本申请涉及但不限于一种油相悬浮液的制备及作为固井水泥浆悬浮剂的用途。
背景技术：
固井是油气井建井过程中的关键作业之一，通常是指向井下下入套管，并将水泥浆泵入地层，使之在套管与地层间环空水化固化的过程。固井的主要目的是保护和支撑油气井内的套管，封隔油、气和水等地层。通常情况下由水泥浆液柱传递至井底地层的压力应小于地层破裂压力，以防止流体流入地层发生漏失。因此，在某些易碎地层施工时，需使用低密度水泥浆体系。配制低密度水泥浆可向水泥浆中加入较常规水泥浆更多的水，同时加入悬浮剂(extender)以防止水泥浆中固体颗粒材料的沉降及自由液的产生。最常见的固井悬浮剂有水玻璃或般土，水玻璃配制的低密度水泥浆仅能在低温下使用，且性能调节不易；般土需用淡水进行预水化才能起到相应的悬浮作用，且随着海上固井现场液体加料系统的普及，使用显得尤为不便。因此，有必要开发悬浮性能好、适合海上固井作业使用的液体悬浮剂。
技术实现要素：
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请提供了一种油相悬浮液的制备方法及作为固井水泥浆悬浮剂的用途，该油相悬浮液在常见的表层套管及技术套管固井温度范围(＜135℃)内均能够保证固井水泥浆的悬浮稳定性。
第一方面，本申请提供了一种油相悬浮液，所述油相悬浮液包括硅酸盐类矿物、纤维素、二氧化硅、油品增稠剂以及矿物油；其中，在所述油相悬浮液中，所述硅酸盐类矿物的含量为10～40重量％，所述纤维素的含量为10～30重量％，所述二氧化硅为10～30重量％，所述油品增稠剂的含量为0.5～2.0重量％，所述矿物油为30～60重量％。
可选地，所述硅酸盐类矿物的含量为20～40重量％，所述纤维素的含量为10～20重量％，所述二氧化硅为10～20重量％，所述油品增稠剂的含量为0.5～2.0重量％，所述矿物油为35～55重量％。
可选地，所述硅酸盐类矿物选自膨润土、凹凸棒土、硅酸镁铝、硅酸镁锂、海泡石、蛭石、黏土级云母、膨胀绿泥石及水铝英石中的一种或几种。
可选地，所述纤维素选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、苄基纤维素、羟丙基甲基纤维素、氰乙基纤维素、苄基氰乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素或苯基纤维素中的一种或几种。
可选地，所述二氧化硅选自白炭黑、微硅中的一种或两种。
可选地，所述油品增稠剂为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物。
第二方面，本申请提供了一种如上任一所述的油相悬浮液用于作为固井水泥浆的悬浮剂的应用。
第三方面，本申请提供了一种如上任一所述的的油相悬浮液的制备方法，包括：在温度110℃～130℃下，将所述重量百分含量的油品增稠剂和矿物油混合均匀，冷却至室温后，加入所述重量百分含量的硅酸盐类矿物、纤维素和二氧化硅，搅拌均匀，即得所述油相悬浮液。
第四方面，本申请提供了一种包含如上任一所述的油相悬浮液的固井水泥浆，其中，所述油相悬浮液占所述固井水泥浆的重量百分比为5～35％。
与现有技术相比，该油相悬浮液无需预水化，可用温度范围广，悬浮稳定性能好，能够防止水泥浆中固体颗粒材料的沉降及自由液的产生。同时该油相悬浮液为液体，使用时不易在水中聚集结块，不扬尘，有利于现场施工人员人生安全，方便运输及施工，尤其是海上施工的需要。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
一种油相悬浮液，所述油相悬浮液包括硅酸盐类矿物、纤维素、二氧化硅、油品增稠剂以及矿物油；其中，在所述油相悬浮液中，所述硅酸盐类矿物的含量为10～40重量％，所述纤维素的含量为10～30重量％，所述二氧化硅为10～30重量％，所述油品增稠剂的含量为0.5～2.0重量％，所述矿物油为30～60重量％。
在一个实施例中，所述硅酸盐类矿物的含量为20～40重量％，所述纤维素的含量为10～20重量％，所述二氧化硅为10～20重量％，所述油品增稠剂的含量为0.5～2.0重量％，所述矿物油为35～55重量％。
在一个实施例中，所述硅酸盐类矿物选自膨润土、凹凸棒土、硅酸镁铝、硅酸镁锂、海泡石、蛭石、黏土级云母、膨胀绿泥石及水铝英石中的一种或几种。
在一个实施例中，所述硅酸盐类矿物选自膨润土、凹凸棒土、硅酸镁铝或硅酸镁锂中的一种或几种。
在一个实施例中，所述纤维素选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、苄基纤维素、羟丙基甲基纤维素、氰乙基纤维素、苄基氰乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素或苯基纤维素中的一种或几种。
在一个实施例中，所述纤维素选自乙基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素中的一种或几种。
在一个实施例中，所述二氧化硅选自白炭黑、微硅中的一种或两种。
在一个实施例中，所述油品增稠剂为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物。
一种如上所述的油相悬浮液用于作为固井水泥浆的悬浮剂的应用。
一种如上所述的油相悬浮液的制备方法，包括：在温度110℃～130℃下，将所述重量百分含量的油品增稠剂和矿物油混合均匀，冷却后，加入所述重量百分含量的硅酸盐类矿物、纤维素和二氧化硅，搅拌均匀，即得所述油相悬浮液。
一种包含如上所述的油相悬浮液的固井水泥浆，所述油相悬浮液占所述固井水泥浆的重量百分比为5～35％。
以下实施例中，凹凸棒土、膨润土购自河北垚鑫矿业公司，硅酸镁铝及硅酸镁锂购自北京京盛国泰科技有限公司，羟乙基纤维素、乙基纤维素及羟丙基纤维素购自鹏宇化工有限公司，微硅及白油购自中海油服天津化学有限公司，油品增稠剂购自威海红日升绿健化工有限公司。
实施例1
一种油相悬浮液，所述油相悬浮液包括硅酸盐类矿物、纤维素、二氧化硅、油品增稠剂以及矿物油；其中，在所述油相悬浮液中，所述硅酸盐类矿物为37.28重量％，所述纤维素的含量为10.36重量％，所述二氧化硅为10.36重量％，所述油品增稠剂的含量为0.58重量％，所述矿物油为41.43重量％。一种油相悬浮液的制备方法，包括如下步骤：
称取8g凹凸棒土、32g硅酸镁铝及50g硅酸镁锂，混合均匀待用；
称取18g羟乙基纤维素及7g乙基纤维素，混合均匀待用；
称取20g白炭黑及5g微硅，混合均匀待用；
称取10#白油100g，加热至110℃，随后称取油品增稠剂1.4g，边搅拌边加入至白油中，随后搅拌30min，冷却至室温即得增稠后的矿物油。
将上述所称取的硅酸盐类矿物、纤维素及二氧化硅缓慢加入增稠后的矿物油中，边加入边搅拌，混合均匀后即得油相悬浮液。
实施例2
一种油相悬浮液，所述油相悬浮液包括硅酸盐类矿物、纤维素、二氧化硅、油品增稠剂以及矿物油；其中，在所述油相悬浮液中，所述硅酸盐类矿物为23.23重量％，所述纤维素的含量为19.52重量％，所述二氧化硅为10.22重量％，所述油品增稠剂的含量为0.56重量％，所述矿物油为46.47重量％。
一种油相悬浮液的制备方法，包括如下步骤：
称取30g硅酸镁铝及20g硅酸镁锂，混合均匀待用；
称取22g羟乙基纤维素及20g羟丙基纤维素，混合均匀待用；
称取7g白炭黑及15g微硅，混合均匀待用；
称取10#白油100g，加热至110℃，随后称取油品增稠剂1.2g，边搅拌边加入至白油中，随后搅拌30min，冷却至室温即得增稠后的矿物油。
将上述所称取的硅酸盐类矿物、纤维素及二氧化硅缓慢加入增稠后的矿物油中，边加入边搅拌，混合均匀后即得油相悬浮液。
实施例3
一种油相悬浮液，所述油相悬浮液包括硅酸盐类矿物、纤维素、二氧化硅、油品增稠剂以及矿物油；其中，在所述油相悬浮液中，所述硅酸盐类矿物为20.25重量％，所述纤维素的含量为17.61重量％，所述二氧化硅为17.61重量％，所述油品增稠剂的含量为0.53重量％，所述矿物油为44.01重量％。
一种油相悬浮液的制备方法，包括如下步骤：
称取16g膨润土及30g硅酸镁铝，混合均匀待用；
称取40g羟乙基纤维素待用；
称取10g白炭黑及30g微硅，混合均匀待用；
称取10#白油100g，加热至110℃，随后称取油品增稠剂1.2g，边搅拌边加入至白油中，随后搅拌30min，冷却至室温即得增稠后的矿物油。
将上述所称取的硅酸盐类矿物、纤维素及二氧化硅缓慢加入增稠后的矿物油中，边加入边搅拌，混合均匀后即得油相悬浮液。
应用实施例1
本发明实施例所述油相悬浮液可用作固井低密度水泥浆悬浮剂，按照apirp10b中的要求配制水泥浆，加入不同量的所述油相悬浮液作为悬浮剂以及降失水剂、消泡剂等常用固井外加剂，即可形成密度范围在1.3～1.6g/cm3的固井低密度水泥浆，各水泥浆中上述外加剂的比例如表1。
表1配制的固井低密度水泥浆
表1中，bwoc＝byweightofcement，即占水泥重量的百分比；降失水剂pc-g80l及消泡剂pc-x63l购自中海油服天津化学有限公司；般土购自常利矿产品有限公司，水玻璃购自北京红星广厦化工建材有限公司，二者为常见固井悬浮剂，所配制水泥浆用以比较说明所述油相悬浮液作为固井悬浮剂的性能。
如表1所示，所述油相悬浮液占所述固井水泥浆的重量百分比为5～35％，同时，所述油相悬浮液可作为固井悬浮剂进行固井低密度水泥浆的配制。
应用实施例2
将上述以油相悬浮液为悬浮剂的固井低密度水泥浆按照apirp10b中的要求进行不同温度下的密度差测试，并与现有技术(以水玻璃或般土为悬浮剂)所得低密度水泥浆进行对比，以说明所述油相悬浮液作为固井悬浮剂的性能，如表2所示。
表2水泥密度差测试结果
表2中，1#水泥浆为采用实施例1制得的油相悬浮液为悬浮剂所得密度为1.30g/cm3的水泥浆；7#水泥浆为采用实施例2制得的油相悬浮液为悬浮剂所得密度为1.45g/cm3的水泥浆；13#水泥浆为采用实施例3制得的油相悬浮液为悬浮剂所得密度为1.60g/cm3的水泥浆；4#水泥浆为采用般土为悬浮剂所得密度为1.30g/cm3的水泥浆；9#水泥浆为采用般土为悬浮剂所得密度为1.45g/cm3的水泥浆；10#水泥浆为采用水玻璃为悬浮剂所得密度为1.45g/cm3的水泥浆。
从表2的测试结果中可以看出，使用本申请实施例1-3中所得油相悬浮液为悬浮剂，在各温度下(45℃、90℃、135℃)的水泥浆均能够保持良好的稳定性，水泥浆上下密度差＜0.05，而使用市售般土及水玻璃为悬浮剂，所得水泥浆上下密度差大，水泥浆稳定性较差，且随着温度上升，这种差别愈发明显。这说明本申请实施例所得油相悬浮液对低密度水泥浆的悬浮性能较现有产品更好，且温度适应性也更好。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。