[发明专利]油气藏固井用偏高岭土基地质聚合物及其膨胀剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气藏固井用地质聚合物及其膨胀剂，更具体地说涉及一种油气藏固井用偏高岭土基地质聚合物及其膨胀剂。

背景技术

油井水泥浆体密度高、滤失量大，不但增加了油气井顶替施工的难度，也易对低压易漏地层和油气产层造成伤害。油井水泥固化后存在体积收缩大、耐腐蚀性差、渗透率高等缺陷，造成水泥环与套管、地层之间的胶结质量差，易引发油气井环空窜流事故。油井水泥石耐高温性能差，对于稠油油藏和深层油气藏的固井施工存在先天性缺陷。油井水泥存在的缺陷，易造成油气井固井质量差、生产寿命短和油气采收率低等问题。此外，节能减排是我国实现可持续发展战略的一项重大措施，水泥行业由于生产过程资源消耗严重、能耗高、废气和粉尘排放量大，成为十一五乃至今后较长一段时期内节能减排的重点行业。因此，为科学、合理地利用油气资源，开发质优、价廉、环保的石油固井用新型胶凝材料势在必行。

高岭土是一种富硅铝质非金属矿物，学名为含水硅酸铝(铝硅酸盐粘土矿物)，偏高岭土是一种以高岭土为原料，在适当温度煅烧后(600～900℃)脱水形成的，具有很强的火山灰活性，可作为添加剂，用于现浇混凝土(GFRC和GRC)、沙浆、灰浆、混凝土和其它水泥产品，也可以作为新一代的油井水泥掺合料；工业废渣粉(矿渣粉、磷渣粉和粉煤灰)由工业生产废弃物处理后的制得，是主要以玻璃态形式存在的高活性硅酸盐，具有较高的化学潜能，现已广泛应用于水泥行业；而将偏高岭土与工业废渣粉结合起来制成偏高岭土基地质聚合物已成为材料界研究的热点，该材料是一种新型的碱激发胶凝材料，具有高强、环保、耐久性好等优点。水泥生产能耗大、环境污染严重，不利于社会的持续稳定发展。地聚合物以偏高岭土和工业废渣粉(矿渣粉、磷渣粉和粉煤灰等)为主要原料，生产过程不需要经过水泥的两磨一烧和不使用石灰石等原材料，节约了大量资源和能源，温室气体和粉尘的排放量明显减少，且我国高岭土资源丰富，工业废渣粉的利用可变废为宝，符合我国节能减排的方针，有利于社会的可持续发展。如将该新型胶凝材料部分或逐步取代油井水泥进行油气藏固井，有利于油气井固井质量的提高和矿物资源的合理高效利用，且有利于环境保护。

偏高岭土基地质聚合物以偏高岭土和矿渣粉、粉煤灰等工业废渣为主要原料，其本身不具有反应活性，需经一定工艺活化处理后，在碱性条件下才能凝结固化，其反应原理完全不同于水泥的水化过程。相关研究表明，该类材料凝结硬化后存在硬化体收缩率大的问题，影响了地质聚合物材料强度的发展，从而制约了该材料的推广应用。因此，急需开发一种能解决偏高岭土基地质聚合物收缩率大的外加剂，即偏高岭土基地质聚合物，从而拓宽偏高岭土基地质聚合物在油气藏固井领域方面的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足与问题，提供一种油气藏固井用偏高岭土基地质聚合物及其膨胀剂，它能有效解决偏高岭土基地质聚合物存在的硬化体收缩率大的缺陷。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的油气藏固井用偏高岭土基地质聚合物用膨胀剂，是由以下重量百分比的原料组成：

A、至少含有一种碱土金属氧化物或碱土金属盐  20％～70％；

B、至少含有一种无机质铝酸盐                30％～80％。

本发明的油气藏固井用偏高岭土基地质聚合物用膨胀剂中，其进一步的技术方案是所述的碱土金属氧化物或碱土金属盐中所述的碱土金属为钙、镁或钡；再进一步的技术方案是所述的碱土金属氧化物优选为氧化钙或氧化镁；所述的碱土金属盐为氯化钙、氯化镁或硝酸钡。

本发明的油气藏固井用偏高岭土基地质聚合物用高温缓凝剂中，其进一步的技术方案也可以是所述的无机质铝酸盐为铝酸钠、铝酸钙或硫酸铝钾。

本发明的使用上述的任一膨胀剂制备的油田固井用偏高岭土基地质聚合物，是由以下重量百分比的原料组成：

A、至少含有偏高岭土    60％～90％；

B、至少含有工业废渣粉  10％～40％；

另外原料中还有占偏高岭土和工业废渣粉重量之和2％～8％的膨胀剂。

本发明的油气藏固井用偏高岭土基地质聚合物，其所述的偏高岭土由高岭土活化后制得或直接购买；所述的工业废渣粉优选为矿渣粉、粉煤灰和磷渣粉；其中所述的偏高岭土目数优选为80～500，所述的工业废渣粉目数优选为80～500。再进一步的技术方案是所述的工业废渣优选为矿渣粉和粉煤灰混合物，或者矿渣粉和磷渣粉的混合物。