CN105567192A - 一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用 - Google Patents

一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105567192A
CN105567192A CN201410538428.1A CN201410538428A CN105567192A CN 105567192 A CN105567192 A CN 105567192A CN 201410538428 A CN201410538428 A CN 201410538428A CN 105567192 A CN105567192 A CN 105567192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
agent
titanium dioxide
nanometer titanium
weight
dioxide silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410538428.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105567192B (zh
Inventor
魏浩光
杨红歧
周仕明
谭春勤
张林海
刘小刚
穆海鹏
方春飞
刘飞
刘学鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201410538428.1A priority Critical patent/CN105567192B/zh
Publication of CN105567192A publication Critical patent/CN105567192A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105567192B publication Critical patent/CN105567192B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

本发明公开了一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用。所述纳米二氧化硅乳液由微硅、蒸馏水、分散剂、络合剂、溶于水的醇、乳化剂、消泡剂、表面处理剂、pH调节剂组成；以蒸馏水为100重量份计，各组分用量如下：微硅43～150重量份；分散剂0.043-0.43重量份；络合剂0.043-0.43重量份；溶于水的醇0.043-7.5重量份；乳化剂0.043-0.86重量份；消泡剂0.043-0.43重量份；表面处理剂0.043-12重量份；pH调节剂0.000001～0.0315重量份。其固含量可达60％，粘度小于0.15Pa·s，稳定期可达1年、可用于油气井固井水泥浆。

Description

一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及钻井固井领域，进一步地说，是涉及一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用。
背景技术
微硅是在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成，它是工业冶炼中的副产物，主要成分为的无定型SiO2。其平均粒径在150nm-200nm，同水泥颗粒相比存在数量级的差别。它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质，加入油气井水泥中，可以大幅度提高水泥石的抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击等性能，还具有提高水泥浆稳定性的作用。通常微硅表面存在极性基团,极易发生团聚，团聚体的尺寸与水泥颗粒尺寸接近。目前，微硅主要通过干混的形式加入到油井水泥中，不能充分发微硅在油井水泥里的填充作用，降低渗透率与防止气窜、水窜效果有限。并且，微硅粉在输运、干混等过程易产生扬尘，微硅与水泥或者其他干混材料的密度差也可导致干混不均匀。因此，以微硅为原料制备二氧化硅乳液对改善微硅在油气井水泥浆中的应用效果和应用方式是非常重要的。
JP2007326727，2007公开了采用含有羧酸基团、酰胺基团、磺酸基团的水溶性共聚物为分散剂，并可选择聚苯乙烯磺酸盐制备二氧化硅分散液，该分散液可作为一种水泥外加剂使用。该方法的主要问题在于：采用这种方法制备的分散液在长期储备中产生胶凝现象，甚至是产生无法恢复的胶凝现象，影响使用。
US6983800B2公开了一种以微硅为原料，制备二氧化硅分散液的方法，主要采用白油、亲油粘土、亲油表活剂山梨糖醇酐三油酸酯与亲水表活剂聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯乳化分散，可以用做水泥浆外加剂。该方法的主要问题在于：该二氧化硅分散液中含有矿物油与亲油粘土，对水泥浆的性能有很大负面影响。
201210035276.4公开了使用聚羧酸类分散剂来制备微硅水性悬浮液。该方法主要有三方面缺点：1、没有使用表面处理的方法，不利于实现长期稳定。2、使用聚羧酸盐类分散剂，时间久易变质，并伴随有腐臭味，也不利于实现长期稳定。3、没有对微硅中其他金属氧化物杂质进行处理，影响长期稳定性。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用。其固含量可达60％，粘度小于0.15Pa·s，稳定期可达1年、可用于油气井固井水泥浆。
本发明的目的之一是提供一种固井用纳米二氧化硅乳液。
所述纳米二氧化硅乳液由微硅、蒸馏水、分散剂、络合剂、溶于水的醇、乳化剂、消泡剂、表面处理剂、pH调节剂组成；
纳米二氧化硅乳液中固含量为总重量的30—60％；
以蒸馏水为100重量份计，各组分的用量范围如下：
蒸馏水100重量份；
微硅43～150重量份；优选为67～150重量份；
分散剂0.043-0.43重量份，优选为0.335-0.43重量份；
络合剂0.043-0.43重量份，优选为0.335-0.43重量份；
溶于水的醇0.043-7.5重量份，优选为0.335-7.5重量份；
乳化剂0.043-0.86重量份，优选为0.335-0.86重量份；
消泡剂0.043-0.43重量份，优选为0.335-0.43重量份；
表面处理剂0.043-12重量份，优选为0.335-12重量份；
pH调节剂0.000001～0.0315重量份，优选为0.000315～0.0315重量份。
所述分散剂为聚醚硫酸铵；
所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐、乙二胺四甲叉磷酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐中的一种或组合；
所述乳化剂为水包油型表面活性剂；优选：聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚环氧乙烷山梨糖醇单硬质酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、十二烷基磺酸钠、脂肪酸聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯单硬脂酸酯、油酸钠、聚氧乙烯十六烷基醇、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯油基醚、烷基酚与环氧乙烷的缩合物中的一种或组合；
所述消泡剂为二甲基硅油、磷酸三丁酯、聚氧乙烯氧丙烯甘油中的一种或组合；
所述表面处理剂为硅烷偶联剂；优选为3-氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3,4-环氧环巳基乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、脲基丙基三甲氧基硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
所述pH调节剂为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或组合。
所述溶于水的醇为甲醇、乙二醇、丙醇、乙醇、二乙二醇、丙三醇、丙二醇中的一种或组合。
本发明的目的之二是提供一种固井用纳米二氧化硅乳液的制备方法。
包括:在蒸馏水中加入pH调节剂，调节水的pH值在4-6之间，然后边搅拌边按所述用量依次加入分散剂、微硅、络合剂、可溶于水的醇、乳化剂、消泡剂、表面处理剂；搅拌均匀后制得所述纳米二氧化硅乳液.
本发明的构思是这样的：由于微硅比表面积大，易在空气和水等分散介质中形成大颗粒。因此，以微硅为原料，制备纳米二氧化硅乳液时，(1)必须对加入的蒸馏水进行pH值调节，使微硅中的金属氧化物杂质(氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、三氧化二铁)能与酸充分反映，生成高价金属离子，并用络合剂对高价金属离子进行络合。(2)利用物理分散方法破坏微硅颗粒间的团聚体如：搅拌分散。同时，需要加入分散剂来提高搅拌分散的效果。(3)再依次加入可溶于水的醇、乳化剂、消泡剂，搅拌均匀，使可溶于水的醇和乳化剂先溶于水中。(4)最后加入表面处理剂，充分搅拌，使表面处理剂均匀作用在微硅颗粒表面，乳化剂与表面处理剂的亲油基团吸附，乳化剂的亲水基团伸向水溶液中，即可制得纳米二氧化硅乳液。表面处理剂遇水后水解生成硅羟基，是一类具有亲水亲油两性结构的物质，其亲水端硅羟基与微硅颗粒表面的硅羟基生成牢固的化学键。另一端则为亲油基团，可与乳化剂的亲油基一端发生吸附作用，使微硅颗粒能较好地乳化分散在水溶液中。可溶于水的醇可提高反应的稳定性和提高反应速度，先把乳化剂溶于水可以提高纳米二氧化硅乳液的稳定性。
基于上述构思，本发明的固井用纳米二氧化硅乳液由微硅、蒸馏水、分散剂、络合剂、可溶于水的醇、乳化剂、消泡剂、表面处理剂、pH调节剂组成.
其中：
(1)微硅的含量可以根据最终产品的固含量要求来确定，30—60％(wt.)；
(2)以蒸馏水为100重量份的基准用量，纳米二氧化硅乳液中微硅、分散剂、络合剂、可溶于水的醇、乳化剂、消泡剂、表面处理剂相对于蒸馏水的重量份数范围如下：
蒸馏水100重量份；
微硅43～150重量份；优选为67～150重量份；
分散剂0.043-0.43重量份，优选为0.335-0.43重量份；
络合剂0.043-0.43重量份，优选为0.335-0.43重量份；
溶于水的醇0.043-7.5重量份，优选为0.335-7.5重量份；
乳化剂0.043-0.86重量份，优选为0.335-0.86重量份；
消泡剂0.043-0.43重量份，优选为0.335-0.43重量份；
表面处理剂0.043-12重量份，优选为0.335-12重量份；
pH调节剂0.000001～0.0315重量份，优选为0.000315～0.0315重量份。
(3)pH调节剂加入量能使最初的纯水的pH值达到4-6；
(4)产品的粘度<0.15Pa·s.
所说的分散剂为一种高分子分散剂，常用的为聚醚硫酸铵。
所说的络合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸盐(EDTA二钠或者三钠)、乙二胺四甲叉磷酸盐(EDTMPS)、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐(DETPMPS)、胺三甲叉磷酸盐中的一种或者一种以上。
所说的可溶于水的醇，常用的为甲醇、乙二醇、丙醇、乙醇、二乙二醇、丙三醇、丙二醇。
所说的乳化剂为水包油型表面活性剂，常用的为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚环氧乙烷山梨糖醇单硬质酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、十二烷基磺酸钠、脂肪酸聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯单硬脂酸酯、油酸钠、聚氧乙烯十六烷基醇、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯油基醚、烷基酚与环氧乙烷的缩合物(OP系列)其中的一种或者一种以上。
所说的消泡剂为二甲基硅油、磷酸三丁酯、聚氧乙烯氧丙烯甘油，可单一使用也可以复配使用。
所说的表面处理剂，常用的为3-氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3,4-环氧环巳基乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、脲基丙基三甲氧基硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
所说的pH调节剂为一种酸性物质，常用的为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或者一种以上。
所说的纳米二氧化硅乳液是这样制备的：
a在蒸馏水中加入pH调节剂，调节水的pH值在4-6之间。
b在水溶液a中加入分散剂；
c在分散搅拌机中使水溶液b与微硅充分混合分散；
d在混合物c中加入络合剂，并搅拌均匀；
e在混合物d中入水溶性醇；
f在混合物e中加入乳化剂，使乳化剂先溶于水中；
g在混合物f中加入消泡剂，抑制乳化剂起泡，并搅拌均匀；
h在混合物g中加入表面处理剂，并充分搅拌。
本发明的目的之三是提供一种固井用纳米二氧化硅乳液在油井水泥浆中的应用。
通过将所述纳米二氧化硅乳液与油井水泥的其他外加剂，如：降失水剂、分散剂、缓凝剂等，直接加入到油井水泥的配浆水中。纳米二氧化硅乳液的加入量为水泥重量的5～20％。
发明效果：
本发明的纳米二氧化硅乳液固含量可达到60％；粘度小于0.15Pa·s；稳定期可达一年；储存最高温度可达70℃。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例1
在100重量份的蒸馏水中加入0.000008重量份的稀硝酸(浓度10％)，使溶液的pH值为6.0，加入0.05重量份的聚醚硫酸铵、加入43重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.05重量份的二乙烯三胺五甲叉膦酸盐，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入5重量份的甲醇，加入0.8重量份的聚氧乙烯单月桂酸酯，加入0.4重量份的磷酸三丁酯，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入12重量份的氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得30％(wt％)纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液的密度为1.26g/cm3，粘度为0.010Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
实施例2
在100重量份的蒸馏水中加入0.00132重量份的稀盐酸(浓度30％)，使溶液的pH值为4.0，，加入0.045重量份的的聚醚硫酸铵、加入54重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.04重量份的乙二胺四乙酸二钠与0.02重量份的二乙烯三胺五甲叉膦酸盐后，加入搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入1重量份的乙二醇，加入0.1重量份的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，加入0.05重量份二甲基硅油，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入1重量份的辛基三乙氧基硅烷，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得35％(wt％)纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液的密度为1.30g/cm3，粘度为0.022Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
实施例3
在100重量份的蒸馏水中加入0.00012重量份的稀盐酸(浓度30％)，使溶液的pH值为5.0，加入0.1重量份的聚醚硫酸铵、加入67重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.1重量份的乙二胺四乙酸，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入0.08重量份的甲醇，加入0.2重量份烷基酚与环氧乙烷的缩合物(OP10)，加入0.1重量份的磷酸三丁酯，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入0.1重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与0.1重量份的脲基丙基三甲氧基硅烷，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得40％(wt％)纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液的密度为1.33g/cm3，粘度为0.082Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
实施例4
在100重量份的蒸馏水中加入0.00164重量份的稀硫酸(浓度30％)，使溶液的pH值为4.0，加入0.4重量份的聚醚硫酸铵、加入67重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.08重量份的二乙烯三胺五甲叉膦酸盐，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入0.05重量份的甲醇，加入0.05重量份的聚氧乙烯单月桂酸酯，加入0.05重量份的磷酸三丁酯，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入0.05重量份的氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得40％(wt％)纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液的密度为1.33g/cm3，粘度为0.075Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
实施例5
在100重量份的蒸馏水中加入0.00132重量份的稀盐酸(浓度30％)，使溶液的pH值为4.0，加入0.2重量份的聚醚硫酸铵、加入81重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.2重量份的乙二胺四乙酸盐四钠，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入1重量份的乙醇与1重量份的丙三醇，加入0.2重量份聚氧乙烯月桂醚，加入0.2重量份聚氧乙烯氧丙烯甘油，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入5重量份异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得45％(wt％)纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液的密度为1.38g/cm3，粘度为0.095Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
实施例6
在100重量份的蒸馏水中加入0.000008重量份的稀硝酸(浓度10％)，使溶液的pH值为6.0，加入0.25重量份的聚醚硫酸铵、加入100重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.25重量份二乙烯三胺五甲叉膦酸盐，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入4重量份的丙三醇，加入0.45重量份的十二烷基磺酸钠，加入0.15重量份的二甲基硅油与0.15重量份的磷酸三丁酯，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入8重量份的3,4-环氧环巳基乙基三甲氧基硅烷，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得50％(wt％)纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液的密度为1.42g/cm3，粘度为0.104Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
实施例7
在100重量份的蒸馏水中加入0.00164重量份的稀硫酸(浓度30％)，使溶液的pH值为4.0，加入0.3重量份的聚醚硫酸铵，加入122重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.4重量份乙二胺四甲叉磷酸盐，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入6重量份的乙醇，加入0.55重量份的聚氧乙烯单硬脂酸酯，加入0.4重量份二甲基硅油，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入10重量份的甲基三甲氧基硅烷，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得55％(wt％)纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液的密度为1.46g/cm3，粘度为0.119Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
实施例8
在100重量份的蒸馏水中加入0.00132重量份的稀盐酸(浓度30％)，使溶液的pH值为4.0，加入0.4重量份的聚醚硫酸铵、加入150重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.3重量份的二乙烯三胺五甲叉膦酸盐，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入7.5重量份的乙二醇，加入0.2重量份的聚氧乙烯油基醚与0.2重量份的二甲基硅油，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入12重量份的乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得60％(wt％)纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液的密度为1.55g/cm3，粘度为0.136Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
实施例9
在100重量份的蒸馏水中加入0.00132重量份的稀盐酸(浓度30％)，使溶液的pH值为4.0，加入0.43重量份的聚醚硫酸铵、加入150重量份的微硅，在搅拌分散机中以1400r/min的转速搅拌分散2小时，加入0.43重量份的乙二胺四甲叉磷酸盐，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入3重量份的丙醇，，加入聚环氧乙烷山梨糖醇单硬质酸酯0.4重量份，加入磷酸三丁酯0.2重量份，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌5min后，加入缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷6重量份，搅拌分散机以1400r/min的转速搅拌20min后，即制得60％(wt％)纳米二氧化硅乳液。浆料的密度为1.55g/cm3，粘度为0.131Pa·s。室温下经重力沉降一年内，纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。70℃经重力沉降6个月纳米二氧化硅乳液没有沉淀且仍有流动性。
注：实施例中所用原料均为市售。微硅的平均粒径小于200nm。
试验1
添加本发明实施例5所制备的纳米二氧化硅乳液配制的水泥浆体系综合性能大幅度提升。水泥为G级油井水泥。水泥浆配方见表1。
表1
注：固井水泥浆配制及性能评价依据APIR10B油井水泥测定方法,DZJ-Y为AMPS聚合物类固井降失水剂(中石化大陆架公司产品)；DZX为硅油类固井消泡剂(中石化大陆架公司产品)；DZS为磺化酮醛缩合类固井分散剂(中石化大陆架公司产品)。
本发明实例5所制备的纳米二氧化硅乳液添加到水泥浆体系中，具有改善水泥浆流变性、提高水泥浆稳定性、降低水泥浆失水量、降低水泥石的防窜系数，并能降低水泥石渗透率。见表2。
表2

Claims (5)

1.一种固井用纳米二氧化硅乳液，其特征在于：
所述纳米二氧化硅乳液由微硅、蒸馏水、分散剂、络合剂、溶于水的醇、乳化剂、消泡剂、表面处理剂、pH调节剂组成；
纳米二氧化硅乳液中固含量为总重量的30～60％，其中微硅的平均粒径小于200nm；
以蒸馏水为100重量份计，各组分用量如下：
所述分散剂为聚醚硫酸铵；
所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐、乙二胺四甲叉磷酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐中的一种或组合；
所述乳化剂为水包油型表面活性剂；
所述消泡剂为二甲基硅油、磷酸三丁酯、聚氧乙烯氧丙烯甘油中的一种或组合；
所述表面处理剂为硅烷偶联剂；
所述pH调节剂为盐酸、硫酸、、硝酸中的一种或组合。
2.如权利要求1所述的固井用纳米二氧化硅乳液，其特征在于：
所述溶于水的醇为甲醇、乙二醇、丙醇、乙醇、二乙二醇、丙三醇、丙二醇中的一种或组合；
所述乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚环氧乙烷山梨糖醇单硬质酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、十二烷基磺酸钠、脂肪酸聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯单硬脂酸酯、油酸钠、聚氧乙烯十六烷基醇、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯油基醚、烷基酚与环氧乙烷的缩合物中的一种或组合；
所述表面处理剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3,4-环氧环巳基乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、脲基丙基三甲氧基硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
3.如权利要求1所述的固井用纳米二氧化硅乳液，其特征在于：
4.一种如权利要求1～3之一所述的固井用纳米二氧化硅乳液的制备方法，其特征在于所述方法包括:
在蒸馏水中加入pH调节剂，调节水的pH值在4-6之间，然后边搅拌边按所述用量依次加入分散剂、微硅、络合剂、可溶于水的醇、乳化剂、消泡剂、表面处理剂；搅拌均匀后制得所述纳米二氧化硅乳液。
5.一种如权利要求1～3之一所述的固井用纳米二氧化硅乳液在油井水泥浆中的应用，其特征在于：
油井水泥浆中，纳米二氧化硅乳液的用量为水泥重量的5～20％。
CN201410538428.1A 2014-10-13 2014-10-13 一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用 Active CN105567192B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410538428.1A CN105567192B (zh) 2014-10-13 2014-10-13 一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410538428.1A CN105567192B (zh) 2014-10-13 2014-10-13 一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105567192A true CN105567192A (zh) 2016-05-11
CN105567192B CN105567192B (zh) 2019-01-04

Family

ID=55877847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410538428.1A Active CN105567192B (zh) 2014-10-13 2014-10-13 一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105567192B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106753294A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 长江大学 一种堵漏水泥浆
CN108793821A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 陈辉平 一种高疏水型真石漆及其制造方法
CN111117580A (zh) * 2018-11-01 2020-05-08 中国石油化工股份有限公司 一种钻井液用强吸附胺基抑制剂及制备方法
CN111821722A (zh) * 2019-04-22 2020-10-27 中国石油天然气股份有限公司 一种用于气井泡沫排水采气的纳米固体消泡剂及其制备方法
WO2020217967A1 (ja) * 2019-04-25 2020-10-29 日産化学株式会社 坑井用セメントスラリー用添加剤とその保管方法、坑井用セメントスラリー、及び坑井用セメンチング工法
CN112390564A (zh) * 2019-08-15 2021-02-23 中国石油化工股份有限公司 一种水性复合乳液及其制备方法和应用
CN113736434A (zh) * 2021-09-22 2021-12-03 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种纳米改性材料及制备方法、油基泥浆用纳米降粘降切剂及制备方法和应用
CN114957970A (zh) * 2022-06-19 2022-08-30 福建奥翔体育塑胶科技股份有限公司 一种耐磨防滑单组分湿固化含硅聚氨酯塑胶跑道面层及其制备方法
CN115959854A (zh) * 2021-10-09 2023-04-14 中石化石油工程技术服务有限公司 一种固井用纳米氧化镁分散液、水泥浆及其制备方法和应用
CN115975617A (zh) * 2021-10-15 2023-04-18 中国石油化工股份有限公司 一种高界面张力高界面模量复合乳液及其制备方法和应用
CN116333703A (zh) * 2021-12-22 2023-06-27 中石化石油工程技术服务有限公司 一种纳米氧化镁分散液及制备方法和应用
RU2829042C1 (ru) * 2023-12-12 2024-10-22 Общество с ограниченной ответственностью "ИРКУТСКАЯ НЕФТЯНАЯ КОМПАНИЯ" Способ ингибирования образования солеотложений нефтеносного пласта и композиция для его осуществления

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4321243A (en) * 1980-08-05 1982-03-23 Cornwell Charles E Method of producing stabilized aqueous dispersions of silica fume
US4888058A (en) * 1986-09-29 1989-12-19 W. R. Grace & Co.-Conn. Silica fume slurry
US7393407B2 (en) * 2002-06-17 2008-07-01 Elkem Asa Silicon oxide slurry and method for producing such slurry
US20090078417A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Sullivan Philip F Emulsion System for Sand Consolidation
CN102604611A (zh) * 2012-02-16 2012-07-25 中国海洋石油总公司 一种硅浆及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4321243A (en) * 1980-08-05 1982-03-23 Cornwell Charles E Method of producing stabilized aqueous dispersions of silica fume
US4888058A (en) * 1986-09-29 1989-12-19 W. R. Grace & Co.-Conn. Silica fume slurry
US7393407B2 (en) * 2002-06-17 2008-07-01 Elkem Asa Silicon oxide slurry and method for producing such slurry
US20090078417A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Sullivan Philip F Emulsion System for Sand Consolidation
CN102604611A (zh) * 2012-02-16 2012-07-25 中国海洋石油总公司 一种硅浆及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XU, YS; CHUNG, DDL: "Improving silica fume cement by using silane", 《CEMENT AND CONCRETE RESEARCH》 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106753294B (zh) * 2016-12-06 2019-05-17 长江大学 一种堵漏水泥浆
CN106753294A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 长江大学 一种堵漏水泥浆
CN108793821A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 陈辉平 一种高疏水型真石漆及其制造方法
CN111117580B (zh) * 2018-11-01 2022-03-08 中国石油化工股份有限公司 一种钻井液用强吸附胺基抑制剂及制备方法
CN111117580A (zh) * 2018-11-01 2020-05-08 中国石油化工股份有限公司 一种钻井液用强吸附胺基抑制剂及制备方法
CN111821722A (zh) * 2019-04-22 2020-10-27 中国石油天然气股份有限公司 一种用于气井泡沫排水采气的纳米固体消泡剂及其制备方法
CN111821722B (zh) * 2019-04-22 2022-03-29 中国石油天然气股份有限公司 一种用于气井泡沫排水采气的纳米固体消泡剂及其制备方法
WO2020217967A1 (ja) * 2019-04-25 2020-10-29 日産化学株式会社 坑井用セメントスラリー用添加剤とその保管方法、坑井用セメントスラリー、及び坑井用セメンチング工法
US11965130B2 (en) 2019-04-25 2024-04-23 Nissan Chemical Corporation Borehole cement slurry additive, method for storing same, borehole cement slurry, and borehole cementing method
CN113727955A (zh) * 2019-04-25 2021-11-30 日产化学株式会社 坑井用水泥浆用添加剂及其保管方法、坑井用水泥浆以及坑井用水泥灌浆施工方法
JP7518482B2 (ja) 2019-04-25 2024-07-18 日産化学株式会社 坑井用セメントスラリー用添加剤とその保管方法、坑井用セメントスラリー、及び坑井用セメンチング工法
CN113727955B (zh) * 2019-04-25 2023-02-21 日产化学株式会社 坑井用水泥浆用添加剂及其保管方法、坑井用水泥浆以及坑井用水泥灌浆施工方法
CN112390564A (zh) * 2019-08-15 2021-02-23 中国石油化工股份有限公司 一种水性复合乳液及其制备方法和应用
CN112390564B (zh) * 2019-08-15 2022-07-22 中国石油化工股份有限公司 一种水性复合乳液及其制备方法和应用
CN113736434A (zh) * 2021-09-22 2021-12-03 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种纳米改性材料及制备方法、油基泥浆用纳米降粘降切剂及制备方法和应用
CN115959854A (zh) * 2021-10-09 2023-04-14 中石化石油工程技术服务有限公司 一种固井用纳米氧化镁分散液、水泥浆及其制备方法和应用
CN115975617A (zh) * 2021-10-15 2023-04-18 中国石油化工股份有限公司 一种高界面张力高界面模量复合乳液及其制备方法和应用
CN116333703A (zh) * 2021-12-22 2023-06-27 中石化石油工程技术服务有限公司 一种纳米氧化镁分散液及制备方法和应用
CN114957970B (zh) * 2022-06-19 2023-11-03 福建奥翔体育塑胶科技股份有限公司 一种耐磨防滑单组分湿固化含硅聚氨酯塑胶跑道面层及其制备方法
CN114957970A (zh) * 2022-06-19 2022-08-30 福建奥翔体育塑胶科技股份有限公司 一种耐磨防滑单组分湿固化含硅聚氨酯塑胶跑道面层及其制备方法
RU2829042C1 (ru) * 2023-12-12 2024-10-22 Общество с ограниченной ответственностью "ИРКУТСКАЯ НЕФТЯНАЯ КОМПАНИЯ" Способ ингибирования образования солеотложений нефтеносного пласта и композиция для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
CN105567192B (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105567192A (zh) 一种固井用纳米二氧化硅乳液、制备方法及应用
CN105601162A (zh) 混凝土侵蚀介质抑制材料的制备方法
CN112714755B (zh) 固井组合物用二氧化硅系添加剂、固井组合物及固井方法
CN102746841A (zh) 一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法
CN109608081A (zh) 降低硅质机制砂中石粉吸附性能的增效剂及制备方法
JP2016536432A5 (zh)
CN103333559B (zh) 一种水性透明混凝土防水防碳化涂料及其制备方法
CN103553380A (zh) 一种大掺量粉煤灰水泥及其制备方法
CN103601404B (zh) 一种混凝土养护剂及其制备方法
CN106554766B (zh) 防窜乳液、固井用防窜水泥浆及其制备方法
CN110937839A (zh) 一种用于再生骨料混凝土的增效剂及其制备方法
CN102295450A (zh) 一种高耐磨的自流平石膏砂浆
CN105819753B (zh) 一种低尘粘结砂浆及其制备方法
CN114230227A (zh) 一种抗泥型混凝土减胶剂及其制备方法和用途
CN103771746A (zh) 一种液态水泥增效剂及其制备方法
CN112194406B (zh) 一种混凝土用hbsy-kl型抑温抗裂防腐防水添加剂
US9255037B2 (en) Curing process for concrete
CN112830706A (zh) 一种用于辅助胶凝材料体系的纳米晶种的制备方法及应用
CN104804716B (zh) 固井防窜非离子丁苯胶乳及其制备方法
CN114873966A (zh) 矿用封孔固化膨胀材料
CN108947313A (zh) 一种混凝土抗分散剂
CN108164176A (zh) 一种混凝土促凝剂的制备方法
CN104446047B (zh) 一种二维纳米材料增强大掺量粉煤灰水泥及其制备方法
CN116023062B (zh) 一种混凝土用水性增效剂及其制备方法
CN105567193B (zh) 一种可降低水泥浆自由液的二氧化硅分散液、制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant