一种液体减轻剂及其制备和应用制造技术

本申请公开了一种液体减轻剂及其制备和应用。所述液体减轻剂，包括水、空心微珠和高分子聚合物，所述水、空心微珠和高分子聚合物的重量比为(40至60):(26至56):(0.5至2)。本申请提供的减轻剂既可以起到降低密度的作用、又是一种可以以液体形式添加的减轻材料。实现了减轻材料的液体化添加，从而实现低密度水泥浆的灵活配制，为现场低密度水泥浆的配制提供便利。此外，本申请提供的减轻剂可以长期稳定存储。储。

【技术实现步骤摘要】
一种液体减轻剂及其制备和应用


[0001]本文涉及但不限于水泥浆的密度调节，尤其涉及但不限于一种固井用液体悬浮减轻剂。

技术介绍

[0002]固井是钻井过程中的一个关键环节，起到支撑套管和封隔地层的目的，当地层破裂压力较窄时，为防止压裂地层，通常采用低密度水泥浆进行固井。常用的低密度水泥浆方法主要是两种：一种是采用搬土浆、水玻璃等悬浮材料，通过提高水泥浆的水灰比来实现，但这种方式制备的水泥浆起强度慢、24h候凝强度低，无法满足下一步快速钻进的需求；另一种方法是加入空心微珠、漂珠、膨胀珍珠岩等中空低密度材料，降低水泥浆的密度，可以有效降低水灰比，提高水泥石的强度，但是缺点是此类中空材料由于加量大，一般需要在灰站提前与水泥进行干混，而一旦进行干混后，因比例确定，水泥浆的密度很难进一步调节，而且通常在作业准备过程中，一般需要进行常规密度水泥浆和低密度水泥浆的固体灰的存储，也会增加储罐数量，另外，在海上固井作业时，由于海风的影响，固体材料尤其是低密度材料，吹灰过程中易造成损失，不利于后期密度的稳定。

技术实现思路

[0003]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。
[0004]本申请提供了一种既可以起到降低密度、又可以以液体形式添加的减轻剂。本申请提供的悬浮减轻剂可以长期稳定存储。
[0005]通过液体减轻剂的制备，实现减轻剂的液体化添加，从而实现低密度水泥浆的灵活配制，为现场低密度水泥浆的配制提供便利。
[0006]本申请提供了一种液体减轻剂，包括水、空心微珠、高分子聚合物和分散剂，所述水、空心微珠、高分子聚合物和分散剂的重量比为(40至60):(26至56):(0.5至2):(0.5至2.0)。
[0007]在本申请提供的一种实施方式中，所述液体减轻剂还包括防冻剂；
[0008]在本申请提供的一种实施方式中，所述空心微珠和所述防冻剂的重量比为(26至56):(0至10)；优选地，所述空心微珠和所述防冻剂的重量比为(26至56):(5至10)。
[0009]在本申请提供的一种实施方式中，所述高分子聚合物选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、淀粉、黄原胶、明胶、角叉莱胶、温伦胶、聚乙烯醇、以2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸(AMPS)为主要单体的聚合物、聚氨酯增稠剂和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
[0010]在本申请提供的一种实施方式中，所述甲基纤维素的聚合度为300至500；可选地，所述羧甲基纤维素的聚合物为300至500；
[0011]在本申请提供的一种实施方式中，所述羟乙基纤维素的聚合度为200至400；
[0012]在本申请提供的一种实施方式中，所述淀粉的糊化温度为80℃至90℃；
[0013]在本申请提供的一种实施方式中，所述黄原胶的数均分子量为600万至900万；
[0014]在本申请提供的一种实施方式中，所述明胶的数均分子量为5万至10万；
[0015]在本申请提供的一种实施方式中，所述角叉莱胶的数均分子量为20万至40万，κ
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型；
[0016]在本申请提供的一种实施方式中，所述温伦胶的数均分子量为300万至500万；
[0017]在本申请提供的一种实施方式中，所述聚乙烯醇的聚合度为2400至3000；
[0018]在本申请提供的一种实施方式中，所述2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸(AMPS)为主要单体的聚合物，数均分子量为30万至50万；
[0019]在本申请提供的一种实施方式中，聚丙烯酰胺为数均分子量1600万至1800万。
[0020]在本申请提供的一种实施方式中，所述分散剂选自含有聚醚侧链的聚羧酸、焦磷酸钠、木质素磺酸钠、磺化甲醛丙酮缩聚物中的任意一种或更多种；
[0021]在本申请提供的一种实施方式中，所述防冻剂选自醇类化合物、脂肪酸酰胺类化合物和亚硝酸盐的中的一种或几种；
[0022]在本申请提供的一种实施方式中，所述醇类化合物选自甲醇、乙二醇、异丙醇、二甘醇；
[0023]所述脂肪酸酰胺类化合物选自二甲基甲酰胺、甲酰胺、乙酰胺。
[0024]在本申请提供的一种实施方式中，所述水的矿化度为小于1g/L。
[0025]在本申请提供的一种实施方式中，所述空心微珠选自硼硅酸盐空心玻璃微珠；
[0026]所述硼硅酸盐空心玻璃微珠，包含但不限于Minnesota Mining and Manufacturing Corporation(3M公司)的HGS系列产品、中钢马鞍山的H系列产品、中科华星新材料有限公司的D系列产品或安徽凯盛基础材料科技有限公司的HGS系列产品。
[0027]在本申请提供的一种实施方式中，所述空心玻璃微珠被纳米SiO2包覆。
[0028]在本申请提供的一种实施方式中，所述纳米SiO2包覆所述空心玻璃微珠，包括如下步骤：
[0029]1)将所述空心微珠在pH值为11至13的溶液中处理1h至3h，处理后中和所述空心微珠表面的碱性物质并干燥；
[0030]2)将步骤1)处理后的所述空心微珠加入弱碱、醇类溶剂、水配成的混合液体，所述弱碱、所述醇类溶剂和水的比例范围为体积比(0.05至0.20):(1至5):(2至10)，空心微珠与混合液的比例为重量比(1至3):(20至50)；
[0031]3)将步骤2)得到的混合液体与硅源混合，处理3h至10h，得到混合物，所述硅源与步骤2)得到的混合液体的质量比为(0.8至1.8):(10至30)；
[0032]4)对步骤3)中的混合物固液分离，分别使用乙醇和水多次洗涤、过滤后，将固体物质在120℃至150℃下煅烧处理1h至3h，即得包覆改性空心微珠；
[0033]在本申请提供的一种实施方式中，所述弱碱包括氨水、氢氧化铝、醋酸钠、甲酸钠中的任意一种或更多种；
[0034]在本申请提供的一种实施方式中，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的任意一种或更多种；
[0035]在本申请提供的一种实施方式中，所述硅源包括正硅酸乙酯、硅酸四甲酯、正硅酸丁酯中的任意一种或更多种。
[0036]又一方面，本申请提供了上述的液体减轻剂的制备方法，包括以下步骤：将高分子聚合物加入水中，混合均匀后加入所述空心微珠，混合均匀后加入分散剂和防冻剂，混合均匀后即得液体减轻剂。
[0037]在本申请提供的一种实施方式中，所述液体减轻剂的占所述固井水泥浆的8wt.％至40wt.％(BWOC)。加入本申请液体减轻剂水泥浆各项性能良好，可以满足固井作业需求。
[0038]本申请提供的技术方案可以有效制备高固相含量的空心微珠减轻材料，具有密度低、强度高的特点，配制的低密度水泥浆各项性能良好，稠化时间可调，可以满足大多数井况下的低密度固井作业需求，实现减轻剂的液体添加，有效降低水泥浆密度。实现了使用同一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体减轻剂，包括水、空心微珠、高分子聚合物和分散剂，所述水、空心微珠、高分子聚合物和分散剂的重量比为(40至60):(26至56):(0.5至2):(0.5至2.0)。2.根据权利要求1所述的液体减轻剂，其中，所述液体减轻剂还包括防冻剂；可选地，所述空心微珠和所述防冻剂的重量比为(26至56):(0至10)；优选地，所述空心微珠和所述防冻剂的重量比为(26至56):(5至10)。3.根据权利要求2所述的液体减轻剂，其中，所述高分子聚合物选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、淀粉、黄原胶、明胶、角叉莱胶、温伦胶、聚乙烯醇、以2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸(AMPS)为主要单体的聚合物、聚氨酯增稠剂和聚丙烯酰胺中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的液体减轻剂，其中，所述甲基纤维素的聚合度为300至500；可选地，所述羧甲基纤维素的聚合物为300至500；可选地，所述羟乙基纤维素的聚合度为200至400；可选地，所述淀粉的糊化温度为80℃至90℃；可选地，所述黄原胶的数均分子量为600万至900万；可选地，所述明胶的数均分子量为5万至10万；可选地，所述角叉莱胶的数均分子量为20万至40万，κ
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型；可选地，所述温伦胶的数均分子量为300万至500万；可选地，所述聚乙烯醇的聚合度为2400至3000；可选地，所述2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸(AMPS)为主要单体的聚合物，数均分子量为30万至50万；可选地，聚丙烯酰胺为数均分子量1600万至1800万。5.根据权利要求2至4中任一项所述的液体减轻剂，其中，所述分散剂选自含有聚醚侧链的聚羧酸、焦磷酸钠、木质素磺酸钠、磺化甲醛丙酮缩聚物中的任意一种或更多种；可选地，所述防冻剂选自醇类化合物、脂肪酸酰胺类化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：房恩楼，侯亚伟，马春旭，宋维凯，田野，符军放，肖伟，王伟，王学春，马小康，
申请(专利权)人：中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：