一种油井水泥改性剂制造技术

本发明专利技术涉及的是一种油井水泥改性剂，这种油井水泥改性剂为具有核壳结构的无机

【技术实现步骤摘要】
一种油井水泥改性剂
[0001]一、
：本专利技术涉及油气井开发过程中固井所用的油井水泥，具体涉及的是一种油井水泥改性剂。
[0002]二、
技术介绍
：油气井开发过程中，固井所用的油井水泥存在抗拉强度低、抗裂性差等固有缺陷，井下水泥环的破坏严重影响油气井的产能、生产寿命和安全。SiO2纳米颗粒不仅可以在水泥浆中起到物理填充的作用，而且可以与水化过程中产生的氢氧化钙反应生成水化硅酸钙凝胶，从而促进水泥浆的水化反应，密实水泥石的微观结构，改善水泥浆的性能。然而，SiO2纳米颗粒具有较大的比表面积，具有很强的团聚倾向，聚集后的纳米SiO2颗粒容易在水泥浆中形成薄弱带，导致固化后水泥的力学性能下降。通过在固井水泥浆中加入高效减水剂能够提高SiO2纳米颗粒在水泥浆中的分散稳定性。然而，SiO2纳米颗粒与高效减水剂之间的相互作用较弱，不能从根本上改变SiO2纳米颗粒的强团聚趋势，无法实现SiO2纳米颗粒在水泥浆中的纳米级均匀分散。因此，SiO2纳米颗粒在固井水泥浆中的应用受到了限制。
[0003]三、
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种油井水泥改性剂，这种油井水泥改性剂用于解决现有技术中SiO2纳米颗粒在固井水泥浆中的应用受到限制的问题。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种油井水泥改性剂为具有核壳结构的无机
‑
有机复合颗粒，其制备方法如下：a）SiO2纳米颗粒的改性：将1
‑
10克SiO2纳米颗粒加入到100毫升质量百分比浓度为10%的乙醇溶液中，超声15分钟，得到均匀的悬浮液；向悬浮液中加入2
‑
8克N,O
‑
双三甲硅基乙酰胺BSA，在50
°
C、氮气氛围中搅拌6小时，冷却至常温后，对分散液进行多次离心并用乙醇洗涤，除去未反应的BSA，得到改性后的SiO2纳米颗粒SiO2‑
BSA；然后，将改性后的SiO2纳米颗粒SiO2‑
BSA在60
°
C下真空干燥12小时；b）制备无机
‑
有机复合颗粒：将1
‑
10克SiO2‑
BSA在100毫升无水乙醇中超声分散30分钟，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克偶氮二异丁腈，在40
‑
70
°
C氮气中混合4小时，离心后用乙醇多次漂洗，并在60
°
C下真空干燥12小时，得到无机
‑
有机复合颗粒SiO2/PEGMA/AA，为具有核壳结构的无机
‑
有机复合颗粒；聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯PEGMA和丙烯酸AA的质量比为3:1
‑
5:1。
[0005]上述方案中制备无机
‑
有机复合颗粒：将2克SiO2‑
BSA在100毫升无水乙醇中超声分散30分钟，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克偶氮二异丁腈，在60
°
C氮气中混合4小时，离心后用乙醇多次漂洗，并在60
°
C下真空干燥12小时，得到无机
‑
有机复合颗粒SiO2/PEGMA/AA，为具有核壳结构的无机
‑
有机复合颗粒。
[0006]上述方案中制备无机
‑
有机复合颗粒时，调节聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯PEGMA和丙
烯酸AA的浓度与比例，实现根据固井施工要求，控制无机
‑
有机复合颗粒对油井水泥浆流动性的影响。
[0007]有益效果：1、本专利技术首次在SiO2纳米颗粒表面接枝聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯（PEGMA）和丙烯酸（AA），制备具有核壳结构的无机
‑
有机复合颗粒（SiO2/PEGMA/AA），改性方法简便，成本低，重复性好。
[0008]2、本专利技术制备的SiO2/PEGMA/AA复合颗粒结合了高效减水剂（PEGMA/AA）和SiO2颗粒的优势，不仅能够提高油井水泥浆的流动性，而且可以改善油井水泥的机械性能，将大大促进复合颗粒在固井工程中的应用。
[0009]3、本专利技术将减水剂活性组分（PEGMA和AA）接枝到SiO2纳米颗粒表面，其结合了SiO2纳米颗粒和减水剂的双重性能，并且比两者物理掺混的性能更高效。
[0010]4、本专利技术将聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯（PEGMA）和丙烯酸（AA）接枝到SiO2纳米颗粒表面，这种核壳结构赋予无机
‑
有机复合颗粒多种功能，可以通过火山灰活性和成核效应改善水泥水化和致密化微观结构。
[0011]四、附图说明：图1为无机
‑
有机复合颗粒的制备流程图；图2为无机
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有机复合颗粒的红外谱图；图3为四种油井水泥体系的水泥石扫描电子显微镜图；图4为四种油井水泥体系在不同养护时间的抗压强度图；图5为四种油井水泥体系的剪切应力随剪切速率的变化规律图。
[0012]五、具体实施方式：实施例1：这种油井水泥改性剂为具有核壳结构的无机
‑
有机复合颗粒，其制备方法如下：a）SiO2纳米颗粒的改性将2克的SiO2纳米颗粒加入到质量百分比浓度为10%的乙醇溶液中，超声15分钟，得到均匀的悬浮液。在上述分散液中加入3克的N,O
‑
双三甲硅基乙酰胺(BSA)，在50
°
C、氮气氛围中搅拌6小时。冷却至常温后，对分散液进行多次离心并用乙醇洗涤，除去未反应的BSA。随后，将改性后的SiO2纳米颗粒(SiO2‑
BSA)在60
°
C下真空干燥12小时。
[0013]b）制备无机
‑
有机复合颗粒：将2克的SiO2‑
BSA在无水乙醇中超声分散30min。在上述分散液中加入10克的聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯（PEGMA）、2克的丙烯酸（AA）和0.025克的偶氮二异丁腈，在60
°
C氮气中混合4小时，离心后用乙醇多次漂洗，并在60
°
C下真空干燥12小时，得到具有核壳结构的无机
‑
有机复合颗粒（SiO2/PEGMA/AA）。无机
‑
有机复合颗粒的制备流程图和红外谱图分别见图1和图2。
[0014]实施例2：这种油井水泥改性剂为具有核壳结构的无机
‑
有机复合颗粒，其制备方法如下：a）SiO2纳米颗粒的改性将5克的SiO2纳米颗粒加入到质量百分比浓度为10%的乙醇溶液中，超声15分钟，得到均匀的悬浮液。在上述分散液中加入6.5克的N,O
‑
双三甲硅基乙酰胺(BSA)，在50
°
C、氮
气氛围中搅拌6小时。冷却至常温后，对分散液进行多次离心并用乙醇洗涤，除去未反应的BSA。随后，将改性后的SiO2纳米颗粒(SiO2‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油井水泥改性剂，其特征在于：这种油井水泥改性剂为具有核壳结构的无机
‑
有机复合颗粒，其制备方法如下：a）SiO2纳米颗粒的改性：将1
‑
10克SiO2纳米颗粒加入到100毫升质量百分比浓度为10%的乙醇溶液中，超声15分钟，得到均匀的悬浮液；向悬浮液中加入2
‑
8克N,O
‑
双三甲硅基乙酰胺BSA，在50
°
C、氮气氛围中搅拌6小时，冷却至常温后，对分散液进行多次离心并用乙醇洗涤，除去未反应的BSA，得到改性后的SiO2纳米颗粒SiO2‑
BSA；然后，将改性后的SiO2纳米颗粒SiO2‑
BSA在60
°
C下真空干燥12小时；b）制备无机
‑
有机复合颗粒：将1
‑
10克SiO2‑
BSA在100毫升无水乙醇中超声分散30分钟，向分散液中加入5
‑
30克的聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯PEGMA、1
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10克丙烯酸AA和0.01
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0.05克偶氮二异丁腈，在40
‑
70
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【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，谭梦秋，谭华，朱佳平，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：