[发明专利]一种液体纤维增韧材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种液体纤维增韧材料及其制备方法和应用。本发明提供的液体纤维增韧材料，按质量份数计，包括以下组分：水91～100份，悬浮增粘剂0.2～1.5份，分散剂3～5份，杀菌剂0.2～0.8份，碳纤维4.5～6份。本发明以碳纤维作为增强纤维，与悬浮增粘剂、分散剂、杀菌剂和水配合后具有良好的水分散性，能均匀分散于配浆水中，可用于固井水泥浆的增韧与防漏堵漏作业。实验结果表明，本发明提供的液体纤维增韧材料易于分散；制备得到的水泥石的抗拉强度可达22.6MPa，冲击功可达2.66KJ/m²，弹性模量可达4.1Gpa，抗折强度可达4.09Mpa。

技术领域

本发明涉及固井技术领域，特别涉及一种液体纤维增韧材料及其制备方法和应用。

背景技术

20世纪60年代以来，纤维增强水泥及复合材料在油气井固井工作中取得了广泛的应用，对改善工作质量和提高长久耐久性发挥了很好的作用，在水泥浆体系中加入纤维材料，其主要目的在于提高水泥石的强度和韧性。而纤维在水泥浆中的分散程度不同，形成的水泥石的强度也不同，纤维分散越均匀，其水泥石的强度就越大，水泥石的寿命就越长，水泥石所获得的性能也越好。近年来关于纤维水泥浆体系的研究主要集中在纤维的选材和纤维的长短两个方面，忽略了纤维材料与水泥基质的胶结问题。

在国外，20世纪50年代后期至60年代初，前苏联皮留科维奇探索用无碱玻璃纤维增强石膏矾土水泥砂浆，但因为玻璃纤维受到水泥水化物的侵蚀最终失去增强效果而未能获得成功。1963年，美国Romualdi首次发表了纤维阻碍机理，促进石棉网纤维增强混凝土的开发，鉴于石棉网中所含有的微细纤维有害人体，从80年代开始，若干发达国家相继限制了或者停止了石棉网纤维增强水泥的应用，从而推广了无石棉纤维增强水泥制品的研制和开发。无石棉纤维增强水泥在水泥浆中加入无石棉纤维等材料，使水泥浆具有一定的韧性。

但是石棉纤维为固体纤维，操作仍旧存在诸多问题：1)固体纤维现场混拌难度较大，和水泥干混容易堵塞管线，放在水泥浆中湿混，存在分散不均，容易堵塞混浆撬上水管线的问题；2)纤维较难在水泥石中均匀分散，不能有效改善水泥石的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液体纤维增韧材料及其制备方法和应用。本发明提供的液体纤维增韧材料易于分散，且能够显著改善水泥石的力学性能。

本发明提供了一种液体纤维增韧材料，按质量份数计，包括以下组分：水91～100份，悬浮增粘剂0.2～1.5份，分散剂3～5份，杀菌剂0.2～0.8份，碳纤维4.5～6份。

优选的，所述液体纤维增韧材料包括以下组分：水92～95份，悬浮增粘剂0.5～1份，分散剂3.5～4.5份，杀菌剂0.3～0.5份，碳纤维5～5.5份。

优选的，所述悬浮增粘剂包括改性锂蒙脱石、HXC改性黄原胶和HEC羟乙基纤维素中的一种或多种。

优选的，所述分散剂包括甲醛丙酮缩聚物、密胺型磺酸化缩聚物和聚羧酸盐中的一种或多种。

优选的，所述杀菌剂包括异噻唑啉酮、氯酚类杀菌剂和季铵盐类杀菌剂中的一种或多种。

优选的，所述碳纤维包括长度为1mm的碳纤维和长度为1.5mm的碳纤维。

优选的，所述长度为1mm的碳纤维和长度为1.5mm的碳纤维的质量比为(2.5～3.5):1。

优选的，所述碳纤维的单丝直径为20～35D。

本发明还提供了上述技术方案所述液体纤维增韧材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水与悬浮增粘剂、分散剂和杀菌剂混合，得到混合溶液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与碳纤维混合后磨制，得到液体纤维增韧材料。