[发明专利]一种用于水泥石自修复的微胶囊及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于水泥石自修复的微胶囊及其制备方法。本发明提供的制备方法，以丙烯酰胺为原料制备吸水膨胀自修复芯材，以碳酸钙和环氧树脂的胶结物作为壁材，原材料便宜、无污染，有效提高生产安全性并降低成本，制作工艺简单，可进行批量生产。聚丙烯酰胺芯材的吸水膨胀体积与力学强度可依据引发剂与交联剂的添加量决定，能够制备适用于不同工作环境的吸水膨胀自修复微胶囊。碳酸钙和环氧树脂的胶结物壁材具有一定的力学强度，在水泥浆制备过程中不易破碎。利用该方法制备的微胶囊，能够显著降低水泥石孔隙度，提高水泥石抗压、抗折强度，提高水泥石自愈合后抗压、抗折强度，增强水泥石自愈合能力，应用前景良好。

技术领域

本发明属于水泥石自修复技术领域，具体涉及一种用于水泥石自修复的微胶囊及其制备方法。

背景技术

近年来，深水石油钻完井技术研发受到了越来越多的重视。目前针对水合物层的深水固井技术还存在许多亟待解决的问题。

由于水合物仅在高压低温条件下稳定存在，在海洋深水表层固井过程中，在固井水泥浆水化放热的影响下，井眼周围环境温度升高，改变了周围水合物层的温度条件，易造成水合物的分解。将导致本已胶结良好的水泥环与井壁之间出现微环空等固井质量下降问题，且气体不断地向上喷发，最终导致严重的事故；另一方面水合物的分解将导致该区域地层的不稳定，如果发生塌陷的现象，会破坏整个层位，形成恶性循环，使周围的水合物全部分解，最终导致固井的失败等一系列问题。在深水地层中，当地层应力、交变温度应力和生产作业过程中所产生的应力会不断冲击固井水泥石，从而对水泥石造成破坏，致使水泥环内部产生微裂纹和孔隙，从而破坏固井水泥环的完整性，导致气窜的发生，将包覆着具备缓释性能壁材的吸水膨胀材料加入水泥浆体系内，水泥浆水化完成后，当水泥石内部裂缝生成时，地下水侵入水泥石，微胶囊壁材逐渐溶解，吸水膨胀材料遇水膨胀，阻碍裂缝进一步发育，起到自修复作用。目前，自修复微胶囊在该领域的研究和应用都相对较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水泥石自修复的微胶囊的制备方法。

本发明的第二个目的在于提供一种用于水泥石自修复的微胶囊。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于水泥石自修复的微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

1)将丙烯酰胺、引发剂、交联剂及表面活性剂在水中进行聚合反应，获得乳化聚合液；

2)将乳化聚合液和钙盐搅拌混合，获得钙络合乳化液；

3)将钙络合乳化液、碳酸盐、环氧树脂搅拌混合，再加入环氧树脂固化剂进行固化反应，获得微胶囊乳浊液；

4)将微胶囊乳浊液进行固液分离，所得固体干燥。

本发明提供的用于水泥石自修复的微胶囊的制备方法，以丙烯酰胺为原料制备吸水膨胀自修复芯材，以碳酸钙和环氧树脂的胶结物作为壁材，原材料均具有便宜、无污染的有点，能够有效提高生产安全性并降低成本，制作工艺简单，可在工业上进行批量生产，且生产过程中清洁环保性强。聚丙烯酰胺芯材的吸水膨胀体积与力学强度可依据引发剂与交联剂的添加量决定，能够制备适用于不同工作环境的吸水膨胀自修复微胶囊。碳酸钙和环氧树脂的胶结物壁材具有一定的力学强度，在水泥浆制备过程中不易破碎。利用该方法制备的微胶囊，能够在外界交替扰动作用下有效减缓裂缝发育速率，显著提高水泥石的力学强度，有效填充水泥石内部产生的微裂缝。

优选的，步骤1)中控制温度为60℃，搅拌速度为400～600r/min；步骤2)中控制温度为60℃，搅拌速度为300～500r/min；步骤3)中控制搅拌速度为100～250r/min。