The invention relates to the technical field of oil and gas well cementing, in particular to a composite particle, a preparation method and an application thereof. The composite particles are composed of the inner core of the rigid particles and the shell of the elastic particles coated on the outer surface of the core. Compared with the prior art, the invention has the beneficial effects of: (1) compared to the same type of system in system of the invention includes the price of composite particles with low cost savings; (2) the product of the invention is spherical degree is high, is conducive to improve the fluidity of cement slurry; (3) in the preparation process and after the optimization process, the finished product rate, low energy consumption, no pollution; (4) composite particles prepared by the invention can significantly improve the strength of cement, cement reduces the elastic modulus, increase the deformation capacity of cement stone.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气井固井
,特别涉及一种复合颗粒、其制备方法和应用。
技术介绍
随着气井环空带压现象越来越普遍,水泥环的封固质量和耐久性越来越受到行业内的重视。但常规水泥石是一种脆性材料,在油井长期生产或作业过程水泥环容易出现裂纹或者微环隙,导致井口带压。为了有效提高水泥石的长期密封能力,需要有效改善水泥石的力学性能,提高水泥石的变形能力,有效降低水泥石的弹性模量,并保证水泥石足够的强度。目前常用的改善水泥石弹性性能的材料主要有:丁苯胶乳乳胶、苯丙胶乳、橡胶颗粒及有机树脂类等物质,但乳胶及有机树脂类物质因价格高而限制了它们的广泛使用,橡胶颗粒和树脂材料由于抗温能力差及自身的缺陷,对水泥石的增孔作用明显,强度降低快,使用受到限制。由于固井质量差或者水泥石力学性能较差(硬脆),导致环空带压,导致严重安全隐患,降低油井生产寿命。同时为了稳产、增产,各油田都相继进行注水、压裂、酸化等增产措施,不同的作业过程必然引起井下套管和水泥环受力状态改变,采用常规水泥浆体系容易导致水泥环受损,水泥环失去密封能力,影响后期生产。因此有必要开发出一种新型的弹性材料,其除能够降低水泥石弹性模量时,有效提高水泥石强度,还能够合理降低成本。
技术实现思路
本专利技术之一提供了一种复合颗粒,所述复合颗粒由作为内核的刚性颗粒和包覆在所述内核外表面的作为壳层的弹性颗粒组成。在本专利技术中,通过例如喷雾干燥及乳液聚合技术,在微米级刚性颗粒表面包覆弹性颗粒,从而减少弹性颗粒的用量,以刚性颗粒为核可以保证水泥石较高的抗压强度,包覆弹性颗粒形成的软壳,能够有效的改善水泥石的脆性,增加水泥石的变形 ...
【技术保护点】
一种复合颗粒,所述复合颗粒由作为内核的刚性颗粒和包覆在所述内核外表面的作为壳层的弹性颗粒组成。
【技术特征摘要】
1.一种复合颗粒,所述复合颗粒由作为内核的刚性颗粒和包覆在所述内核外表面的作为壳层的弹性颗粒组成。2.根据权利要求1所述的复合颗粒,其特征在于,所述壳层以无孔的形式包覆在所述内核外层。3.根据权利要求1或2所述的复合颗粒,其特征在于,所述内核的平均粒径与所述壳层的厚度的比例为3:1-6:1。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的复合颗粒,其特征在于,所述弹性颗粒中包括天然乳胶、苯丙乳胶和丁苯乳胶中的至少一种。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的复合颗粒,其特征在于,所述弹性颗粒的平均粒径为100-12000纳米,粒径d50=150-350纳米;优选平均粒径200-300纳米,粒径d50=250-300纳米。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的复合颗粒,其特征在于,所述弹性颗粒的弹性模量<1GPa。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的复合颗粒,其特征在于,所述刚性颗粒包括粉煤灰、硅粉、空心玻璃微珠和电厂漂珠中的至少一种。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的复合颗粒,其特征在于,所述刚性颗粒的平均粒径为75-150微米,粒径d50=70-145微米;优选平均粒径为100-120微米,粒径d5...
【专利技术属性】
技术研发人员:陶谦,周仕明,刘伟,刘建,
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司,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:北京;11
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