本发明专利技术提供了一种水化硅酸钙悬浊液及其制备方法和应用。所述水化硅酸钙悬浊液包括在催化剂在下，钙化合物、烷氧基硅烷和水反应的产物，所述催化剂选自盐酸金刚烷胺和/或乌洛托品。本发明专利技术从微观纳米结构出发，合成并筛选成分更为单一、结构更为规则的目标CSH产物。获得了一种颗粒状的CSH，在显著增强水泥早期强度的同时，不促凝。不促凝。不促凝。
【技术实现步骤摘要】
一种水化硅酸钙悬浊液及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于固井
，具体涉及一种水化硅酸钙悬浊液及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]油气井固井的主要原材料是油井水泥和水泥外加剂以及外掺料。多年来，随着石油工业的不断发展，石油和天然气的开发难度越来越高，由于油气井勘钻探的区域越来越广，钻井深度越来越深，加上深海油气勘探的发展、非常规油气的发展等，使固井环境越来越恶劣(高温、高压、超低压漏失、深水、高腐蚀环境等)，固井工艺越来越复杂，对固井技术的要求越来越高。固井技术的进步对所使用的油井水泥，水泥外加剂以及外掺料的性能也不断提出新的要求。因此，油井水泥、水泥外加剂以及外掺料也在不断的发展和完善，其性能随固井工艺、技术的要求而不断改进。
[0003]油井水泥属于硅酸盐水泥，是以硅酸盐水泥熟料为基本材料的水泥，是专门用于油气井固井的水泥。它是按照使用条件所规定的某些物理和化学的性能标准而生产的。油井水泥的主要矿物成分是硅酸钙，硅酸钙在水泥中的含量可以高达75％，与水反应后生成水化硅酸钙，其对水泥浆和水泥石的性能起着至关重要的作用。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术通过合成特定结构的水化硅酸钙，筛选出对水泥水化产物具有诱导组装特性的优选结构，提升水泥浆和水泥石的综合性能。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种水化硅酸钙悬浊液，所述水化硅酸钙悬浊液包括水化硅酸钙和催化剂，所述催化剂为盐酸金刚烷胺和/或乌洛托品。
[0006]根据本专利技术的一些实施方式，所述催化剂为盐酸金刚烷胺和乌洛托品。
[0007]根据本专利技术的一些实施方式，所述盐酸金刚烷胺和乌洛托品的质量比为0.1:1-10:1，例如0.3:1、0.6:1、0.8:1、1.2:1、1.5:1、2.5:1、3.5:1、4:1、6:1、7:1、8:1、9:1以及它们之间的任意值。
[0008]根据本专利技术的一些实施方式，所述盐酸金刚烷胺和乌洛托品的质量比为0.1:1-5:1。
[0009]根据本专利技术的一些实施方式，所述盐酸金刚烷胺和乌洛托品的质量比为0.5:1-2:1。
[0010]根据本专利技术的一些实施方式，所述水化硅酸钙的平均粒径为100-300nm。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述水化硅酸钙在所述悬浮液中的质量含量为8-20％。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述水化硅酸钙悬浊液包括在催化剂存在的条件下，使钙化合物、烷氧基硅烷和水反应的产物，所述催化剂选自盐酸金刚烷胺和/或乌洛托品。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述钙化合物选自硝酸钙、氯化钙和氧化钙中的一种或多种。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述烷氧基硅烷选自C1-C6烷氧基硅烷。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述烷氧基硅烷选自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷和四正丁氧基硅烷中的一种或多种。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，以钙与硅的摩尔比计，所述钙化合物和所述烷氧基硅烷的摩尔比为0.8-1.2:1。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，以钙与硅的摩尔比计，所述钙化合物和所述烷氧基硅烷的摩尔比为1:1。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述钙化合物与水的比为1:8-20。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述催化剂的加入量占所述钙化合物、烷氧基硅烷和水总量的0.005-0.05wt％，例如0.01wt％、0.015wt％、0.025wt％、0.030wt％、0.035wt％、0.045wt％以及它们之间的任意值。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述催化剂的加入量占所述钙化合物、烷氧基硅烷和水总量的0.02-0.04wt％。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应的温度为30-70℃，优选为40-60℃。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应的时间为2-10h，优选为4-8h。
[0023]本专利技术的第二方面提供了一种水化硅酸钙悬浊液的制备方法，包括在催化剂存在的条件下，使钙化合物、烷氧基硅烷和水反应，所述催化剂选自盐酸金刚烷胺和/或乌洛托品。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述催化剂为盐酸金刚烷胺和乌洛托品。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述盐酸金刚烷胺和乌洛托品的质量比为0.1:1-10:1，例如0.3:1、0.6:1、0.8:1、1.2:1、1.5:1、2.5:1、3.5:1、4:1、6:1、7:1、8:1、9:1以及它们之间的任意值。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述盐酸金刚烷胺和乌洛托品的质量比为0.1:1-5:1。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述盐酸金刚烷胺和乌洛托品的质量比为0.5:1-2:1。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述钙化合物选自硝酸钙、氯化钙和氧化钙中的一种或多种。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述烷氧基硅烷选自C1-C6烷氧基硅烷。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述烷氧基硅烷选自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷和四正丁氧基硅烷中的一种或多种。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，以钙与硅的摩尔比计，所述钙化合物和所述烷氧基硅烷的摩尔比为0.8-1.2:1，例如0.9:1或1.1:1。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，以钙与硅的摩尔比计，所述钙化合物和所述烷氧基硅烷的摩尔比为1:1。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述钙化合物与水的质量比为1:8-20，例如1:9、1:10、1:12、1:14、1:18、1:19以及它们之间的任意值。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述钙化合物与水的质量比为1:10-15。
[0035]本专利技术中所述钙化合物与水在上述限定的比例范围内，最终得到的水化硅酸钙悬浊液的产品浓度在20％-8％之间。产物浓度大于20％时，流动性变差不利于使用，此外再高的浓度也不利于产品晶型控制，而好的晶型对产品性能很重要。而8％以下的浓度过于低，实际实用过程中的意义也不大。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述催化剂的加入量占所述钙化合物、烷氧基硅烷和水总量的0.005-0.05wt％，例如0.01wt％、0.015wt％、0.025wt％、0.030wt％、0.035wt％、0.045wt％以及它们之间的任意值。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述催化剂的加入量占所述钙化合物、烷氧基硅烷和水总量的0.02-0.04wt％。
[0038]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应的温度为30-70℃。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应的温度为40-60℃。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应的时间为2-10h。
[0041]根据本专利技术的一些实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水化硅酸钙悬浊液，其包括水化硅酸钙和催化剂，所述催化剂为盐酸金刚烷胺和/或乌洛托品。2.根据权利要求1所述的水化硅酸钙悬浊液，其特征在于，所述催化剂为盐酸金刚烷胺和乌洛托品，其中，所述盐酸金刚烷胺和乌洛托品的质量比为0.1:1-10:1，优选为0.1:1-5:1，更优选为0.5:1-2:1。3.根据权利要求1或2所述的水化硅酸钙悬浊液，其特征在于，所述水化硅酸钙的平均粒径为100-300nm；所述水化硅酸钙在所述悬浮液中的质量含量为8-20％。4.一种水化硅酸钙悬浊液的制备方法，其包括在催化剂存在的条件下，使钙化合物、烷氧基硅烷和水反应，所述催化剂选自盐酸金刚烷胺和/或乌洛托品。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述催化剂为盐酸金刚烷胺和乌洛托品，其中，盐酸金刚烷胺和乌洛托品的质量比为0.1:1-10:1，优选为0.1:1-5:1，更优选为0.5:1-2:1。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述钙化合物选自硝酸钙、氯化钙和氧化钙中的一种或多种；和/或所述烷氧基硅烷选自C1-C6烷氧基硅烷...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘学鹏，丁士东，刘伟，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。