[发明专利]一种硅浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅浆及其制备方法，特别涉及一种适用于油田固井水泥浆的硅浆及其制备方法。

背景技术

微硅粉(又称硅灰，英文名Microsilica或silica fume)，是在冶炼硅铁合金或金属硅时，烟道收尘器收集的无定型态的二氧化硅粉，其粒度为0.15～0.20μm，比表面积为15000～25000m²/kg。一方面，微硅粉粒度是水泥粒度的百分之一，具有很好的物理填充作用；另一方面，微硅粉同在水泥水化过程中产生的氢氧化钙反应，产生起强度的凝胶(CSH)，增加水泥石强度，这一过程称火山灰效应。微硅粉的物理填充作用和火山灰效应，均能增加水泥石的密实性、早期和后期强度、耐化学腐蚀性等，因而在水泥基胶凝材料中获得广泛应用。此外，在油田固井中气窜和水窜危害大，微硅粉还常用作防止气、水窜的发生。

微硅粉的利用形式上有原粉、半加密粉、加密粉以及微硅粉的水性悬浮液。原粉密度低，运输成本高以及在使用中易产生扬尘，在固井水泥浆中使用不方便；Fatam Daou等人(IADC/SPE 112701，2008)报道，加密或半加密的粉在固井水泥浆中应用性能会受到一定程度影响；微硅粉的水性悬浮液，由于在不影响微硅粉使用性能的基础上，使用方便以及不产生扬尘等特点，备受固井作业者的青睐。对于海上油气田固井作业，液体形式的外加剂或掺料便于平台吊装和使用，因此开发微硅粉的水性悬浮液意义重大。

目前，对于硅浆制备方法的报道有：

Charles E.Cronwell等人(US4321243，1982)公开了采用酸或螯合剂(如：醋酸、硫酸、盐酸以及EDTA等螯合剂)处理微硅粉，以此制备硅浆，方便工业上使用微硅粉和降低微硅粉运输成本；

Udagawa Hideyuki等人(JP60129132，1985)公开了采用萘系磺酸盐甲醛缩合物、磺化密胺甲醛缩合物、丙烯酸铵盐为分散剂，可制备硅浆，以此降低微硅粉的运输成本及其操作上的不便；

Arnold M.Rosenberg等人(US4888058，1989)公开了采用冶炼硅铁合金所得的微硅粉，以多聚磷酸、柠檬酸、氢氟酸及其盐为稳定剂，制备硅浆，以解决微硅粉使用过程中运输成本高的问题；

Kida Tsutomu等人(JP2145417，1990)公开了制备高温稳定、运输及使用方便的硅浆，其制备方法是采用硫酸调节微硅粉水性悬浮液pH为1～5.8之后，加入木质素磺酸盐、流变助剂、消泡剂制备硅浆，应用该硅浆可增加混凝土强度和抗渗性；

Paul Scheiner等人(US5176752，1993)公开了采用醇胺为分散稳定剂，优选为AMP-95(Dow Chemicals)。依据该方法制备硅浆，可以解决采用萘系磺酸盐甲醛缩合物为分散剂时易产生的胶凝现象，制备的硅浆可用于混凝土增强和抗渗性；

Sakai Etsuro等人(JP8333144，1996)公开了采用以不饱和羧酸单体与含有脂肪环或苯环的不饱和单体的共聚物为分散剂制备硅浆，应用该硅浆可增加混凝土强度和抗渗性；

Kotabe Yuichi等人(JP2002137947，2002)公开了采用羧酸铵盐为分散剂制备硅浆，该硅粉固含量可达70～80％，粘度不大于275cp；

Koide Takao等人(JP2007161531，2007)公开了酮或醛的羧酸(Oxycarboxylie acid)作为分散剂，制备硅浆；

Ono Akira等人(JP2007326727，2007)公开了采用含有羧酸基团、酰胺基团、磺酸基团的水溶性共聚物为分散剂，并可选择聚苯乙烯磺酸盐制备硅浆，该硅浆可作为一种水泥外加剂使用；

Eldar O Dingsoyr等人(US7393407，2008)公开了采用微硅粉及石英粉，以多糖为悬浮稳定剂，优选为黄原胶(XC)制备水性硅浆，应用该硅浆可防止油井水泥石在长期高温条件下强度发生衰退；

Koide Takao等人(JP2008037689，2008)公开了为了得到用于混凝土增强的硅浆，在制备时预先加入规定量硫酸，并定期需不间断的机械搅拌，保证浆体稳定。