一种悬浮稳定剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种悬浮稳定剂及其制备方法和应用。本发明专利技术所提供的原料组合物包括凹凸棒土以及超微细二氧化硅。本发明专利技术所提供的悬浮稳定剂以所述原料组合物为原料制得。本发明专利技术所提供的悬浮稳定剂的制备方法包括：S1.将原料组合物与溶剂混合，得到第一混合液；S2.对所述第一混合液进行热处理，得到第二混合液；S3.对所述第二混合液进行高能电子束轰击辐照处理，得到含有悬浮稳定剂的第三混合液；以及任选地，S4.从所述含有悬浮稳定剂的第三混合液中分离出所述悬浮稳定剂。本发明专利技术所提供的悬浮稳定剂能够适应深层高温高压油气田的开发需要。能够适应深层高温高压油气田的开发需要。

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮稳定剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及石油行业油气井固井工程领域，具体涉及一种悬浮稳定剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着油气勘探不断向非常规、超深层等方向发展，钻遇的深井、超深井数目越来越多，井底温度也越来越高，干热岩井等地热井的温度甚至高达200℃，超深和超高温等复杂情况对固井水泥浆的沉降稳定性带来了巨大挑战。首先，在高温条件下，水泥浆中的固体颗粒布朗运动加剧，导致水泥浆的粘滞力降低，沉降速度加快；其次，深井或异常高压井往往需要使用高密度水泥浆，高密度水泥浆使用的加重材料，如铁矿粉等，与水泥颗粒的密度和粒径相差较大，因而会对水泥浆的沉降稳定性造成严重破坏；第三，深井高温条件下，为提高水泥浆的抗高温性能并满足施工时间要求，往往需要增加缓凝剂的用量，而大部分缓凝剂都具有一定的分散性，因而会加剧水泥浆的沉降不稳定性；第四，在深井、超深井往往存在顶部温差过大的问题，即上部井段温度远低于井底温度，导致上部井段水泥浆出现超缓凝现象，水泥浆凝固时间大大延长，从而加剧了水泥浆沉降的不稳定性。
[0003]现有悬浮稳定剂主要包括黄原胶、纤维素等高分子聚合物材料和膨润土、微硅等无机粉体材料，这些材料在中低温条件下(<120℃)具有良好的悬浮性能，黏度较高，但大部分耐温性能不佳，在高温条件下(>160℃)，易受热分解，抑或黏度下降，水泥浆增稠悬浮效果降低，不利于固井施工安全，影响固井质量以及井筒的长效密封完整性。
[0004]CN 107903883 A公开了一种适合低温至高温条件的超低密度水泥浆悬浮稳定剂，由以下组分按质量百分比组成：亚纳米二氧化硅45％～60％，微米无定型二氧化硅40％～55％，微米沥青粉5％～8％。所述亚纳米二氧化硅，含二氧化硅不低于95质量％，为白色或灰白色固体粉状物，中值粒径低于200～450nm；所述微米无定型二氧化硅，含非晶态二氧化硅不低于85质量％，为白色或灰白色固体粉状物，中值粒径低于10～30mm；所述微米沥青粉，含沥青不低于85质量％，软化点30℃～130℃，中值粒径低于20～50mm。
[0005]CN 108706927 A公开了一种高温水泥浆用悬浮稳定剂及其制备的抗高温水泥浆，该悬浮稳定剂由以下各组分按重量份组成：0.5～4份纤维类材料，1～5份表面活性剂类粉体材料，0.5～2份絮凝剂类粉体材料；纤维类材料为晶须、海泡石、陶瓷纤维、玄武岩纤维、水镁石纤维中的一种或两种材料的混合物；表面活性剂类粉体材料为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、石油磺酸钠、白糊精、黄糊精中的一种；絮凝剂类粉体材料为聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁中的一种。利用悬浮稳定剂制备的抗高温水泥浆，初始稠度低，沉降稳定性好。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术中存在的问题，为适应深层高温高压油气田的开发需求，本专利技术的目的之一在于提供一种悬浮稳定剂。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的悬浮稳定剂的制备方法。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种与上述目的相对应的悬浮稳定剂的应用。
[0009]为实现上述目的之一，本专利技术采取的技术方案如下：
[0010]一种悬浮稳定剂，其通过依次对原料组合物进行水热处理和高能电子束轰击辐照处理制得，所述原料组合物包括凹凸棒土以及超微细二氧化硅。
[0011]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述凹凸棒土的长度为500～1500nm，直径为20～100nm，长径比为(5～70):1。
[0012]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述超微细二氧化硅的粒径为10～1000nm。
[0013]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述凹凸棒土和所述超微细二氧化硅的质量比为(55～85):(15～45)，优选为(60～80):(20～40)。
[0014]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述水热处理的条件包括：固液质量比为1:(0.8～5)；温度为100℃～200℃；时间为4～8h。
[0015]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述高能电子束轰击辐照处理的条件包括：高能电子束能量为5～15MeV；高能电子束剂量为10～50kGy，辐照时间为2～20min。
[0016]为实现上述目的之二，本专利技术采取的技术方案如下：
[0017]一种上述实施方式中任一项所述的悬浮稳定剂的制备方法，包括：
[0018]S1.将所述原料组合物与溶剂混合，得到第一混合液；
[0019]S2.对所述第一混合液进行热处理，得到第二混合液；
[0020]S3.对所述第二混合液进行高能电子束轰击辐照处理，得到含有悬浮稳定剂的第三混合液；以及
[0021]任选地，S4.从所述含有悬浮稳定剂的第三混合液中分离出所述悬浮稳定剂。
[0022]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述原料组合物与所述溶剂的质量比为1:(0.8～5)。
[0023]根据本专利技术，在进行步骤S1之前，可以采用搅拌机将对所述原料组合物进行混合。
[0024]根据本专利技术，步骤S1中，可以在搅拌的条件下进行所述混合操作，所述搅拌转速可以为3000～5000rpm，搅拌时间可以为2～5min。
[0025]根据本专利技术，步骤S1中，所述溶剂可以是水，所述水可以是去离子水、蒸馏水或自来水。
[0026]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S2中，所述热处理的条件包括：温度为100℃～200℃；时间为4～8h。
[0027]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S3中，所述高能电子束轰击辐照处理的条件包括：高能电子束能量为5～15MeV；高能电子束剂量为10～50kGy，辐照时间为2～20min。
[0028]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S3中，所述高能电子束轰击辐照处理在水浴条件下进行，水浴温度为40℃～60℃。
[0029]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S3中，所述第二混合液中添加有触变剂，所述触变剂与所述第二混合液的质量比为(0.5～4):100。
[0030]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述触变剂选自多羟基类化合物，优选相对分子量范围为200～10000的聚乙二醇。
[0031]根据本专利技术，步骤S3可以在搅拌的条件下进行，搅拌转速可以为100～500rpm。
[0032]根据本专利技术，步骤S4中，可以采用烘干的方式实现所述分离。在本专利技术的一些具体的实施方式中，所述烘干的温度可以是50℃～80℃。
[0033]根据本专利技术，可以对制得的悬浮稳定剂进行研磨处理，以消除大块团聚。优选地，将悬浮稳定剂研磨至过100目～300目筛，优选过200目～300目筛。
[0034]为实现上述目的之三，本专利技术采取的技术方案如下：
[0035]一种上述实施方式中任一项所述的悬浮稳定剂或根据上述实施方式中任一项所述的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬浮稳定剂，其通过依次对原料组合物进行水热处理和高能电子束轰击辐照处理制得，所述原料组合物包括凹凸棒土以及超微细二氧化硅。2.根据权利要求1所述的悬浮稳定剂，其特征在于，所述凹凸棒土的长度500～1500nm，直径为20～100nm，长径比为(5～70):1；和/或所述超微细二氧化硅的粒径为10～1000nm。3.根据权利要求1或2所述的悬浮稳定剂，其特征在于，所述凹凸棒土和所述超微细二氧化硅的质量比为(55～85):(15～45)，优选为(60～80):(20～40)。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的悬浮稳定剂，其特征在于，所述水热处理的条件包括：固液质量比为1:(0.8～5)；温度为100℃～200℃；时间为4～8h。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的悬浮稳定剂，其特征在于，所述高能电子束轰击辐照处理的条件包括：高能电子束能量为5～15MeV；高能电子束剂量为10～50kGy，辐照时间为2～20min。6.一种权利要求1
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5中任一项所述的悬浮稳定剂的制备方法，包括：S1.将所述原料组合物与溶剂混合，得到第一混合液；S2.对所述第一混合液进行热处理，得到第二混合液；S3.对所述第二混合液进行高能电子束轰击辐照处理，得到含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小江，陆沛青，杜晓雨，周仕明，刘仍光，刘奎，谭春勤，
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：