[发明专利]一种无机抗高压钻孔密封材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔密封材料，尤其是一种适应用于煤矿水力压裂钻孔的密封无机抗高压钻孔密封材料。

背景技术

目前煤矿所采用的膨胀水泥等无机钻孔密封材料，由于其膨胀率低，使得钻孔内的上部容易形成 “月牙”型空隙，另外由于材料膨胀不均匀，使得其上表面过于松软，抗压性能下降，导致密封材料与钻孔壁上部结合处出现漏水现象，从而导致封孔成功率过低，直接影响了水力压裂措施的效果。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种无机抗高压钻孔密封材料，通过改变材料的膨胀率和凝固时间，从而提高无机钻孔密封材料的封孔成功率和抗高压能力。

技术方案：本发明提供的无机抗高压钻孔密封材料：

水：30～40%

普通硅酸盐水泥：40～55%

膨润土：13～18%

三聚氰胺系高效减水剂：1.0～1.4%

草酸：0.2～0.4%

铁粉：0.4～0.6%

按质量百分比混合而成。

有益效果：由于采取了上述技术方案，本发明中的铁粉与水泥进行反应，产生气体使材料体膨胀倍率可达到20～28%；其中膨润土使得材料膨胀更加均匀，大大提升了材料的整体抗压能力；其中三聚氰胺系高效减水剂改善了水泥的流动性，使本材料能够渗透进入煤体微裂隙与煤体紧密粘结在一起；其中草酸改善了材料的膨胀时间，使材料能够在注入钻孔后5小时之内不断膨胀，抗压强度逐渐增加。本发明的优点如下：

1、与煤矿现有膨胀水泥相比，具有很好的渗透性能，能够很好地填充钻孔内的微裂隙，反应终成物强度大，抗高压强度显著提高，能够满足水力压裂钻孔密封所需的抗高压要求；

2、本发明的密封材料注入钻孔后5小时之内不断膨胀，稠度逐渐增加，抗压强度强度逐渐提高；最终膨胀倍率为20～28%，注入钻孔48小时之后抗压强度为32.4～34.8MPa。

使用本发明的密封材料与聚氨酯材料和膨胀水泥材料在针对水力压裂钻孔的密封进行了比对试验，试验结果如下：

将本发明的材料与现有技术的聚氨酯材料和膨胀水泥材料的膨胀时间、膨胀倍率以及所封水力压裂钻孔48小时的抗压强度进行对比，见表1：

表1  三种材料性能参数对比

分析表1可得：

（1）与聚氨酯和膨胀水泥相比，本发明显著提高了膨胀时间，使得材料拥有充分的时间渗透进去煤体裂隙中。

（2）本发明的抗压强度高于聚氨酯材料，膨胀倍率高于膨胀水泥，能够减

少钻孔漏水现象的发生，显著提高钻孔密封的成功率。

具体实施方式

实施例1：水：33%，普通硅酸盐水泥：50%，膨润土：15%，三聚氰胺系高效减水剂：1.2%，草酸：0.3%，铁粉：0.5%；

将上述物质按质量百分比混合后即可使用，膨胀时间4.90小时，膨胀倍率为25%，抗压强度为34.8MPa。

实施例2：水：30%，普通硅酸盐水泥：55%，膨润土：13%，三聚氰胺系高效减水剂：1.4%，草酸：0.2%，铁粉：0.4%；

将上述物质按质量百分比混合后即可使用，膨胀时间4.90小时，膨胀倍率为20%，抗压强度为34.8MPa。

实施例3：水：40%，普通硅酸盐水泥：40%，膨润土：18%，三聚氰胺系高效减水剂：1.0%，草酸：0.4%，铁粉：0.6%；

将上述物质按质量百分比混合后即可使用，膨胀时间4.98小时，膨胀倍率为28%，抗压强度为32.4MPa。

所有使用原料达到工业应用纯度即可，对水泥强度没有特殊要求。