负载型多孔材料及其制备方法与在油田固井领域的应用技术

本发明专利技术提供一种负载型多孔材料及其制备方法与在油田固井领域的应用。本发明专利技术所提供的负载型多孔材料，包括：载体和负载在所述载体上的无机小分子，其中，所述载体的比表面积为500m2/g～1500m2/g，孔容0.2cm3/g～1.2cm3/g，孔径为2nm～10nm；所述无机小分子选自无机盐类化合物和无机碱类化合物中的至少一种。本发明专利技术采用具有特定比表面积和孔容的载体负载无机小分子，利用多孔载体上孔结构的毛细效应可将无机小分子，例如促凝剂以物理吸附的方式负载于多孔材料上。载于多孔材料上。

【技术实现步骤摘要】
负载型多孔材料及其制备方法与在油田固井领域的应用


[0001]本专利技术涉及油田固井领域，具体涉及一种负载型多孔材料及其制备方法与在油田固井领域的应用。

技术介绍

[0002]深水油气资源具有储量规模大、产能高和回报高等特点，吸引了全世界的关注，但是，石油工作者必须面对深水油气勘探和钻采过程中存在的高成本、高技术和高风险等特点。深水钻井是指在水深超过2000ft(609m)海域进行的钻井作业，作业费用高，因此深水固井技术成为深水油气资源高效、经济、安全开采的前提条件和重要保障。由于深水作业的特殊性，很多在陆地作业中可以忽略的环节，在深水作业中必须加以重视和优化，以保证钻进作业的顺利进行。
[0003]在低温环境下，水泥浆的流变性、抗压强度和胶凝强度发展均受到影响。低温会造成常规水泥浆凝结时间延长，在短时间内难以形成有效强度；水泥石强度发展缓慢不仅会增加候凝时间，而且由于浅层流的存在，会造成严重的浅层水、气窜，甚至导致固井失败和其他复杂情况。因此，低温、窄安全作业窗口、浅层流等难题制约了深水固井技术的发展。
[0004]面对深水固井中存在的挑战，研究者提出了相应的解决方案，从固井设备到水泥浆体系都进行了变革和创新。以水泥浆体系为例，快凝石膏水泥浆体系、PSD水泥浆技术、高铝水泥、硅酸盐水泥以及充气水泥浆技术等技术体系的建立，提高了深水水泥浆固井质量，延长了油气井寿命。
[0005]BJ公司和斯伦贝谢等公司针对深水低温与浅层流，开发出了相应的水泥浆体系。以斯伦贝谢为例，斯伦贝谢公司开发的DeepCrete水泥浆结合了CemCrete系列水泥浆的颗粒级配技术优点和DeepCEM添加剂增强水泥浆低温性能的特性，是一种能够控制水窜、气窜的水泥浆体系，适用于深水易漏失地层，也适合可能存在气窜或水窜危险的固井作业。DeepCrete水泥浆的密度调节范围为1.0～1.7g/cm3，混合水盐度从淡水到37％盐水，温度范围0～55℃。具有良好的低温性能：低温早凝，候凝时间短；低温下胶凝强度发展快，防窜性能好；低温下良好的流变性能；低密度水泥浆具有与常规密度水泥浆一样的抗压强度。
[0006]无论是斯伦贝谢的DeepCrete水泥浆体系，还是BJ公司的AFCS体系，在深水固井作业中都取得了很好效果，既克服了深水低温问题，也解决了浅层窜流问题。但是，从材料结构创新入手，解决深水固井中的上述难题，未见报道。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种负载型多孔材料，采用具有特定比表面积和孔容的载体负载无机小分子，利用多孔载体上孔结构的毛细效应可将无机小分子，例如促凝剂以物理吸附的方式负载于多孔材料上。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的负载型多孔材料的制备方法。
[0009]本专利技术的目的之三在于提供一种与上述目的相对应的负载型多孔材料的应用。
[0010]为实现上述目的之一，本专利技术采取的技术方案如下：
[0011]一种负载型多孔材料，包括：载体和负载在所述载体上的无机小分子，其中，所述载体的比表面积为500m2/g～1500m2/g，孔容0.2cm3/g～1.2cm3/g，孔径为2nm～10nm；所述无机小分子选自无机盐类化合物和无机碱类化合物中的至少一种。
[0012]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述载体为球型或类球型颗粒，粒径为10μm～500μm。
[0013]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述载体选自二氧化硅、三氧化二铝和碳材料中的至少一种。
[0014]根据本专利技术，二氧化硅、三氧化二铝和碳材料的制备方法不受特殊限制，只要能够得到符合上述对于比表面积、孔容和粒径的要求的颗粒即可。
[0015]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述无机盐类化合物选自无机钙盐、无机铝盐和无机钠盐中的至少一种。
[0016]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述无机盐类化合物选自草酸钙、甲酸钙、氯化钙、氯化铝、硫氢化钠、硫氢化钙、硝酸钙、亚硝酸钙、硫酸钠和硫酸钙中的至少一种。
[0017]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述无机盐类化合物选自氯化钙、氯化铝、硫酸钠和硫酸钙中的至少一种。
[0018]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述无机碱类化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铝中的至少一种。
[0019]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述负载型多孔材料中，所述无机小分子的含量为5wt％～40wt％。
[0020]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述负载型多孔材料中，所述载体的含量为60wt％～95wt％。
[0021]为实现上述目的之二，本专利技术采取的技术方案如下：
[0022]一种上述实施方式中任一项所述的负载型多孔材料的制备方法，包括：
[0023]S1.将所述载体、所述无机小分子和溶剂混合，得到悬浮液；
[0024]S2.对所述悬浮液进行热处理，得到所述负载型多孔材料。
[0025]在本专利技术的一些优选地实施方式中，步骤S2中，所述热处理的条件包括：处理温度为35℃～100℃，优选为40℃～80℃；处理时间为1h～48h，优选为8h～12h。
[0026]在本专利技术的一些优选地实施方式中，步骤S1中，所述载体与所述溶剂的质量体积比为1:(1～50)g/mL，优选为1:(1～10)g/mL。
[0027]在本专利技术的一些优选地实施方式中，步骤S1中，所述溶剂为水。
[0028]在本专利技术的一些优选地实施方式中，步骤S1中，所述载体的制备方法包括：
[0029]1)将阴离子表面活性剂加入溶剂中，当出现白色悬浮物时逐滴加入醇类化合物，并以100
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1000rpm，优选300
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500rpm的转速搅拌，直至得到清澈的溶液；
[0030]2)在以100
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1000rpm，优选300
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500rpm的转速搅拌的条件下，依次在步骤1)所得溶液中加入碱性物质和硅源，得到反应液；
[0031]3)以100
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1000rpm，优选300
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500rpm的转速搅拌所述反应液1h～12h，优选3h～6h，得到颗粒物；
[0032]4)对所述颗粒物进行焙烧处理，制得所述载体。
[0033]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述阴离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
[0034]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述溶剂为水。
[0035]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述醇类化合物为乙醇。
[0036]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述碱性为氨水。
[0037]在本专利技术的一些优选地实施方式中，所述硅源为正硅酸乙酯。
[0038]在本专利技术的一些优选地实施方式中，正硅酸乙酯：十六烷基三甲基溴化铵：氨水：乙醇：水的摩尔比为1：10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载型多孔材料，包括：载体和负载在所述载体上的无机小分子，其中，所述载体的比表面积为500m2/g～1500m2/g，孔容0.2cm3/g～1.2cm3/g，孔径为2nm～10nm；所述无机小分子选自无机盐类化合物和无机碱类化合物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的负载型多孔材料，其特征在于，所述载体为球型或类球型颗粒，粒径为10μm～500μm，优选地，所述载体选自二氧化硅、三氧化二铝和碳材料中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的负载型多孔材料，其特征在于，所述无机盐类化合物选自无机钙盐、无机铝盐和无机钠盐中的至少一种，优选为草酸钙、甲酸钙、氯化钙、氯化铝、硫氢化钠、硫氢化钙、硝酸钙、亚硝酸钙、硫酸钠和硫酸钙中的至少一种，更优选氯化钙、氯化铝、硫酸钠和硫酸钙中的至少一种；和/或所述无机碱类化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铝中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负载型多孔材料，其特征在于，所述负载型多孔材料中，所述无机小分子的含量为5wt％～40wt％；所述载体的含量为60wt％～95wt％。5.一种权利要求1
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4中任一项所述的负载型多孔材料的制备方法，包括：S1.将所述载体、所述无机小分子和溶剂混合，得到悬浮液；S2.对所述悬浮液进行热处理，得到所述负载型多孔材料，优选地，步骤S2中，所述热处理的条件包括：处理温度为35℃～100℃，优选为40℃～80℃；处理时间为1h～48h，优选为8h～12h。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述载体与所述溶剂的质量体积比为1:(1～50)g/mL，优选为1:(1～10)g/mL；优选地，所述溶剂为水。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述载体的制备方法包括：1)将阴离子表面活性剂加入溶剂中，当出现白色悬浮物时逐滴加入醇类...

【专利技术属性】
技术研发人员：王牧，周仕明，魏浩光，刘浩亚，李小江，谭春勤，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：