一种高强度高密度水泥浆的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高密度水泥浆的制备方法，属于水泥制备技术领域。本发明专利技术中重晶石粉在丙烯酸钠作用下在去离子水中分散成重晶石浆料，在一定温度下球磨得到纳米重晶石浆料，膨胀蛭石浸泡在纳米重晶石浆料时由于膨胀蛭石有微孔结构会吸附纳米重晶石浆料，晶核粒子由于表面亲水吸附层的空间位阻作用和静电排斥作用抑制颗粒的团聚，使用的改性作用物质有机碱金属盐能够使周围水泥浆中渗透压升高，增加砂浆内水溶液的粘度，利用聚合物优异的保水性能，确保砂浆中有充足的水分，有机碱金属盐层贯穿于膨胀蛭石砂浆的骨架中，形成密实的聚合物砂浆复合体，有效抑制砂浆收缩裂缝，水泥浆中难以形成气泡、裂缝，从而使水泥浆的强度得到提高。

A preparation method of high density and high density cement slurry

The invention discloses a preparation method of high intensity and high density cement slurry, which belongs to the technical field of cement preparation. The invention of barite in the presence of sodium acrylate dispersed in deionized water as barite slurry at a certain temperature to obtain the nanometer barite milling slurry, vermiculite soaked in nanometer barite slurry by expanded vermiculite has microporous structure of adsorbed nano barite slurry, nucleation and surface hydrophilic particles due to electrostatic adsorption layer space the steric repulsion effect of inhibiting agglomeration of particles, using the modified material and organic alkali metal salt can make the surrounding cement slurry in osmotic pressure, increase the viscosity of mortar water solution, the water retention properties of polymers are excellent, ensure that there is sufficient moisture in mortar, organic alkali metal salt in vermiculite mortar skeleton in the formation of polymer mortar density, inhibit mortar shrinkage cracks, it is difficult to form bubbles, cracks in the cement slurry, from The strength of cement slurry is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高密度水泥浆的制备方法
本专利技术公开了一种高强度高密度水泥浆的制备方法，属于水泥制备

技术介绍
水泥浆是固井中使用的工作液，水泥浆的功能是固井。固井作业是由套管向井壁与套管的环空注入水泥浆并让它上返至一定高度，水泥浆随后变成水泥石将井壁与套管固结起来。水泥浆由水、水泥、外加剂和外掺料组成。水泥浆的外加剂与外掺料是为了调节水泥浆性能，需在其中加入一些特殊物质，其加入量小于或等于水泥质量5%的物质成为外加剂；其加入量大于水泥质量5%的物质，则称为外掺料。固井可以达到下列目的：1.固定和保护套管：钻井过程中所下的套管，都必须通过固井作业将它固定起来。此外，套管外的水泥石可减少地层对套管的挤压，起保护套管的作用。2.保护高压油气层：当钻遇高压油气层时，易发生井喷事故，要提高钻井液密度以平衡地层压力，钻完高压油气层后，必须下套管固井，将高压油气层保护起来。3.封隔严重漏失层和其他复杂层：当钻遇严重漏失层时，可采取降低钻井液密度和（或）加堵漏材料的方法钻井，钻完严重漏失层后，也必须下套管固井，将它封隔起来，使它不影响后面的钻井。当钻遇其他复杂层（如易坍塌地层）时，也可在钻完该层后用下套管固井的方法解决。随着社会的发展，人们对各方面的要求都提高，目前市面上用的水泥浆都存在强度低以及密度较低的缺陷，因此，专利技术一种高强度高密度水泥浆对水泥制备
具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对水泥浆强度低以及密度较低的缺陷，提供了一种保温高密度水泥浆的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种保温高密度水泥浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取重晶石矿石置于磨石机中研磨，过筛得到重晶石粉，按重量份数计，将30～35份重晶石粉、50～55份去离子水和10～15份聚丙烯酸钠放入高速分散机中高速分散，得到重晶石浆料；（2）向带有夹套冷却装置的球磨机中加入500～600mL水，对重晶石浆料加热升温，预热，向球磨机中加入300～350mL预热后的重晶石浆料进行研磨处理，研磨后，得到纳米重晶石浆料；（3）称取500～550g蛭石，置于电阻炉中，通电升温，焙烧，得到膨胀蛭石，将膨胀蛭石置于磨石机中研磨，过120目筛得到膨胀蛭石粉，将膨胀蛭石粉与纳米重晶石浆料混合，置于高速离心机中离心处理，去除上层液，得到下层粉渣，将下层粉渣置于烘箱中，加热升温，干燥，得到改性膨胀蛭石粉；（4）称取700～800g改性膨胀蛭石粉分散在装有1.5～2.0L蒸馏水的烧杯中，搅拌，加热升温，向烧杯中加入200～230mL偏铝酸钠溶液，继续升温，用硫酸溶液调节pH，保温后，将70～80mL质量分数为20%硬脂酸钠溶液加入烧杯中，再保温，得到反应产物，将反应产物置于布氏漏斗中减压抽滤后，放入烘箱中加热升温，干燥，得到双层包覆改性蛭石粉；（5）按重量份数计，称取70～80份普通硅酸盐水泥、40～50份水、30～40份双层包覆改性蛭石粉、20～30份生石灰、3～5份硫酸钠和9～12份石膏，置于水泥预拌机中搅拌后，得到保温高密度水泥浆。步骤（1）所述的研磨时间为3～4h，筛的规格为100目，高速分散机的转速为3500～4000r/min，高速分散时间为10～15min。步骤（2）所述的加热升温后温度为50～55℃，预热时间为20～25min，研磨时间为30～40min。步骤（3）所述的通电升温后温度为1200～1300℃，焙烧时间为3～4h，研磨时间为4～5h，膨胀蛭石粉与纳米重晶石浆料混合的质量比为2︰3，高速离心机离心转速为3000～3200r/min，加热升温后温度为80～90℃，干燥时间为5～7h。步骤（4）所述的搅拌时间为30～40min，加热升温后温度为50～60℃，偏铝酸钠溶液的质量分数为30%，继续升温后温度为85～90℃，硫酸溶液的质量分数为60%，用硫酸溶液调节pH为3～4，第一次保温时间为35～40min，第二次保温时间为40～50min，烘箱加热升温后温度为100～110℃，干燥时间为2～3h。步骤（5）所述的水泥预拌机的转速为70～80r/min，搅拌时间为30～45min。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术中重晶石粉在丙烯酸钠作用下在去离子水中分散成重晶石浆料，在一定温度下球磨得到纳米重晶石浆料，再将膨胀蛭石浸泡在纳米重晶石浆料时由于膨胀蛭石有微孔结构会吸附纳米重晶石浆料，将膨胀蛭石的密度增大，得到膨胀蛭石粉，膨胀蛭石粉经表面改性，形成双层包覆结构后，水泥浆中固液界面的双亲性提高，吸附在新生成的硅酸盐晶核表面上，改变水泥浆体系的粘度和颗粒表面的zeta电位，并形成双电层保护膜，晶核粒子由于表面亲水吸附层的空间位阻作用和静电排斥作用抑制颗粒的团聚，使得一次粒子的粒径变小，使粒子堆砌更紧密，从而达到提高水泥浆密度的目的；（2）本专利技术中使用的改性作用物质有机碱金属盐能够使周围水泥浆中渗透压升高，增加砂浆内水溶液的粘度，提高砂浆的初粘性及施工和易性，利用聚合物优异的保水性能，确保砂浆中有充足的水分，供水泥水化、硬化，以达到在保证砂浆密度不变的情况下提高强度，有机碱金属盐层贯穿于膨胀蛭石砂浆的骨架中，形成密实的聚合物砂浆复合体，有效抑制砂浆收缩裂缝的产生，使得水泥浆中难以形成气泡、裂缝，从而使水泥浆的强度得到提高。具体实施方式取重晶石矿石置于磨石机中研磨3～4h，过100目筛得到重晶石粉，按重量份数计，将30～35份重晶石粉、50～55份去离子水和10～15份聚丙烯酸钠放入高速分散机中以3500～4000r/min的转速高速分散10～15min，得到重晶石浆料；向带有夹套冷却装置的球磨机中加入500～600mL水，对重晶石浆料加热升温至50～55℃，预热20～25min，向球磨机中加入300～350mL预热后的重晶石浆料进行研磨处理，研磨30～40min后，得到纳米重晶石浆料；称取500～550g蛭石，置于电阻炉中，通电升温至1200～1300℃，焙烧3～4h，得到膨胀蛭石，将膨胀蛭石置于磨石机中研磨4～5h，过120目筛得到膨胀蛭石粉，将膨胀蛭石粉与纳米重晶石浆料按质量比为2︰3混合，置于高速离心机中以3000～3200r/min的转速离心处理，去除上层液，得到下层粉渣，将下层粉渣置于烘箱中，加热升温至80～90℃，干燥5～7h，得到改性膨胀蛭石粉；称取700～800g改性膨胀蛭石粉分散在装有1.5～2.0L蒸馏水的烧杯中，搅拌30～40min，加热升温至50～60℃，向烧杯中加入200～230mL质量分数为30%的偏铝酸钠溶液，继续升温至85～90℃，用质量分数为60%的硫酸溶液调节pH至3～4，保温35～40min后，将70～80mL质量分数为20%硬脂酸钠溶液加入烧杯中，再保温40～50min，得到反应产物，将反应产物置于布氏漏斗中减压抽滤后，放入烘箱中加热升温至100～110℃，干燥2～3h，得到双层包覆改性蛭石粉；按重量份数计，称取70～80份普通硅酸盐水泥、40～50份水、30～40份双层包覆改性蛭石粉、20～30份生石灰、3～5份硫酸钠和9～12份石膏，置于水泥预拌机中以70～80r/min的转速搅拌30～45min后，得到保温高密度水泥浆。实例1取重晶石矿石置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度高密度水泥浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取重晶石矿石置于磨石机中研磨，过筛得到重晶石粉，按重量份数计，将30～35份重晶石粉、50～55份去离子水和10～15份聚丙烯酸钠放入高速分散机中高速分散，得到重晶石浆料；（2）向带有夹套冷却装置的球磨机中加入500～600mL水，对重晶石浆料加热升温，预热，向球磨机中加入300～350mL预热后的重晶石浆料进行研磨处理， 研磨后，得到纳米重晶石浆料；（3）称取500～550g蛭石，置于电阻炉中，通电升温，焙烧，得到膨胀蛭石，将膨胀蛭石置于磨石机中研磨，过120目筛得到膨胀蛭石粉，将膨胀蛭石粉与纳米重晶石浆料混合，置于高速离心机中离心处理，去除上层液，得到下层粉渣，将下层粉渣置于烘箱中，加热升温，干燥，得到改性膨胀蛭石粉；（4）称取700～800g改性膨胀蛭石粉分散在装有1.5～2.0L蒸馏水的烧杯中，搅拌，加热升温，向烧杯中加入200～230mL偏铝酸钠溶液，继续升温，用硫酸溶液调节pH，保温后，将70～80mL质量分数为20%硬脂酸钠溶液加入烧杯中，再保温，得到反应产物，将反应产物置于布氏漏斗中减压抽滤后，放入烘箱中加热升温，干燥，得到双层包覆改性蛭石粉；（5）按重量份数计，称取70～80份普通硅酸盐水泥、40～50份水、30～40份双层包覆改性蛭石粉、20～30份生石灰、3～5份硫酸钠和9～12份石膏，置于水泥预拌机中搅拌后，得到保温高密度水泥浆。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度高密度水泥浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取重晶石矿石置于磨石机中研磨，过筛得到重晶石粉，按重量份数计，将30～35份重晶石粉、50～55份去离子水和10～15份聚丙烯酸钠放入高速分散机中高速分散，得到重晶石浆料；（2）向带有夹套冷却装置的球磨机中加入500～600mL水，对重晶石浆料加热升温，预热，向球磨机中加入300～350mL预热后的重晶石浆料进行研磨处理，研磨后，得到纳米重晶石浆料；（3）称取500～550g蛭石，置于电阻炉中，通电升温，焙烧，得到膨胀蛭石，将膨胀蛭石置于磨石机中研磨，过120目筛得到膨胀蛭石粉，将膨胀蛭石粉与纳米重晶石浆料混合，置于高速离心机中离心处理，去除上层液，得到下层粉渣，将下层粉渣置于烘箱中，加热升温，干燥，得到改性膨胀蛭石粉；（4）称取700～800g改性膨胀蛭石粉分散在装有1.5～2.0L蒸馏水的烧杯中，搅拌，加热升温，向烧杯中加入200～230mL偏铝酸钠溶液，继续升温，用硫酸溶液调节pH，保温后，将70～80mL质量分数为20%硬脂酸钠溶液加入烧杯中，再保温，得到反应产物，将反应产物置于布氏漏斗中减压抽滤后，放入烘箱中加热升温，干燥，得到双层包覆改性蛭石粉；（5）按重量份数计，称取70～80份普通硅酸盐水泥、40～50份水、30～40份双层包覆改性蛭石粉、20～30份生石灰、3～5份硫酸钠和9～12份石膏，置于水泥预拌机中搅拌后，得到保温高密...

【专利技术属性】
技术研发人员：高俊，何俊欣，陈莉莉，
申请(专利权)人：高俊，
类型：发明
国别省市：江苏,32