一种储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺，其制备方式为二次搅拌，制备流程包括：步骤S1，获取目标固井所处环境的温度和压强；步骤S2，将胶凝材料、外加剂以及水注入搅拌装置形成第一混合物；步骤S3，检测第一混合物的稠度，中控单元根据稠度检测结果判定是否调节搅拌装置各参数；步骤S4，向稠度合格的第一混合物中注入胶凝材料，搅拌形成第二混合物；步骤S5，向第二混合物中注入纤维，搅拌形成第三混合物，向第三混合物内注入细砂、水、离散处理后的纳米SiO2悬浊液及外加剂，搅拌形成储气库固井用韧弹性水泥浆；步骤S6，检测储气库固井用韧弹性水泥浆稠度，中控单元根据稠度检测结果判定是否调节搅拌装置各参数。测结果判定是否调节搅拌装置各参数。测结果判定是否调节搅拌装置各参数。

【技术实现步骤摘要】
一种储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺


[0001]本专利技术涉及水泥浆制备领域，尤其涉及一种储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺。

技术介绍

[0002]固井是建井工程的一个主要环节，是向已钻成的井眼内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入固井水泥浆的施工作业。但是由于地层中压强、温度等环境条件与制备一般水泥浆时应用的环境条件有较大差别，轻则影响固井水泥浆的稠度，不利于施工，重则导致水泥浆提前固化，不利于后续养护，严重影响固井质量。
[0003]中国专利CN113444504A公开了一种结晶防窜固井水泥浆，提出了一种结晶防窜固井水泥浆及其制备方法，可解决颗粒级配固井水泥浆一般体系复杂、设计难度大，添加胶乳后的固井水泥浆具有敏感性强、稳定性差、不易控制等缺点，高温条件下缓慢失重与强度快速发展要求难以兼顾的技术问题，但是仍未解决在固井的特殊环境中，水泥浆出现早强现象的问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术提供一种储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺，可以解决在固井的特殊环境条件下，水泥浆早强致使其稠度不能满足施工要求的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺，包括：其制备方式为二次搅拌，包括以下步骤：步骤S1，获取储气库固井所处环境的温度T和压强P，将搅拌装置初始温度设为T0，压强设为P0；步骤S2，将增稠剂和胶凝材料注入搅拌装置中以第一转速ωa搅拌预设时间后，将减水剂、消泡剂以及水注入所述的搅拌装置与增稠剂和胶凝材料搅拌形成第一混合物；步骤S3，以第一混合物的沉入量对第一混合物进行稠度检测，中控单元根据第一混合物沉入量与预设沉入量相比较，对第一混合物稠度进行判定，当第一混合物稠度不符合标准，向第一混合物中分次加入外加剂，同时根据单次注入外加剂后的沉入量变化值对搅拌装置各参数进行调整，当第一混合物稠度符合标准，中控单元判定实施步骤S4；当第一混合物稠度不符合标准，需分次向第一混合物中注入外加剂，外加剂种类根据沉入量h选择，同时，中控单元根据单次注入外加剂后的沉入量变化值对搅拌装置各参数调整，当第一混合物稠度符合标准时，中控单元判定实施步骤S4；步骤S4，向稠度合格的第一混合物中注入胶凝材料，以第二转速ωb对第一混合物和胶凝材料进行搅拌形成第二混合物；步骤S5，向第二混合物中注入纤维，以调节后的第一转速搅拌预设时间后，将转速调整至调节后的第二转速，形成第三混合物，向第三混合物内注入细砂、水、消泡剂、离散处理后的纳米SiO2悬浊液、减水剂，以调节后的第二转速进行搅拌，形成储气库固井用韧弹性
水泥浆；步骤S6，对储气库固井用韧弹性水泥浆进行稠度检测，以储气库固井用韧弹性水泥浆沉入量作为判断储气库固井用韧弹性水泥浆稠度大小的参数，所述中控单元判定所述储气库固井用韧弹性水泥浆稠度合格，水泥浆制备完成，中控单元判定水泥浆稠度不合格，需对搅拌装置各参数调整，直至储气库固井用韧弹性水泥浆稠度合格。
[0006]进一步地，所述步骤S2中的第一转速ωa和所述步骤S4中的第二转速ωb根据目标水泥浆设计抗压强度确定，其中，ωa=1.4m/s
×
（（N＋
△
）
×
（N
‑△
）/R
²
），且ωa≤2.8m/s；ωb=2m/s
×
（（N＋
△
）
×
（N
‑△
）/R
²
），且ωb≤2.8m/s；其中，所述中控单元预设所述水泥浆28d龄期抗压强度标准值为R，
△
为所述水泥浆实际抗压强度的允许误差范围。
[0007]进一步地，所述中控单元获取第一混合物沉入量h1判定第一混合物的稠度是否合格，其中，当H1≤h1≤H2时，判定一次搅拌拌合物稠度合格，实施步骤S4；当h1＜H1或h1＞H2时，判定一次搅拌拌合物稠度不合格，调节一次拌合物外加剂配合比及搅拌装置各参数；其中，所述中控单元预设沉入量第一临界值H1、沉入量第二临界值H2。
[0008]进一步地，当h1＜H1时，所述中控单元根据第一混合物的沉入量，向第一混合物中增加减水剂的注入量，其中，减水剂分若干次注入，单次注入量为ma，设定ma=0.01%
×
M
×
(1+(H1
‑
h1)/h1)，中控单元根据减水剂注入后第一混合物的沉入量变化值
△
h判定是否调节步骤S3中第一转速ωa和搅拌时间t，其中，
△
h=h1(i+1)
‑
h1i，i=1，2
……
n
‑
1，n为预设减水剂注入总次数，h1(i+1)为第一混合物第i+1次注入减水剂后沉入量，h1i为第一混合物第i次注入减水剂后沉入量。
[0009]所述中控单元根据第一混合物的沉入量变化值
△
h判定是否调节步骤S3中第一转速ωa和搅拌时间t，其中，当
△
h≥3＋δ时，所述中控单元判定不对所述第一转速ωa进行调节，同时延长搅拌时间t至t1，设定t1=t+10+5i；当
△
h＜3＋δ时，所述中控单元判定调节步骤S3内的第一转速ωa至ω1，使ω1=ωa
×
（1+（h1
‑
H1）/h1），每次加入0.01％的减水剂后以调节后的第一转速ω1对混合物进行搅拌，延长搅拌时间t至t2，设定t2=t+10+5i；其中，δ为允许误差范围，第一批减水剂总量不超过第一批胶凝材料的0.3％。
[0010]进一步地，当第一批减水剂总量已达到第一批胶凝材料的0.3％时，第一混合物沉入量h1＜H1时，所述中控单元根据搅拌装置调节后的第一转速判定调节搅拌装置内部压强P0至P1，调节内部温度T0至T1，延长搅拌时间tp至tp1，设定tp1=tp+20s，p=1，2，其中，T1=T0
×
（1+（20/t
总
）
×
（ω1
×
（ω1＋ωa））/（ωa
×
（ω1－ωa）））；P1=（T1/T0）
×
P0；其中，t
总
为步骤S1~S3所用的全部时长。
[0011]进一步地，所述中控单元根据步骤S3得到的第一混合物的最终沉入量h01判定是否对二次搅拌的搅拌参数进行调整，其中，
当h01≥H2时，所述中控单元判定不对搅拌参数调整；当limh01=H2时，所述中控单元判定调整第二转速ωb至ω2，提高腔内温度T1至T2，增大腔内压强P1至P2，limh01=H2表示无限接近沉入量第二临界值H2；其中，ω2=1.05
×
ωb，T2=1.05
×
T1，P2=1.05
×
P1。
[0012]进一步地，当h1＞H2时，根据第一混合物的稠度，向第一混合物中增加增稠剂的注入量，其中，增稠剂分若干次注入，单次注入量为mb，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺，其特征在于，包括：其制备方式为二次搅拌，包括以下步骤：步骤S1，获取储气库固井所处环境的温度T和压强P，将搅拌装置初始温度设为T0，压强设为P0；步骤S2，将增稠剂和胶凝材料注入搅拌装置中以第一转速ωa搅拌预设时间后，将减水剂、消泡剂以及水注入所述的搅拌装置与增稠剂和胶凝材料搅拌形成第一混合物；步骤S3，以第一混合物的沉入量对第一混合物进行稠度检测，中控单元根据第一混合物沉入量与预设沉入量相比较，对第一混合物稠度进行判定，当第一混合物稠度不符合标准，向第一混合物中分次加入外加剂，同时根据单次注入外加剂后的沉入量变化值对搅拌装置各参数进行调整，当第一混合物稠度符合标准，中控单元判定实施步骤S4；当第一混合物稠度不符合标准，需分次向第一混合物中注入外加剂，外加剂种类根据沉入量h选择，同时，中控单元根据单次注入外加剂后的沉入量变化值对搅拌装置各参数调整，当第一混合物稠度符合标准时，中控单元判定实施步骤S4；步骤S4，向稠度合格的第一混合物中注入胶凝材料，以第二转速ωb对第一混合物和胶凝材料进行搅拌形成第二混合物；步骤S5，向第二混合物中注入纤维，以调节后的第一转速搅拌预设时间后，将转速调整至调节后的第二转速，形成第三混合物，向第三混合物内注入细砂、水、消泡剂、离散处理后的纳米SiO2悬浊液、减水剂，以调节后的第二转速进行搅拌，形成储气库固井用韧弹性水泥浆；步骤S6，对储气库固井用韧弹性水泥浆进行稠度检测，以储气库固井用韧弹性水泥浆沉入量作为判断储气库固井用韧弹性水泥浆稠度大小的参数，所述中控单元判定所述储气库固井用韧弹性水泥浆稠度合格，水泥浆制备完成，中控单元判定水泥浆稠度不合格，需对搅拌装置各参数调整，直至储气库固井用韧弹性水泥浆稠度合格。2.根据权利要求1所述的储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中的第一转速ωa和所述步骤S4中的第二转速ωb根据目标水泥浆设计抗压强度确定，其中，ωa=1.4m/s
×
（（N＋
△
）
×
（N
‑△
）/R
²
），且ωa≤2.8m/s；ωb=2m/s
×
（（N＋
△
）
×
（N
‑△
）/R
²
），且ωb≤2.8m/s；其中，所述中控单元预设所述水泥浆28d龄期抗压强度标准值为R，
△
为所述水泥浆实际抗压强度的允许误差范围。3.根据权利要求2所述的储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺，其特征在于，所述中控单元获取第一混合物沉入量h1判定第一混合物的稠度是否合格，其中，当H1≤h1≤H2时，判定一次搅拌拌合物稠度合格，实施步骤S4；当h1＜H1或h1＞H2时，判定一次搅拌拌合物稠度不合格，调节一次拌合物外加剂配合比及搅拌装置各参数；其中，所述中控单元预设沉入量第一临界值H1、沉入量第二临界值H2。4.根据权利要求3所述的储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺，其特征在于，当h1＜H1时，所述中控单元根据第一混合物的沉入量，向第一混合物中增加减水剂的注入量，其中，减水剂分若干次注入，单次注入量为ma，设定ma=0.01%
×
M
×
(1+(H1
‑
h1)/h1)，中控单元
根据减水剂注入后第一混合物的沉入量变化值
△
h判定是否调节步骤S3中第一转速ωa和搅拌时间t，其中，
△
h=h1(i+1)
‑
h1i，i=1，2
……
n
‑
1，n为预设减水剂注入总次数，h1(i+1)为第一混合物第i+1次注入减水剂后沉入量，h1i为第一混合物第i次注入减水剂后沉入量；所述中控单元根据第一混合物的沉入量变化值
△
h判定是否调节步骤S3中第一转速ωa和搅拌时间t，其中，当
△
h≥3＋δ时，所述中控单元判定不对所述第一转速ωa进行调节，同时延长搅拌时间t至t1，设定t1=t+10+5i；当
△
h＜3＋δ时，所述中控单元判定调节步骤S3内的第一转速ωa至ω1，使ω1=ωa
×
（1+（h1
‑
H1）/h1），每次加入0.01％的减水剂后以调节后的第一转速ω1对混合物进行搅拌，延长搅拌时间t至t2，设定t2=t+10+5i；其中，δ为允许误差范围，第一批减水剂总量不超过第一批胶凝材料的0.3％。5.根据权利要求4所述的储气库固井用韧弹性水泥浆的制备工艺，其特征在于，当第一批减水剂总量已达到第一批胶凝材料的0.3％时，第一混合物沉入量h1＜H1时，所述中控单元根据搅拌装置调节后的第一转速判定调节搅拌装置内部压强P0至P1，调节内部温度T0至T1，延长搅拌时间tp至tp1，设定tp1=tp+20s，p=1，2，其中，T1=T0
×
（1+（20/t
总
）
×
（ω1
×
（ω1＋ωa））/（ωa
×
（ω1－ωa）））；P1=（T1/T0）
×
P0；其中，t
总
为步骤S1~S3所用的全部时长。6.根据权利要求3所述的储气库固井用韧弹性水泥浆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春龙，马吉龙，朱健军，李洪岩，王玉，刘立超，王志新，
申请(专利权)人：大庆长垣能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：