劑充氣法。泡沫水泥主要具有以下特點:1、密度低、強度高；2、低滲透率；3、低失水；4、適當?shù)挠|變性；5、低導熱率；6、防竄性。
泡沫水泥經(jīng)過多年的研究和應用，不斷發(fā)展和完善。尤其是機械充氣(N2或空氣)法已在國外得到廣泛應用，但是這種方法所需設備較多，工藝復雜，需要精心設計和計算機自動控制，難度和費用較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種固井效果好，密度低、強度高，低滲透率、低失水、低導熱率和防竄性好的新型化學泡沫水泥漿。
本發(fā)明所要解決的另一技術問題是提供一種制備上述新型化學泡沫水泥漿的施工工藝方法。
其技術方案是:新型化學泡沫水泥漿，包括以下重量配比的各組分: 水泥30%-70%，漂珠10%-40%，水50%-88%，泡沫水泥發(fā)氣劑FCA1.0%-2.5%，泡沫水泥發(fā)氣劑 FCB0.1%-1.0%，穩(wěn)泡劑 FCF2%-4%，穩(wěn)定劑 FCP1.0%_3%，緩凝劑 FCR0.5%-1.4%。
其中最佳重量配比是:水泥20%，漂珠20.6%，水50%，泡沫水泥發(fā)氣劑FCA2%，泡沫水泥發(fā)氣劑FCB1.0%,穩(wěn)泡劑FCF2%，穩(wěn)定劑FCP3%，緩凝劑FCR1.4%。
所述泡沫水泥漿還包括降失水劑。
新型化學泡沫水泥漿的施工工藝方法是:一路按比例取泡沫水泥發(fā)氣劑FCA、穩(wěn)定劑FCP、漂珠和緩凝劑FCR均勻干混于水泥中；另一路施工前將泡沫水泥發(fā)氣劑FCB和穩(wěn)泡劑FCF倒入注泡沫劑水泥車的水箱中，并加水至設計注入總量，攪拌使其混合均勻；最后將兩路經(jīng)過管道匯車或三通后混合入井，這樣發(fā)氣劑在管內(nèi)反應的同時進入井內(nèi)形成泡沫水泥漿。
采用了上述技術方案后，本發(fā)明取得的有益效果是:由于新型泡沫水泥的泡沫水泥發(fā)氣劑FCA預先均勻干混于水泥中，加之穩(wěn)泡劑FCF的高效穩(wěn)泡作用，其結(jié)構內(nèi)部氣泡分布均勻，相互獨立，不連通，且呈球狀，結(jié)構穩(wěn)定，新型泡沫水泥結(jié)構的穩(wěn)定性和穩(wěn)定劑FCP的增強作用，是其強度較高的主要原因，所以新型泡沫水泥的強度和滲透率的性能優(yōu)于國外泡沫水泥的性能指標。本發(fā)明即使在溫度較低、時間較短的養(yǎng)護條件下，能提高強度。新型化學泡沫水泥漿是通過發(fā)泡劑在水泥漿中發(fā)生反應生成N2，通過穩(wěn)泡劑圈閉氣體，形成互不連通的泡沫水泥漿體系，適用于一般低壓易漏地層、水敏性地層、熱采井以及防氣竄井的固井。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例一: 新型化學泡沫水泥漿，包括以下重量配比的各組分: 水泥30%，漂珠10%，水55.4%，泡沫水泥發(fā)氣劑FCA1.0%，泡沫水泥發(fā)氣劑FCB0.1%，穩(wěn)泡劑 FCF2%，穩(wěn)定劑 FCP1.0%,緩凝劑 FCR0.5%。
所述泡沫水泥漿還包括降失水劑。通過降失水劑能使水泥漿起到良好的降濾失、防氣竄、增韌等。
(I)添加劑的混配方法:將泡沫水泥發(fā)氣劑FCA、增強劑即穩(wěn)定劑FCP、漂珠和緩凝劑FCR按一定比例均勻干混于水泥中，裝車上井；施工前將泡沫水泥發(fā)氣劑FCB、穩(wěn)泡劑FCF倒入注泡沫劑水泥車的水箱中，并加水至設計注入總量，攪拌使其混勻。
(2)施工工藝方法:泡沫水泥發(fā)氣劑FCA、FCB與水立即反應生成氮氣，故不能象普通注水泥施工一樣，為 了避免氣泡對上水和下灰速度的影響，施工工序可以分為兩部分。一路注水泥，如同打純水泥一樣；另一路注泡沫劑，含泡沫水泥發(fā)氣劑FCB和穩(wěn)泡劑FCF，兩路經(jīng)過管匯車或三通后混合入井，這樣發(fā)氣劑在管內(nèi)反應的同時進入井內(nèi)形成泡沫水泥漿。為了測試泡沫水泥漿密度，可在井口接一旁通管取樣。
(3)地面控制參數(shù):泡沫水泥的施工工藝技術，除了與一般注水泥工序有所不同夕卜，還在于地面注入量的控制。其控制參數(shù)為: ①注純水泥密度 為了確保泡沫水泥的密度達到設計要求，首先必須控制好基漿密度。一般密度差不要超過 0.03 g/cm3。
②注泡沫劑排量由于泡沫劑中含有發(fā)氣劑FCB和穩(wěn)泡劑FCF，所以泡沫劑的排量大小直接關系到泡沫水泥發(fā)氣量的大小，亦即泡沫水泥密度的大小，以及水灰比的大小。排量過小，入井泡沫水泥的密度偏大:排量過大，則水灰比偏大，影響強度。因此，注入泡沫劑液體的總量和排量的控制至關重要。泡沫劑液體總量大小根據(jù)下式計算:
權利要求
1.新型化學泡沫水泥漿，其特征在于:包括以下重量配比的各組分: 水泥30%-70%，漂珠10%-40%，水50%-88%，泡沫水泥發(fā)氣劑FCA1.0%-2.5%，泡沫水泥發(fā)氣劑 FCB0.1%-1.0%，穩(wěn)泡劑 FCF2%-4%，穩(wěn)定劑 FCP1.0%_3%，緩凝劑 FCR0.5%-1.4%。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型化學泡沫水泥漿，其特征在于:其中最佳重量配比是:水泥20%，漂珠20.6%，水50%，泡沫水泥發(fā)氣劑FCA2%，泡沫水泥發(fā)氣劑FCB1.0%，穩(wěn)泡劑FCF2%,穩(wěn)定劑 FCP3%,緩凝劑 FCR1.4%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的新型化學泡沫水泥漿，其特征在于:所述泡沫水泥漿還包括降失水劑。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型化學泡沫水泥漿的施工工藝方法，其特征在于:一路按比例取泡沫水泥發(fā)氣劑FCA、穩(wěn)定劑FCP、漂珠和緩凝劑FCR均勻干混于水泥中；另一路施工前將泡沫水泥發(fā)氣劑FCB和穩(wěn)泡劑FCF倒入注泡沫劑水泥車的水箱中，并加水至設計注入總量，攪拌使其混合均勻；最后將兩路經(jīng)過管道匯車或三通后混合入井，這樣發(fā)氣劑在管內(nèi)反應的同時進入井內(nèi)形成泡沫水泥漿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型化學泡沫水泥漿及其施工工藝方法，包括水泥、漂珠、水、泡沫水泥發(fā)氣劑FCA、泡沫水泥發(fā)氣劑FCB、穩(wěn)定劑FCP、緩凝劑FCR和穩(wěn)泡劑FCF；一路按比例取泡沫水泥發(fā)氣劑FCA、穩(wěn)定劑FCP、漂珠和緩凝劑FCR均勻干混于水泥中；另一路施工前將泡沫水泥發(fā)氣劑FCB和穩(wěn)泡劑FCF倒入注泡沫劑水泥車的水箱中，并加水至設計注入總量，攪拌使其混合均勻；最后將兩路經(jīng)過管道匯車或三通后混合入井，這樣發(fā)氣劑在管內(nèi)反應的同時進入井內(nèi)形成泡沫水泥漿。本發(fā)明結(jié)構內(nèi)部氣泡分布均勻,相互獨立,不連通,且呈球狀，結(jié)構穩(wěn)定，強度較高,新型泡沫水泥的強度和滲透率的性能優(yōu)于國外泡沫水泥的性能指標。
文檔編號C09K8/473GK103146369SQ20131008201
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權日2013年3月14日
發(fā)明者董建榮, 朱洪斌, 宋茹, 陳艷, 齊勇, 李紅江, 孫洪莉, 李季, 楊帆, 馮兆凱 申請人:東營利豐化工新材料有限公司