[发明专利]油田固井用偏高岭土－矿渣基地质聚合物及其高温缓凝剂

说明书

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。