[00131506]纳米微球防窜乳液的研制

随着国内生产井使用年限的不断提高,对水泥环质量,尤其是耐久度和力学性能方面的要求越来越高,更多的新型高科技水泥,比如弹性水泥、自修复水泥等已经开始应用于现场施工中,其效果也获得了石油界的认可。与胶乳水泥浆相比,纳米微球防窜乳液水泥浆具有多种优势,尤其是其具有低敏感性以及促进水泥环的高强度和长久密封性,使其适用范围更加广泛,固井效果更好。 目前纳米微球防窜乳液已经在国外获得了推广应用,其水泥石的低弹性模量、高韧性、低渗透率和耐久性强等特点,使其逐渐成为新兴的水泥外加剂之一,这促使我们开发具有自主知识产权的纳米微球防窜乳液技术,因此迫切需要对纳米微球防窜乳液研制的难点和重点立项开展研究。 1.分析了国外纳米二氧化硅防窜乳液的理化特征,提出整体设计方案,对物理分散方法、化学分散方法以及化学阻聚方法进行了初步设计;优选了球磨机、磨球、纳米二氧化硅原料、分散剂、分散环境、稳定剂等实验设备及工艺材料,进行了放大性生产试验与中试试验,对纳米防窜乳液水泥浆体系开展了全面评价,使得开发的纳米防窜乳液满足防气窜固井技术的要求。 2.配套了纳米微球防窜水泥浆体系及外加剂,并开展了80℃、120℃与140℃水泥浆全性能实验,实验结果表明乳液与油井水泥浆间相容性好,敏感性低,水泥浆体系加入纳米微球防窜乳液后,不仅有助于提高水泥浆的稳定性与防窜性能,还可以大幅度降低水泥石的渗透率与弹性模量。 3.将工业化中试产品与挪威埃肯公司Microblock,以及国内某厂家液硅产品进行了对标分析。测试结果表明,自主研发的纳米微球防窜乳液颗粒中径值为171nm,固相含量达到45%,能够有效的提高浆体稳定性,减少析水,水泥浆具有一定的微膨胀特性,48h抗压强度提高15%以上,弹性模量降低20%,水泥石渗透率降低50%以上,静胶凝强度发展时间减少15%左右,产品总体性能与Microblock相当。 4.自2018年进入现场试验以来,纳米微球防窜乳液技术已经在华北油田使用10井次,固井质量合格率100%,配套体系材料通过干混和湿混的方式进行现场试验,效果良好。