[发明专利]空心玻璃微珠的改性方法及其应用

说明书

本发明提供一种空心玻璃微珠的改性方法及其应用，改性方法包括如下顺序进行的步骤：1)将空心玻璃微珠放入等离子处理仪腔体中，调节等离子处理仪腔体内的压力至9Pa以下，随后向等离子处理仪腔体通入清洗气体对空心玻璃微珠进行清洗处理；2)向等离子处理仪腔体通入活化气体对结束清洗处理的空心玻璃微珠进行活化处理；3)向等离子处理仪腔体通入接枝气体对结束活化处理的空心玻璃微珠进行接枝处理，生成改性空心玻璃微珠。本发明的改性方法简便易行，生产可控性强，产品一致性良好，有效增强空心玻璃微珠的表面活性以及亲水性能，从而改善水泥浆的稳定性，提高水泥浆的抗压强度。

技术领域

本发明涉及空心玻璃微珠的改性方法及其应用，属于石油开采技术领域。

背景技术

油气井注水泥后的环空窜流问题至今困扰世界各大油气田，是保持井筒完整性的巨大挑战，塔里木油田山前构造的牙哈、克拉、迪那、克深等气田，由于其超深、高温、高压的地质特点，面临更急迫、更复杂的环空窜流问题，因此在油气开采领域中，急需采用性能稳定的大温差低密度水泥浆作为固井主要原料。

空心玻璃微珠作为近年来发展起的一种新型刚性粒子，具有质轻、化学稳定性和热稳定性好，隔音和电绝缘性高等优点，在材料领域中有很多应用，尤其作为减轻剂加入水泥浆中以降低水泥浆密度。但是，由于空心玻璃微珠本身的密度与水泥等其它外掺料密度差异大，加入水泥浆后极易引起水泥浆的沉降分层，从而使空心玻璃微珠在水泥浆中分布不均，导致水泥浆性能不稳定，抗压强度下降，固井施工过程中容易引起憋泵等复杂情况，严重影响固井质量和施工安全。

发明内容

本发明提供一种空心玻璃微珠的改性方法及其应用，用来克服现有技术中空心玻璃微珠作为减轻剂在水泥浆中分布不均而造成的水泥浆性能不稳定、抗压强度下降的缺陷。

本发明提供一种空心玻璃微珠的改性方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)将空心玻璃微珠放入等离子处理仪腔体中，调节所述等离子处理仪腔体内的压力至9Pa以下，随后向所述等离子处理仪腔体通入清洗气体对所述空心玻璃微珠进行清洗处理；

2)向所述等离子处理仪腔体通入活化气体对结束清洗处理的空心玻璃微珠进行活化处理；

3)向所述等离子处理仪腔体通入接枝气体对结束活化处理的空心玻璃微珠进行接枝处理，生成改性空心玻璃微珠。

空心玻璃微珠是粒度为10-250微米、壁厚为1-2微米，内部充斥CO₂气体的封闭微型球体，主要由硼硅酸盐组成，具有亲油、憎水性能。本发明采用等离子处理方法对空心玻璃微珠的进行改性，其中，等离子体处理方法是通过利用对气体施加足够的能量使之离化成为等离子状态，从而利用这些活性组分对物质进行处理。该方法不会改变空心玻璃微珠的固有性能，环保清洁无污染。

步骤1)中，在对空心玻璃微珠进行改性之前，首先采用等离子法对空心玻璃微珠的表面进行清洗，清理空心玻璃微珠表面的油性物质以增强空心玻璃微珠的亲水性。具体地，可以优选350～600目的空心玻璃微珠进行改性。将空心玻璃微珠平铺于玻璃器皿后放入等离子处理仪腔体中，打开真空泵调节腔体内的压力至9Pa以下，便可向腔体内通入清洗气体对空心玻璃微珠进行清洗处理。

步骤2)中，结束清洗处理后，停止清洗气体的通入，同样控制腔体压力为9Pa以下，向腔体内通入活化气体对空心玻璃微珠进行活化处理。具体地，该活化处理包括对空心玻璃微珠进行活化蚀刻，不仅能够有效增强空心玻璃微珠的活性更能够增大空心玻璃微珠的表面积，增大有效改性面积，提高改性效率。

步骤3)中，结束活化处理后，停止活化气体的通入，同样控制腔体压力为9Pa以下，向腔体内通入接枝气体对空心玻璃微珠进行接枝处理。通过在空心玻璃微珠表面通过化学键结合适当的支链或功能性侧基，改善空心玻璃微珠的的性能，最终生成改性空心玻璃微珠。