CN101323778B - 油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物及其高温缓凝剂 - Google Patents
油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物及其高温缓凝剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物及其高温缓凝剂，该高温缓凝剂能有效控制油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物在高温条件下的凝结速率。本发明的油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物用高温缓凝剂，是由以下重量百分比的原料组成：A、至少含有一种碱土金属盐80％～90％；B、至少含有一种无机质硫酸盐10％～20％。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田固井用地质聚合物及其高温缓凝剂，更具体地说涉及一种油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物及其高温缓凝剂。
背景技术
高岭土是一种重要的工业非金属矿物，学名为含水硅酸铝(铝硅酸盐粘土矿物)，偏高岭土是一种高岭土为原料，在适当温度煅烧后(600～900℃)脱水形成的，具有很强的火山灰活性，可作为添加剂，用于现浇混凝土(GFRC和GRC)、沙浆、灰浆、混凝土和其它水泥产品，也可以作为新一代的油井水泥掺合料；高炉矿渣是高炉炼铁的副产品，是主要以玻璃态形式存在的高活性硅酸盐，经磨细处理后具有较高的化学潜能，现已广泛应用于水泥行业；而将偏高岭土与矿渣结合起来制成偏高岭土-矿渣基地质聚合物已成为材料界研究的热点，该地质聚合物是一种新型的碱激发胶凝材料，具有高强、环保、耐久性好等优点。目前偏高岭土-矿渣基地质聚合物需经强碱作用后才具有较好的性能，因此凝结时间较短(80℃条件下，终凝＜0.5h)，不利于高温作业施工，严重影响其推广使用，特别是在油田固井工程中的推广应用。而在水泥行业中普遍使用的缓凝剂主要有木质素类、酒石酸、有机酸类、糖类及其衍生物等，这些水泥用缓凝剂在地质聚合物制备的高碱环境中，基本没有缓凝作用。另外由于油田固井的使用条件都在地下甚至达到几千米的深度，地下温度一般都比较高远高于室温，现有的缓凝剂在油田固井的高温环境中，更不能有效地延缓偏高岭土-矿渣基地质聚合物的凝结，有的甚至起到促凝作用，且会影响地质聚合物的强度。因此，急需开发一种能适应不同温度条件，对偏高岭土-矿渣基地质聚合物的凝结时间和凝结速率可控的外加剂即偏高岭土-矿渣基地质聚合物用缓凝剂，且对偏高岭土-矿渣基地质聚合物浆体的流动度等性能无不利影响，从而拓宽偏高岭土-矿渣地质聚合物在油田固井等高温环境领域方面的应用。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术存在的不足与问题，提供了一种油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物用高温缓凝剂，它能有效控制油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物在高温条件下的凝结速率。
同时本发明还提供一种使用该高温缓凝剂制备的油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物用高温缓凝剂，是由以下重量百分比的原料组成：
A、至少含有一种碱土金属盐 80％～90％；
B、至少含有一种无机质硫酸盐 10％～20％。
本发明的油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物用高温缓凝剂中，其进一步的技术方案是所述的碱土金属盐中所述的碱土金属为镁、钙或钡；再进一步的技术方案是所述的碱土金属盐为氯化镁、氯化钙、氯化钡、硝酸钙或硝酸钡。
本发明的油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物用高温缓凝剂中，其进一步的技术方案也可以是所述的无机质硫酸盐为硫酸锌、硫酸钙、硫酸铝钾或硫酸铝钠。
本发明使用上述的任一高温缓凝剂制备的油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物，是由以下重量百分比的原料组成：
偏高岭土 50％～90％；
高炉矿渣 10％～50％；
另外原料中还有占偏高岭土和高炉矿渣重量之和3％～10％的高温缓凝剂。
其中所述的高温缓凝剂是由以下重量百分比的原料组成：
A、至少含有一种碱土金属盐 80％～90％；
B、至少含有一种无机质硫酸盐 10％～20％。
本发明的油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物的高温缓凝剂，其所述的碱土金属盐中所述的碱土金属优选为镁、钙或钡；所述的碱土金属盐优选为氯化镁、氯化钙、氯化钡、硝酸钙或硝酸钡；所述的无机质硫酸盐优选为硫酸锌、硫酸钙、硫酸铝钾或硫酸铝钠。
本发明的偏高岭土-矿渣基地质聚合物中，其所述的偏高岭土目数优选为80～500，所述的高炉矿渣目数优选为80～500。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本发明的高温缓凝剂在高碱条件下，能有效控制油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物的凝结速率，在80℃高温下其凝结时间可达5小时以上，有利于工程施工的进行。
(2)本发明的高温缓凝剂制备工艺简单，原料易得，成本较低。
(3)本发明的高温缓凝剂对油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物的抗压强度不但无副作用，且有一定的增强作用。
(4)本发明的油田固井用偏高岭土-矿渣基地质聚合物主要是还利用了矿渣等废弃物，可变废为宝，同时扩大了矿渣使用范围，促进矿渣的高效利用，从而有效的保护环境，减少环境污染。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
实施例1
原料重量配比为：
偏高岭土800g(300目)、高炉矿渣(江南粉磨有限公司、200目)200g、高温缓凝剂60g，其中缓凝剂中氯化钡80份、硫酸锌20份，制备的偏高岭土-矿渣基地质聚合物经检测其性能见表1。
实施例2
原料重量配比为：
偏高岭土700g(80目)、高炉矿渣(江南粉磨有限公司、500目)300g、高温缓凝剂30g，其中缓凝剂中硝酸钡90份、硫酸铝钾10份，制备的偏高岭土-矿渣基地质聚合物经检测其性能见表1。
实施例3
原料重量配比为：
偏高岭土600g(500目)、高炉矿渣(江南粉磨有限公司、80目)400g、高温缓凝剂60g，其中缓凝剂中氯化钡40份、硝酸钡35份、氯化镁10份、硫酸铝钠15份，制备的偏高岭土-矿渣基地质聚合物经检测其性能见表1。
实施例4
原料重量配比为：
偏高岭土500g(300目)、高炉矿渣500g(江南粉磨有限公司、300目)、高温缓凝剂100g，其中缓凝剂中氯化钡50份、氯化钙20份、氯化镁15份、硫酸钙10份、硫酸铝钾5份，制备的偏高岭土-矿渣基地质聚合物经检测其性能见表1。
实施例5
原料重量配比为：
偏高岭土500g(200目)、高炉矿渣500g(江南粉磨有限公司、200目)、高温缓凝剂50g，其中缓凝剂中氯化钡40份、硝酸钡20份、氯化钙10份、硝酸钙15份、硫酸锌10份、硫酸铝钾5份，制备的偏高岭土-矿渣基地质聚合物经检测其性能见表1。
表1：偏高岭土-矿渣基地质聚合物性能一览表
从表1中可以看出，在偏高岭土-矿渣基地质聚合物中加入缓凝剂后，地质聚合物的凝结时间大幅度延长，且其流动度较好，为24.8cm，80℃，21MPa条件下，稠化时间为1h32min。同时经过实验在养护温度较低时(20℃)，实施例1-5制得的偏高岭土-矿渣基地质聚合物其初凝时间都在48小时以上，缓凝效果明显。
Claims (3)
1.油田固井用偏高岭土—矿渣基地质聚合物用高温缓凝剂，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：
A、碱土金属盐 80％～90％；
B、无机质硫酸盐 10％～20％；
其中所述的碱土金属盐为氯化镁、氯化钙、氯化钡、硝酸钙、硝酸钡中的一种或其组合；
所述的无机质硫酸盐为硫酸锌、硫酸钙、硫酸铝钾、硫酸铝钠中的一种或其组合。
2.一种使用如权利要求1所述的高温缓凝剂制备的油田固井用偏高岭土—矿渣基地质聚合物，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：
偏高岭土 50％～90％；
高炉矿渣 10％～50％；
另外原料中还有占偏高岭土和高炉矿渣重量之和3％～10％的高温缓凝剂；
其中所述的高温缓凝剂由以下重量百分比的原料组成：
A、碱土金属盐 80％～90％；
B、无机质硫酸盐 10％～20％；
其中所述的碱土金属盐为氯化镁、氯化钙、氯化钡、硝酸钙、硝酸钡中的一种或其组合；
所述的无机质硫酸盐为硫酸锌、硫酸钙、硫酸铝钾、硫酸铝钠中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的偏高岭土—矿渣基地质聚合物，其特征在于所述的偏高岭土目数为80～500目，所述的高炉矿渣的目数为80～500目。
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