[發明專利]一種用于固井水泥漿的相變微膠囊型吸熱劑的制備方法

有效

• 申請號: 201810311624.3
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108570310B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 彭志剛;馮茜;霍錦華;鄭勇;張健;劉先杰
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C09K8/467
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

本發明公開了一種用于固井水泥漿的相變微膠囊型吸熱劑的制備方法，包括步驟：S1、采用改性劑對納米二氧化硅表面改性引入氨基，得到改性二氧化硅；S2、將改性二氧化硅和氧化石墨烯溶于水中，得到二氧化硅/氧化石墨烯溶液；S3、將制備壁材預聚體的原料組分加入到步驟S2制備的二氧化硅/氧化石墨烯溶液中進行反應，得到納米材料改性預聚體溶液；S4、芯材低熔點石蠟乳液的制備；S5、將改性預聚體溶液逐滴加入到低熔點石蠟乳液中，加入固化劑，固化后，冷卻、洗滌、抽濾、冷凍真空干燥及碾碎，即得到相變微膠囊型吸熱劑。本發明提高了相變微膠囊型吸熱劑與水泥漿體系的相容性，同時也克服了傳統實驗方法中以相變材料直接作為水泥漿吸熱劑的缺陷。

技術領域

本發明屬于熱能儲存/溫度調控材料、高分子化學和石油固井注水泥工程交叉技術領域，具體涉及一種用于固井水泥漿的相變微膠囊型吸熱劑的制備方法。

背景技術

隨人類社會的不斷發展，對能源的依賴及需求不斷增加。目前，常規油氣資源的開發已面臨嚴峻的挑戰，油氣資源的短缺已是人們需正面面對的問題。因此，非常規油氣資源，諸如深水區域、超深水區域及永久凍土地帶油氣資源已是人們當下關注的重點。深水及超深水區域油氣資源勘探開發過程中，鉆遇天然氣水合物地層是無可避免的。天然氣水合物是由液態水與氣態天然氣在低溫、高壓條件下形成的一種類冰狀的非化學計量的籠形化合物，廣泛分布于深水沉積物或永久凍土地帶。天然氣水合物是一種亞穩態物質，外界環境溫度、壓力條件的極小變化都將誘發天然氣水合物分解，產生大量氣體物質。水泥漿水化反應伴隨新物質的生產以及熱量的釋放，熱量釋放導致固井環空水泥漿柱溫度升高，天然氣水合物地層中水合物分解導致地層失穩、井壁坍塌、井徑擴大、套管居中度變差、固井質量下降等難題。

固井水泥漿體系的優化設計是保證深水油氣資源產能釋放的關鍵因素之一，因此，有必要對深水固井水泥漿體系水化熱進行控制，以避免天然氣水合物分解。目前，常規實驗方法主要包括物理方法及化學方法，化學方法主要是通過利用低水化熱膠凝材料及惰性材料替換部分油井水泥，進而降低水泥漿體系整體水化熱，但是利用低水化熱膠凝材料或者惰性材料都將勢必導致水泥漿體系早期強度發育緩慢，延長固井周期。物理方法主要是利用無機鹽、無機鹽結晶水合物及相轉變物質等材料的溶解吸熱、脫水吸熱及相變吸熱降低水泥漿體系水化熱，但是無機鹽類物質對水泥漿體系工程應用性能影響較大，無機鹽結晶水合物使用過程中需包覆，且適宜溫度范圍的物質較少，相轉變材料熔融之后對水泥漿體系工程應用性能及力學性能等存在極大的負面影響。

發明內容

本發明的目的是解決現有的相轉變材料吸熱劑的控溫效果不夠理想，且相變材料熔融之后對水泥漿體系工程應用性能及力學性能等存在極大的負面影響的技術問題，以實現對深水區域或永久凍土地帶天然氣水合物層固井水泥漿體系水化熱的高效調控，保證深水區域或永久凍土地帶油氣資源的安全、高效開發。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于固井水泥漿的相變微膠囊型吸熱劑的制備方法，包括如下步驟：

S1、納米二氧化硅表面改性

采用改性劑對納米二氧化硅表面改性引入氨基，得到改性二氧化硅；

S2、納米二氧化硅/氧化石墨烯溶液的配制

將改性二氧化硅和氧化石墨烯溶于水中，得到二氧化硅/氧化石墨烯溶液；

S3、改性壁材預聚體溶液的制備

將制備壁材預聚體的原料組分加入到步驟S2制備的二氧化硅/氧化石墨烯溶液中進行反應，得到納米材料改性預聚體溶液；

S4、芯材低熔點石蠟乳液的制備；

S5、相變微膠囊型吸熱劑的制備