[發(fā)明專利]一種油井水泥改性劑

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210107423.8
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114368932A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王剛;譚夢秋;譚華;朱佳平
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東石油化工學(xué)院
• 主分類號: C04B24/42
• 分類號: C04B24/42;C09K8/467
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所 23118
• 代理人: 曹愛華

本發(fā)明涉及的是一種油井水泥改性劑，這種油井水泥改性劑為具有核殼結(jié)構(gòu)的無機?有機復(fù)合顆粒，其制備方法：a）SiO₂納米顆粒的改性：b）制備無機?有機復(fù)合顆粒：將1?10克SiO₂?BSA在100毫升無水乙醇中超聲分散30分鐘，向分散液中加入5?30克的聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯、1?10克丙烯酸和0.01?0.05克偶氮二異丁腈，在40?70°C氮氣中混合4小時，離心后用乙醇多次漂洗，并在60°C下真空干燥12小時，得到無機?有機復(fù)合顆粒，為具有核殼結(jié)構(gòu)的無機?有機復(fù)合顆粒；聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸的質(zhì)量比為3:1?5:1。本發(fā)明不僅能夠提高油井水泥漿的流動性，而且可以改善油井水泥的機械性能。

一、 技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及油氣井開發(fā)過程中固井所用的油井水泥，具體涉及的是一種油井水泥改性劑。

二、背景技術(shù)：

油氣井開發(fā)過程中，固井所用的油井水泥存在抗拉強度低、抗裂性差等固有缺陷，井下水泥環(huán)的破壞嚴重影響油氣井的產(chǎn)能、生產(chǎn)壽命和安全。SiO₂納米顆粒不僅可以在水泥漿中起到物理填充的作用，而且可以與水化過程中產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠，從而促進水泥漿的水化反應(yīng)，密實水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，改善水泥漿的性能。然而，SiO₂納米顆粒具有較大的比表面積，具有很強的團聚傾向，聚集后的納米SiO₂顆粒容易在水泥漿中形成薄弱帶，導(dǎo)致固化后水泥的力學(xué)性能下降。通過在固井水泥漿中加入高效減水劑能夠提高SiO₂納米顆粒在水泥漿中的分散穩(wěn)定性。然而，SiO₂納米顆粒與高效減水劑之間的相互作用較弱，不能從根本上改變SiO₂納米顆粒的強團聚趨勢，無法實現(xiàn)SiO₂納米顆粒在水泥漿中的納米級均勻分散。因此，SiO₂納米顆粒在固井水泥漿中的應(yīng)用受到了限制。

三、發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種油井水泥改性劑，這種油井水泥改性劑用于解決現(xiàn)有技術(shù)中SiO₂納米顆粒在固井水泥漿中的應(yīng)用受到限制的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種油井水泥改性劑為具有核殼結(jié)構(gòu)的無機-有機復(fù)合顆粒，其制備方法如下：

a）SiO₂納米顆粒的改性：

將1-10克SiO₂納米顆粒加入到100毫升質(zhì)量百分比濃度為10%的乙醇溶液中，超聲15分鐘，得到均勻的懸浮液；向懸浮液中加入2-8克N,O-雙三甲硅基乙酰胺BSA，在50°C、氮氣氛圍中攪拌6小時，冷卻至常溫后，對分散液進行多次離心并用乙醇洗滌，除去未反應(yīng)的BSA，得到改性后的SiO₂納米顆粒SiO₂-BSA；然后，將改性后的SiO₂納米顆粒SiO₂-BSA在60°C下真空干燥12小時；

b）制備無機-有機復(fù)合顆粒：

將1-10克SiO₂-BSA在100毫升無水乙醇中超聲分散30分鐘，向分散液中加入5-30克的聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯PEGMA、1-10克丙烯酸AA和0.01-0.05克偶氮二異丁腈，在40-70°C氮氣中混合4小時，離心后用乙醇多次漂洗，并在60°C下真空干燥12小時，得到無機-有機復(fù)合顆粒SiO₂/PEGMA/AA，為具有核殼結(jié)構(gòu)的無機-有機復(fù)合顆粒；聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯PEGMA和丙烯酸AA的質(zhì)量比為3:1-5:1。

上述方案中制備無機-有機復(fù)合顆粒：

將2克SiO₂-BSA在100毫升無水乙醇中超聲分散30分鐘，向分散液中加入10克的聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯PEGMA、2克丙烯酸AA和0.025克偶氮二異丁腈，在60°C氮氣中混合4小時，離心后用乙醇多次漂洗，并在60°C下真空干燥12小時，得到無機-有機復(fù)合顆粒SiO₂/PEGMA/AA，為具有核殼結(jié)構(gòu)的無機-有機復(fù)合顆粒。