[发明专利]一种弱凝胶微硅悬浮液、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种弱凝胶微硅悬浮液、制备方法及应用。所述微硅悬浮液由微硅、蒸馏水、分散剂、阴离子聚合物、有机交联剂、防氧化降解剂、pH调节剂组成，各组分用量范围如下：蒸馏水100重量份；微硅43～122重量份；分散剂0.043‑6.1重量份；阴离子聚合物0.061‑0.15重量份有机交联剂0.003‑0.01重量份；防氧化降解剂0.003‑0.01重量份；pH调节剂0.000001～0.0315重量份。本发明的悬浮液固含量可达55％，粘度小于2000mPa·s，稳定期可达长期，可用于油气井固井水泥浆。

技术领域

本发明涉及石油钻井固井领域，进一步地说，是涉及一种弱凝胶微硅悬浮液、制备方法及应用。

背景技术

微硅是一种无定型SiO₂。其原生平均粒径在150nm-200nm，同水泥颗粒相比存在数量级的差别。它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。通常微硅表面存在极性基团,极易发生团聚，团聚体的尺寸与水泥颗粒尺寸接近。目前，微硅主要通过干混的形式加入到油井水泥中，不能充分发微硅在油井水泥里的填充作用，降低渗透率与降失水的效果有限，仅能起到提高水泥浆稳定性的作用。并且，微硅粉在输运、干混等过程易产生扬尘，微硅与水泥或者其他干混材料的密度差也可导致干混不均匀。因此，以微硅为原料制备二氧化硅悬浮液对改善微硅在油气井水泥浆中的应用效果和应用方式是非常重要的。

US7238733B2介绍了向微硅水悬浮液中加入膨润土、卡拉胶、共聚物来提高悬浮液的稳定性，所制悬浮液放置一段时间后具有可逆的弱胶凝状态，有效期为6周时间。该方法的主要问题在于：1.没有使用分散方法，微硅以粗颗粒的形式悬浮于在水性环境中，只是依靠增粘来阻止颗粒沉降，稳定性差，不利于长途输运和长期保存。2.使用大量的膨润土，影响固井水泥石的强度。

JP2008037689A公开了一种制备微硅悬浮液的方法，通过往微硅水混合物中添加硫酸，并定期机械搅拌来获得稳定性。该方法的主要问题在于：没有使用分散方法，微硅以粗颗粒的形式悬浮于在水性环境中，仅依靠定期搅拌来实现稳定，在运输与保存过程中，需要特定的搅拌装置来阻止悬浮液沉降。

201210035276.4公开了使用聚羧酸类分散剂来制备微硅悬浮液。该方法主要缺点为：1.使用聚羧酸盐类分散剂，时间久易变质，并伴随有腐臭味，也不利于实现长期稳定。2.仅依靠分散工艺来提高稳定性，没有使用其他化学方法来提高稳定性。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种弱凝胶微硅悬浮液、制备方法及应用。其固含量可达55％，粘度小于2000mPa·s，稳定期可达长期，可用于油气井固井水泥浆。

本发明的目的之一是提供一种弱凝胶微硅悬浮液。

所述微硅悬浮液由微硅、蒸馏水、分散剂、阴离子聚合物、有机交联剂、防氧化降解剂、pH调节剂组成，其中：

微硅悬浮液的固含量为30—55％(wt％)，

所述微硅中C含量低于1.5％，SiO₂含量大于94.5％。；

以蒸馏水为100重量份的基准用量，弱凝胶微硅悬浮液中微硅、分散剂、阴离子聚合物、有机交联剂、防氧化降解剂、pH调节剂相对于蒸馏水的重量份数范围如下：

所述分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷；

所述阴离子聚合物为阴离子型聚丙烯酰胺；优选分子量不低于1400万，水解度不低于20％；

所述有机交联剂为柠檬酸铝；

所述防氧化降解剂为硫脲；

所述pH调节剂为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、柠檬酸中的一种或多种。

本发明的目的之二是提供一种弱凝胶微硅悬浮液的制备方法。