一種液硅及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種液娃及其制備方法，更具體地說設(shè)及一種液娃及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] API油井水泥當(dāng)溫度低于110°C時(shí)，具有較低的滲透率，并隨溫度的升高，抗壓強(qiáng) 度提高，當(dāng)溫度超過110°c，尤其當(dāng)溫度超過125°C時(shí)，隨溫度的升高抗壓強(qiáng)度大幅度降低， 滲透率大大提高，運(yùn)種現(xiàn)象稱作水泥石強(qiáng)度高溫退化。溫度越高，水泥石強(qiáng)度退化現(xiàn)象更 加嚴(yán)重，致使失去保護(hù)井壁，支撐套管和封隔作用，導(dǎo)致油井破壞。能防止水泥石高溫強(qiáng)度 退化，穩(wěn)定水泥石強(qiáng)度，降低水泥石滲透率的外加劑，稱為防止水泥石高溫強(qiáng)度退化的外加 劑。
[0003] 娃粉作為防止水泥石高溫強(qiáng)度退化的外加劑，在水泥和混凝±中應(yīng)用廣泛，尤其 是熱力開采稠油和深井注水泥。
[0004] 娃粉主要類型：娃石粉（即石英砂）和微娃粉。
[0005] 娃粉作為一種高溫穩(wěn)定劑，能夠填充水泥顆粒間的孔隙，同時(shí)與水化產(chǎn)物生成凝 膠體。在水泥中滲入適量的娃粉，可起到如下作用：1)顯著提高水泥石強(qiáng)度和水泥漿的 防滲透性。2)具有保水、防止離析、降低累送阻力的作用。3)顯著延長油井的使用壽命， 特別是在氯鹽污染侵蝕、硫酸鹽侵蝕、高濕度等惡劣環(huán)境下。4)高溫時(shí)與水泥水化放出的 Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，降低了液相中巧離子的濃度，生成耐高溫的C-S-H凝膠，提高其高溫強(qiáng)度 和熱穩(wěn)定性。
[0006] 娃粉密度為2. 1~3.Ig/cm3, 一般在2. 3~2. 6g/cm3。半加密產(chǎn)品堆積密度：0. 2~ 0. 45邑/cm3〇
[0007] 石英砂按使用的用途，可分為細(xì)石英粉和粗石英粉，其中細(xì)石英粉一般小于等于 200目，國內(nèi)按不同的要求，在高溫下已廣泛應(yīng)用娃石粉作為高溫抗強(qiáng)度退化劑。
[0008] 微娃粉也叫娃灰，是娃鐵和工業(yè)娃在高溫烙煉的過程中，隨廢氣逸出的粉塵，煙氣 中Si〇2的含量約占煙塵總量的85%，顏色為灰白色，顆粒度非常小，平均粒徑約為0. 1~ 0. 15μηι，一般來說，細(xì)度小于1μηι的約占80%W上，最小粒徑約0. 01μηι。其比表面積可 W達(dá)到20~28m7g，比粉煤灰大50倍左右，比水泥約大80~100倍。微娃粉形成時(shí)的冷 凝過程極為迅速，所WSi化還沒有形成晶體，其礦物屬于無定型礦物，它是一種表面活性很 高的火山灰物質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)的水泥外滲料。
[0009] 在固井現(xiàn)場直接使用娃粉，干混不均勻，粉塵大，環(huán)境污染大并對勞動(dòng)防護(hù)要求極 高。但是若將娃粉原地預(yù)先配成水漿液再使用，需占用額外場地。對于海洋固井和作業(yè)場 地有限的場所，要求使用能在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的娃粉水漿液，即將娃粉加水液化處理 成穩(wěn)定的水漿液，行業(yè)內(nèi)稱"液娃"。國外某公司生產(chǎn)液娃中的Si〇2顆粒粒徑為0. 15μm，為 水泥平均粒徑的幾百分之一，比表面積高達(dá)21m2/g，具有極強(qiáng)的表面活性。
[0010] 液娃為Si〇2固體微粒在水中的分散液，易存在沉降分層和SiO2凝膠傾向兩大問 題。一般膽存2-3月，即沉降分層，表面析水，底部沉積結(jié)塊，或者凝膠化不能流動(dòng)。美國 US5176752公開了醇胺作為穩(wěn)定劑的制備方法，EP1534646公開了漢生膠、CMC、肥C及其混 合物等作為穩(wěn)定劑的方法，但是運(yùn)些專利中公開的分散劑和穩(wěn)定劑及其方法，在實(shí)際使用 中效果并不明顯，并且引入的有機(jī)物還增加了液娃染菌幾率，液娃夏季存放發(fā)臭，冬季沉降 分層和凝膠傾向嚴(yán)重?zé)o法通過攬拌恢復(fù)流動(dòng)性，影響使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的娃液存儲(chǔ)時(shí)易腐臭、液體不均一等問題，本發(fā)明提供了一 種液娃，該娃液能夠效地抑制娃粉分散液的沉降和凝膠傾向，延長保存時(shí)間。
[0012] 本發(fā)明的目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0013] 一種液娃，包括微娃粉，石英砂，除臭劑，抑調(diào)節(jié)劑，抑返調(diào)劑，防腐劑，各組分質(zhì) 量百分比為：微娃粉15-50% ;石英砂5-60% ;除臭劑0. 01-0. 2% ;抑調(diào)節(jié)劑0. 01-0. 65% ; 抑返調(diào)劑0. 01-0. 65% ;防腐劑0. 05-0. 2 % ;加入工藝水至100%。
[0014] 優(yōu)選地，所述液娃還包括分散劑、膠體穩(wěn)定劑、抗凍劑，各組分質(zhì)量百分比為：分散 劑0-0. 50% ;膠體穩(wěn)定劑0-0. 50% ;抗凍劑0-25. 0%。
[0015] 本發(fā)明液娃是采用在高速分散加外循環(huán)條件下，通過返調(diào)抑值的工藝的方法而 制備的。通過精選的微娃粉和/或石英砂，在1400-300化pm高速分散加外循環(huán)條件下，根據(jù) 分散液初始酸、堿性，選用堿、酸將娃粉分散液抑值調(diào)至8.0-3. 0，再用酸、堿將抑值返調(diào)至 4. 2-7. 2。具體過程為：當(dāng)微娃粉和石英砂混合物分散液初始為中性或堿性，選用酸作為pH 調(diào)節(jié)劑，先調(diào)整抑值至1. 5-6. 5,再用堿作為抑返調(diào)劑，返調(diào)抑至4. 2-7. 2 ;當(dāng)微娃粉和石 英砂混合物分散液初始為酸性，選用堿作為抑調(diào)節(jié)劑，先調(diào)整抑值至7. 0-8. 5,再用酸作為 抑返調(diào)劑，返調(diào)抑至4. 2-7. 2?？刂仆薹鄯稚⒁鹤罱K抑值4. 2-7. 2,粘度在15-400mPa.S。 返調(diào)抑值過程中，原位生成的鹽，吸附在分散的Si〇2凝粒表面，增加微粒間的相斥力，有效 地抑制娃粉分散液的沉降和凝膠傾向。一般膽存可延長到4-6月，而無明顯沉降分層和凝 膠化傾向，漿液較為均勻，流動(dòng)保持好。
[0016] 本發(fā)明精選的微娃粉Si〇2的含量85%W上，優(yōu)選90%W上，最優(yōu)選95%W上，顏 色為灰白色，顆粒度非常小，平均粒徑約為0. 1~0. 15μm，一般來說，細(xì)度小于1μm的約占 80%W上，最小粒徑約0. 01μπι。本專利選用的娃粉的指標(biāo)要求和典型代表，見表1.
[0017] 表1.本專利選用的娃粉指標(biāo)要求和典型代表
[0018]

陽020] 精選的石英粉Si〇2的含量95%W上。微娃粉占液娃漿體的15-50% (wt% )，石 英粉占液娃漿體的5-60% (wt%)。液娃分散液中固含量為40-80% (wt%)，一般控制在 約 50 %(wt% )。
[0021] 本發(fā)明視所選用娃粉原料的酸堿性，選用中和酸或堿。若娃粉為中性和堿性巧％ 水溶液抑值> 7. 0)，選用酸中和并調(diào)整抑值至1. 5-6. 5;若娃粉為酸性巧％水溶液抑值 < 7.0)，選用堿中和并調(diào)整抑值至7. 0-8.5 ;可選用的酸包括：硫酸、鹽酸、憐酸、硝酸等無 機(jī)酸，和甲酸、醋酸、巧樣酸等有機(jī)酸。酸性調(diào)節(jié)劑用量一般在0-0. 65%;可選用的堿包括： 堿金屬和堿±金屬氨氧化物，堿金屬碳酸鹽，和堿±金屬氧化物，和醇胺類有機(jī)堿等，堿性 調(diào)節(jié)劑用量一般在0-0. 65%。所選用得酸或堿，在使用時(shí)可預(yù)先配置成10-50%的水溶液， W便使用和控制用量。
[0022] 本發(fā)明返調(diào)堿或酸調(diào)節(jié)劑可選用上述堿或酸，即先前用堿中和并調(diào)整抑值調(diào)至 7. 0-8. 5,該步用酸返調(diào)節(jié)抑值返調(diào)至4. 2-7. 2;先前用酸中和并調(diào)整抑值調(diào)至1. 5-6. 5 的，該步用堿返調(diào)節(jié)pH值至4. 2-7. 2。返調(diào)堿或酸調(diào)節(jié)劑用量一般在0-0. 65%?？刂仆薹?分散液終抑值調(diào)4. 2-7. 2,粘度在15-400mPa.S。返調(diào)抑值過程中，原位生成的鹽，吸附在 分散的Si化凝粒表面，有效地抑制娃粉分散液的沉降和凝膠傾向。一般膽存可延長到5-6 月，而無明顯沉降分層和凝膠化傾向，漿液較為均勻，流動(dòng)保持好。
[0023] 本發(fā)明除臭劑用于去除由于原料微娃帶入的含S成份，在遇水發(fā)臭問題。常見的 過氧化物、次面酸鹽、高鐵酸鐘、硝酸鋼等都可作為除臭劑使用，本專利優(yōu)選過碳酸鋼、漂白 粉。除臭劑用量為漿體的0.01-0. 2%，優(yōu)選0.02-0. 1%。
[0024] 液娃膽存期間，尤其夏季，會(huì)出現(xiàn)發(fā)臭現(xiàn)象，選用硝酸鋼、苯甲酸鋼等防腐劑可有 效抑制隧硫酸鹽菌的產(chǎn)生，避免發(fā)臭現(xiàn)象。一般用量占漿體的0. 01-0. 02%。
[00巧]本專利可選用六偏憐酸鋼、焦硫酸鋼、Ξ聚憐酸鋼等憐酸鹽，和丙締酸均聚物和共 聚物等做分散劑，分散劑一般用量占漿體的0-0. 5%，優(yōu)選分散劑為BASF公司的FS20;本專 利也可選用黃原膠、纖維素類的增稠劑，和膨潤±、凹凸棒±、海泡石等無機(jī)增稠劑作為膠 體穩(wěn)定劑，一般用量占漿體的0-0. 5%。為了能在冬季0°CW下使用，本專利配方可選加入 抗凍劑，抗凍劑一般為多元醇類，抗凍劑預(yù)先加入到計(jì)量的水中制成抗凍液再使用。優(yōu)選抗 凍劑為乙二醇，用量占漿體的0-25%，優(yōu)選10-20. 0%，可-20°CW上方便使用。
[0026] 本專利工藝水可W是去離子水和自來水，優(yōu)選去離子水，至100%。
[0027] 本發(fā)明的另一目的是提供該液娃制備方法。
[0028] 液娃配方中無抗凍劑、分散劑、膠體穩(wěn)定劑時(shí)，制備方法包括W下步驟：
[0029] 1)將計(jì)量的60-70 %工藝水放到攬拌調(diào)整罐T-1內(nèi)，另一部分計(jì)量的工藝水放到 高速分散罐T-2內(nèi)，開啟分散罐T-2高速分散器，1400-3000巧m下，室溫分散5-30min;
[0030] 2)開啟調(diào)整罐T-1底部放料閥Π，同時(shí)開啟分散罐T-2中的液下累，將分散罐T-2 中的物料通過40目過濾器累入調(diào)整罐T-1中，通過調(diào)節(jié)調(diào)