[发明专利]一种活性组分缓释材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种活性组分缓释材料及其制备方法和应用。活性组分缓释材料，包括：核壳材料，所述核壳材料包括位于内部的核以及包裹所述核的壳，其中，所述核与所述壳之间形成有孔隙且所述壳内分布有平均孔径在2nm～10nm范围内的介孔。本发明所提供的活性组分缓释材料可以加入到地质聚合物体系中，在体系中稳定的释放活性组分，能够起到调节地质聚合物固化时间的作用。

技术领域

本发明涉及油田固井技术领域，具体涉及一种活性组分缓释材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着二氧化碳埋存、二氧化碳驱油以及超深井、稠油热采井的开发，对固井水泥石的耐腐蚀和耐高温性能要求不断提高，常规硅酸盐水泥无法满足现场需要。而新兴的地质聚合物材料来源广泛，不污染环境，同时还具有传统水泥所没有的高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能，地质聚合物是采用含有丰富的硅和铝的天然矿物或工业固体废弃物在碱性溶液的激发下制备而成的，以硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的三维网络凝胶体。这种材料结合了有机高分子聚合物、陶瓷和水泥三种材料的特性，同时又具有比有机高分子聚合物、陶瓷、水泥等更好的优良性能。

地质聚合物具有非常突出的优秀性能：(1)早强快硬、抗压强度和抗拉强度高，力学性能优异；(2)耐高温，可与轻质耐火黏土砖相媲美；(3)容易生成和制备，数小时内可以完成缩聚反应；(4)界面结合力强，能够和混凝土，钢材、碳纤维，玻璃纤维等有效粘结；(5)耐腐蚀性和耐久性好，能抵抗有机溶剂、酸和碱腐蚀；(6)环境友好，生产能耗和碳排放量低，可以被多次回收循环再利用；(7)没有碱骨料反应，且水化热较之普通波特兰水泥非常小。这些特性使得地聚物被认为是极具潜力的“绿色”新型工程材料而得到了世界范围的广泛关注。

地质聚合物在建筑行业已经有初步的应用，但是，目前将地质聚合物应用到固井领域的研究很少。地质聚合物应用于高温固井、稠油热采等复杂油气田需要进一步的研究，尤其是具体的强度特性(耐高温性能、耐腐蚀性能、耐久性、是否强度衰退)、应用适应性(凝结时间、流变性能)等需要进一步的研究，而且地质聚合物高温下凝结过快也是将其应用到固井中的一大难题。

CN 101522853A公开了一种地质聚合物组合物，该地质聚合物组合物在大的温度范围和大的地质聚合物浆料密度内具有可控的增稠和固化时间。该地质聚合物浆状组合物具有良好的可混合性和可泵送性，而固化材料表现出良好的抗压强度和渗透性。该地质聚合物组合物包括由铝硅酸盐源、载液和活化剂制成的悬浮液，所述活化剂选自金属硅酸盐、金属铝酸盐、碱活化剂或它们的组合，该悬浮液为油田工业中可泵送的组合物，且该悬浮液在井下条件下能够固化。然而，该技术并没有研究活性组分的可控释放。

CN 101323778A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％。但是，该技术提供的缓凝剂效力不足，且并没有研究活性组分的可控释放。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种活性组分缓释材料，通过以核壳材料为主要结构的激活体系，利用了核壳材料结构稳定性好、比表面积大、较大的核壳间孔隙体积尺寸可控和分子结构设计性强等结构特点，将无机分子有效地负载于核壳材料上。在具体应用中，负载活性组分的核壳材料可以加入到地质聚合物体系中，在体系中稳定的释放活性组分，能够起到调节地质聚合物固化时间的作用。

本发明的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种与上述目的相对应的应用。

为实现上述目的之一，本发明采取的技术方案如下：

一种活性组分缓释材料，包括：