[發明專利]一種多相顆粒、其制造方法及其應用

有效

• 申請號: 201910577175.1
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110684516B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 丁士東;劉學鵬;周仕明;王立雙;劉偉;陶謙;王其春
• 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: C09K8/42
• 分類號: C09K8/42;C09K8/467
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發明涉及一種多相顆粒、其制造方法和用途。所述多相顆粒具有包括第一相和第二相的多相結構，平均粒徑為0.1?100mm。所述多相顆粒的本體強度高，與水泥石具有良好的界面粘結力，特別適合于水泥石增韌用途。

技術領域

本發明涉及一種多相顆粒，特別涉及一種水泥石增韌用多相顆粒。本發明還涉及該多相顆粒的制造方法和用途。

背景技術

固井是鉆井作業中非常重要的一個環節。在油井的鉆井周期內，一般需要多次固井。固井主要通過將水泥漿注入井下，在固井套管和油井巖壁之間固化形成“水泥環”。通常情況下，固井用水泥漿形成的油井“水泥環”在井下需要承受高聚能射流的射孔沖擊、大型壓裂和分段壓裂的沖擊以及下套管和繼續鉆進時套管和鉆頭對“水泥環”的碰撞沖擊。此外，由于地殼作用的存在，固井“水泥環”還要受到地殼結構改變而產生的巨大內應力，如果固井水泥石強度和韌性不夠，將產生變形和裂紋，其整體完整性遭到破壞，導致后期層間密封性能失效，對油氣井特別可以舉出高含酸性氣體井后期增產措施及開發生產具有潛在安全隱患，嚴重的會影響油井的正常運轉，甚至造成油井的永久性破壞，造成巨大的經濟損失。因此，固井“水泥環”通常需要添加能夠提高其韌性和強度的組分，以減弱其脆性導致被破壞的可能性。

為提高水泥石韌性，現有的技術主要通過添加橡膠彈性體等彈性粒子的方法改性。彈性粒子是一種彈性材料，由彈性粒子構成的水泥與普通水泥相比具有較低楊氏模量和較高的泊松比，能夠更好地吸收壓裂時套管膨脹引起的水泥變形能量，降低“水泥環”密封失效的風險。

中國專利CN201310066429(一種彈性固井水泥漿及其制造方法)公開了一種固井水泥漿，彈性材料采用一種代號材料WF-1。中國專利201210029069(一種彈塑性固井水泥漿及其制造方法)也公開了一種固井水泥漿，彈性材料采用天然橡膠粉，工業合成橡膠粉。

發明內容

本發明的發明人發現，傳統固井用彈性粒子一般是彈性的橡膠粉末，由于橡膠粉表面疏水或親水性差，與水泥的粘結力不好。所謂粘結力，是指與被粘結物體界面上分子間的結合力。長期以來，油井水泥對粘結物體界面粘結力的影響一直被工程界所重視，其影響主要集中在粘結力和承載力的變化上。目前固井用彈性粒子由于與水泥石的界面粘結力不夠，在壓裂或地殼運動內應力的作用下，彈性粒子容易與水泥石脫層，造成水泥石內部“孔洞”的出現，成為嚴重缺陷。因此，在這種情況下，彈性粒子不但沒有起到增韌的作用，反而成為破壞水泥石的不利因素。

本發明的發明人經過刻苦的研究，發現了一種多相顆粒。該多相顆粒可以彌補現有技術在彈性粒子與水泥石界面粘結力不夠的缺陷，并基于此而完成了本發明。

具體而言，本發明涉及以下方面的內容。

1.一種多相顆粒，具有包括第一相和第二相(優選由第一相和第二相構成)的多相結構，其中所述多相結構至少部分具有形態(1)：所述第一相是至少部分具有多孔結構的連續相，所述第二相是分散相，其中至少一個(優選總數的50％以上、60％以上、80％以上、90％以上或基本上全部)所述第二相具有基本上球狀的形狀(稱為球狀第二相)，并且至少一個(優選總數的50％以上、60％以上、80％以上、90％以上或基本上全部)所述球狀第二相位于所述第一相的所述多孔結構的孔洞(特別是基本上圓形孔洞)之內，或者，所述多相結構至少部分具有形態(2)：所述第二相是連續相(比如具有松散結構或無定形結構)，所述第一相是分散相，其中至少一個(優選總數的50％以上、60％以上、80％以上、90％以上或基本上全部)所述第一相具有基本上柱狀(比如選自圓柱和棱柱中的至少一種柱狀)的形狀(稱為柱狀第一相)，或者，所述多相結構至少部分具有形態(3)：所述形態(1)和所述形態(2)的組合形態，并且所述多相顆粒的平均粒徑為至少0.1mm(優選至少0.2mm、至少0.35mm、至少0.5mm、至少0.75mm或者至少0.8mm)，至多100mm(優選至多50mm、至多20mm、至多10mm、至多5mm、至多2mm、至多1.2mm或者至多1.0mm)。