[發明專利]一種弱凝膠微硅懸浮液、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201410538427.7
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN105567191B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 魏浩光;楊紅歧;周仕明;劉小剛;譚春勤;張林海;穆海鵬;劉學鵬;方春飛;劉飛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467;C09K8/487
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 周媛

本發明公開了一種弱凝膠微硅懸浮液、制備方法及應用。所述微硅懸浮液由微硅、蒸餾水、分散劑、陰離子聚合物、有機交聯劑、防氧化降解劑、pH調節劑組成，各組分用量范圍如下：蒸餾水100重量份；微硅43～122重量份；分散劑0.043?6.1重量份；陰離子聚合物0.061?0.15重量份有機交聯劑0.003?0.01重量份；防氧化降解劑0.003?0.01重量份；pH調節劑0.000001～0.0315重量份。本發明的懸浮液固含量可達55％，粘度小于2000mPa·s，穩定期可達長期，可用于油氣井固井水泥漿。

技術領域

本發明涉及石油鉆井固井領域，進一步地說，是涉及一種弱凝膠微硅懸浮液、制備方法及應用。

背景技術

微硅是一種無定型SiO₂。其原生平均粒徑在150nm-200nm，同水泥顆粒相比存在數量級的差別。它是一種比表面積很大，活性很高的火山灰物質。通常微硅表面存在極性基團,極易發生團聚，團聚體的尺寸與水泥顆粒尺寸接近。目前，微硅主要通過干混的形式加入到油井水泥中，不能充分發微硅在油井水泥里的填充作用，降低滲透率與降失水的效果有限，僅能起到提高水泥漿穩定性的作用。并且，微硅粉在輸運、干混等過程易產生揚塵，微硅與水泥或者其他干混材料的密度差也可導致干混不均勻。因此，以微硅為原料制備二氧化硅懸浮液對改善微硅在油氣井水泥漿中的應用效果和應用方式是非常重要的。

US7238733B2介紹了向微硅水懸浮液中加入膨潤土、卡拉膠、共聚物來提高懸浮液的穩定性，所制懸浮液放置一段時間后具有可逆的弱膠凝狀態，有效期為6周時間。該方法的主要問題在于：1.沒有使用分散方法，微硅以粗顆粒的形式懸浮于在水性環境中，只是依靠增粘來阻止顆粒沉降，穩定性差，不利于長途輸運和長期保存。2.使用大量的膨潤土，影響固井水泥石的強度。

JP2008037689A公開了一種制備微硅懸浮液的方法，通過往微硅水混合物中添加硫酸，并定期機械攪拌來獲得穩定性。該方法的主要問題在于：沒有使用分散方法，微硅以粗顆粒的形式懸浮于在水性環境中，僅依靠定期攪拌來實現穩定，在運輸與保存過程中，需要特定的攪拌裝置來阻止懸浮液沉降。

201210035276.4公開了使用聚羧酸類分散劑來制備微硅懸浮液。該方法主要缺點為：1.使用聚羧酸鹽類分散劑，時間久易變質，并伴隨有腐臭味，也不利于實現長期穩定。2.僅依靠分散工藝來提高穩定性，沒有使用其他化學方法來提高穩定性。

發明內容

為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種弱凝膠微硅懸浮液、制備方法及應用。其固含量可達55％，粘度小于2000mPa·s，穩定期可達長期，可用于油氣井固井水泥漿。

本發明的目的之一是提供一種弱凝膠微硅懸浮液。

所述微硅懸浮液由微硅、蒸餾水、分散劑、陰離子聚合物、有機交聯劑、防氧化降解劑、pH調節劑組成，其中：

微硅懸浮液的固含量為30—55％(wt％)，

所述微硅中C含量低于1.5％，SiO₂含量大于94.5％。；

以蒸餾水為100重量份的基準用量，弱凝膠微硅懸浮液中微硅、分散劑、陰離子聚合物、有機交聯劑、防氧化降解劑、pH調節劑相對于蒸餾水的重量份數范圍如下：

所述分散劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷；

所述陰離子聚合物為陰離子型聚丙烯酰胺；優選分子量不低于1400萬，水解度不低于20％；

所述有機交聯劑為檸檬酸鋁；

所述防氧化降解劑為硫脲；

所述pH調節劑為鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、檸檬酸中的一種或多種。

本發明的目的之二是提供一種弱凝膠微硅懸浮液的制備方法。