CN115572092A - 一种复合固井用中空减轻剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及油气田钻井固井技术领域，具体公开了一种复合固井用中空减轻剂及其制备方法。复合固井用中空减轻剂的原料包括改性氮化硅空心微球、粉煤灰、微硅粉、稳定剂、减阻剂和降失水剂。本申请的复合固井用中空减轻剂可用于井底压力大于40Mpa的深井固井施工要求，其具有能够提高固井浆料的抗压强度和密实度的优点。

Description

一种复合固井用中空减轻剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及油气田钻井固井技术的领域，更具体地说，它涉及一种复合固井用中空减轻剂及其制备方法。

背景技术

我国油气田类型较多，有低压渗透油气田、稠油油气田、裂缝形油气田等，这些油气田多数油层压力系数低，有的是原始压力低，有的因长期开采油井压力降低，钻井时会漏失，有时因封固较长而带来固井漏失，因此要保护好油气层还要固好井，为达到这个要求必须针对不同的油气藏特点采用不同的固井方法，有时需要采用低密度水泥固井、分级注固井等特殊的固井方法，因此必须在固井中采用特殊水泥浆，在水泥浆中加入低密度减轻剂是其中一种方法。

固井减轻剂是油井低密度水泥浆固井技术应用的主要外加剂，直接影响着水泥浆在油井中的密度、抗压强度等技术指标。高质量的固井减轻剂可以使水泥浆体系稳定，流变性能良好，抗压强度高，失水量低，游离液低，凝结成水泥石后体积不收缩，结构致密，渗透率低并有一定的防窜能力。

相关技术中，如申请号为200910310954.1的申请文件公开了一种高温低密度水泥及其应用，使用的减轻剂为粉煤灰、微珠、硅藻土、膨润土单剂或组合，通过采用上述的减轻剂制备得到的水泥浆具有有耐高温、密度低、强度高的优点，因此具有良好的固井施工性能。

针对上述中的相关技术，发明人认为相关技术中的微珠的抗压强度不佳，无法承受20Mpa以上的压力，并且固井水泥浆料在硬化过程中，水泥水化会产生碱性物质，随着固井水泥浆料的硬化，固井水泥浆料内的碱性物质浓度增加，高浓度的碱性物质容易对微珠造成腐蚀，从而导致微珠破裂或渗水，使得微珠的抗压强度大幅降低，进而会导致固井浆料抗压强度无法满足深井固井的要求。

发明内容

为了提高固井浆料的抗压强度，本申请提供一种复合固井用中空减轻剂及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种复合固井用中空减轻剂，采用如下的技术方案：

一种复合固井用中空减轻剂，其特征在于，所述减轻剂包括如下重量份数的原料：改性氮化硅空心微球50-60份、粉煤灰15-25份、微硅粉10-20份、稳定剂2-4份、减阻剂2-5份、降失水剂1-3份。

通过采用上述技术方案，减轻剂以改性氮化硅空心微球为主体，改性氮化硅空心微球具有较好的强度和耐腐蚀性，能够适用于井底压力大于40pa的固井施工要求，将粉煤灰和微硅粉作为配料使用，得到的减轻剂具有强度高、性能稳定的优点，粉煤灰和微硅粉能够填充改性氮化硅空心微球之间的空隙，从而减少固井浆料的用水量，进而有利于提高固井浆料的密实度和抗压强度。

可选的，所述改性氮化硅空心微球由如下重量百分比的组分组成：改性氮化硅微粉40-50％、磷酸盐50-60％；

所述改性氮化硅微粉由在氮化硅微粉表面包覆疏水膜得到。

通过采用上述技术方案，氮化硅微粉自身具有较好的强度和硬度，能够满足深井固井浆料对改性氮化硅空心微球的强度需要，通过在氮化硅微粉表面包覆疏水膜，最终在改性氮化硅空心微球表面形成一层疏水层，疏水层对固井浆料中产生的碱性物质进行阻隔，从而避免碱性物质对改性氮化硅空心微球造成腐蚀，能够使改性氮化硅空心微球保持较好的耐腐蚀性，有利于使氮化硅空心微球在固井浆料的碱性环境下长效保持较佳的强度，进而有利于提高水泥浆料的固井施工性能。

可选的，所述疏水膜为氧化铝膜，所述氧化铝膜由疏水氧化铝微粉制得。

通过采用上述技术方案，疏水氧化铝微粉具有良好的分散性，从而能够有效降低疏水氧化铝微粉在流动过程中形成的静电吸附包球现象，进而有利于使疏水氧化铝微粉在氮化硅微粉表面分布均匀，同时氧化铝膜具有良好的疏水性，从而避免碱性物质向氮化硅微球内部渗透，有效增强了改性氮化硅空心微球的耐腐蚀性。

可选的，所述改性氮化硅空心微球采用包括如下的方法制备得到：

S1：对氮化硅微粉进行预处理；并制备疏水氧化铝微粉；

S2：将预处理后的氮化硅微粉和疏水氧化铝微粉在饱和硫酸锂溶液中浸泡5-6h，浸泡过程中缓慢升温至70-80℃，保持1-2h，干燥后得到改性氮化硅微粉，然后在70-80℃温度下，将改性氮化硅微粉与磷酸盐混合均匀后得到液态混合料，其中氮化硅微粉与疏水氧化铝微粉的质量比为1:1；

S3：液态混合料经造粒、烧结后得到改性氮化硅空心微球。

通过采用上述技术方案，对氮化硅微粉进行预处理后，使得疏水氧化铝微粉更容易包覆在氮化硅微粉上，将预处理后的氮化硅微粉和疏水氧化铝微粉浸泡在饱和硫酸锂溶液中，随着温度升高，饱和硫酸锂溶液由于温度升高导致溶解度降低，从而会析出结构稳定的硫酸锂晶体，析出的硫酸锂晶体附着在氮化硅微粉上并且以氮化硅微粉为附着点位进行生长，随着硫酸锂晶体的发展长大，能够将分散于氮化硅微粉表面的疏水氧化铝微粉与氮化硅微粉联结起来，通过硫酸锂晶体能够使氮化硅微粉与疏水氧化铝微粉之间形成稳定的单斜结晶联结结构，进而在氮化硅微粉表面形成稳定的氧化铝膜，最终在改性氮化硅空心微球表面形成一层疏水层，从而增强改性氮化硅空心微球的耐腐蚀性。

可选的，S1中所述疏水氧化铝微粉采用包括如下步骤制备得到：

将氧化铝微粉分散于质量浓度为30-35％β-丙氨酸溶液中，然后加入质量浓度为0.2-0.025％三氟氯溴乙烷溶液，在25℃下反应10-12h，得到的产物用蒸馏水多次清洗后干燥，得到疏水氧化铝微粉；其中氧化铝微粉和三氟氯溴乙烷溶液的质量比为1：(0.02-0.5)。

通过采用上述技术方案，将氧化铝微粉加入β-丙氨酸溶液后，经搅拌反应后，形成稳定的Al2O3/PD复合核壳结构，由于氧化铝微粉表面的β-丙氨酸含有丰富的氨基基团，因此有利于使低表面能的含氟物质能够更稳定的修饰在氧化铝微粉上，进而形成疏水性较佳的疏水氧化铝微粉。

可选的，S1中氮化硅微粉的预处理包括如下步骤：

将氮化硅微粉分散于氢氟酸溶液中浸泡0.5-1h，接着用蒸馏水反复洗涤，直至洗涤水的pH为7±0.5，然后将氮化硅微粉干燥即可。

通过采用上述技术方案，预先用氢氟酸溶液对氮化硅微粉进行预处理，能够提高氮化硅表面的粗糙度，从而有利于后续对氮化硅微粉进行改性操作，有利于使疏水氧化铝微粉更稳定的附着在氮化硅表面。

可选的，所述磷酸盐为磷酸钾和磷酸钠中的至少一种。

通过采用上述技术方案，上述的磷酸盐有利于使液态混合料保持较佳的流动性和分散性，进而有利于在造粒过程中形成大小均匀、壁厚均一的改性氮化硅微球，进而有利于提高改性氮化硅微球的抗压强度。

第二方面，本申请提供一种复合固井用中空减轻剂的制备方法，采用如下的技术方案：

一种复合固井用中空减轻剂的制备方法，将改性氮化硅空心微球、粉煤灰、微硅粉、稳定剂、减阻剂和降失水剂依照配比混合，搅拌均匀后得到复合固井用中空减轻剂。

通过采用上述技术方案，上述的制备方法简单快速易操作，制备得到的减轻剂在固井浆料中能够有效改善固井浆料的抗压强度和流变性能，上述的减轻剂中的改性氮化硅空心微球具有较高的强度和耐腐蚀性，能够适用于井底压力大于40Mpa的固井施工要求，有效提高了水泥浆料的固井施工性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用改性氮化硅空心微球作为减轻剂的主体，改性氮化硅空心微球具有较好的强度，能够适用于井底压力大于60Mpa的固井施工要求，通过在氮化硅微粉表面包覆疏水膜，最终在改性氮化硅空心微球表面形成一层疏水层，疏水层对固井浆料中产生的碱性物质进行阻隔，从而避免碱性物质对改性氮化硅空心微球造成腐蚀，能够使改性氮化硅空心微球保持较好的耐腐蚀性，有利于使氮化硅空心微球在固井浆料的碱性环境下长效保持较佳的强度，进而有利于提高水泥浆料的固井施工性能。

2、本申请中优选采用疏水氧化铝微粉包覆在氮化硅微粉表面，由于疏水氧化铝微粉具有良好的分散性，从而能够有效降低疏水氧化铝微粉在流动过程中形成的静电吸附包球现象，进而有利于使疏水氧化铝微粉在氮化硅微粉表面分布均匀，同时氧化铝膜具有良好的疏水性，从而避免碱性物质向氮化硅微球内部渗透，有效增强了改性氮化硅空心微球的耐腐蚀性。

3、本申请的改性氮化硅空心微球在制备过程中，通过硫酸锂晶体能够使氮化硅微粉与疏水氧化铝微粉之间形成稳定的单斜结晶联结结构，进而在氮化硅微粉表面形成稳定的氧化铝膜，最终在改性氮化硅空心微球表面形成一层疏水层，从而增强改性氮化硅空心微球的耐腐蚀性。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例中的氢氟酸溶液、β-丙氨酸溶液、三氟氯溴乙烷溶液、硫酸锂溶液、磷酸钾溶液和磷酸钠溶液均通过市售获得；稳定剂为购自江西宏远化工的硬脂酸钙稳定剂；减阻剂购自河南爱森环保科技有限公司；降失水剂购自任丘市乾坤化工科技有限公司。

改性氮化硅空心微球的制备例

制备例1

一种改性氮化硅空心微球，采用如下的方法制备得到：

S1：预处理氮化硅微粉：将10kg氮化硅微粉分散于15％的氢氟酸溶液中浸泡1h，接着用蒸馏水反复洗涤，直至洗涤水的pH为7，然后将氮化硅微粉干燥；

制备疏水氧化铝微粉：将10kg氧化铝微粉分散于20kg的质量浓度为33％β-丙氨酸溶液中，然后加入质量浓度为0.1％的三氟氯溴乙烷溶液0.2kg，在25℃下反应10h，得到的产物用蒸馏水清洗3次后干燥，得到疏水氧化铝微粉；

S2：取5kg预处理后的氮化硅微粉和5kg疏水氧化铝微粉，将氮化硅微粉和疏水氧化铝微粉在饱和硫酸锂溶液中浸泡5h，浸泡过程中缓慢升温至80℃，保持2h，干燥后得到改性氮化硅微粉；

在80℃下，取5kg改性氮化硅微粉与5kg质量浓度为45％的磷酸钾溶液，混合均匀后得到液态混合料；

S3：将液态混合料泵入喷雾干燥设备造粒，雾化盘线速度大于120m/s，进口热空气温度350℃，出口温度120℃，得到平均粒径50μm的微球前驱体；将微球前驱体在900℃的条件下烧结，得到成品改性氮化硅空心微球。

制备例2

一种改性氮化硅空心微球，采用如下的方法制备得到：

S1：预处理氮化硅微粉：将10kg氮化硅微粉分散于15％的氢氟酸溶液中浸泡1h，接着用蒸馏水反复洗涤，直至洗涤水的pH为7，然后将氮化硅微粉干燥；

制备疏水氧化铝微粉：将10kg氧化铝微粉分散于20kg的质量浓度为30％β-丙氨酸溶液中，然后加入质量浓度为0.2％的三氟氯溴乙烷溶液2.5kg，在25℃下反应10h，得到的产物用蒸馏水清洗3次后干燥，得到疏水氧化铝微粉；

S2：取5kg预处理后的氮化硅微粉和5kg疏水氧化铝微粉，将氮化硅微粉和疏水氧化铝微粉在饱和硫酸锂溶液中浸泡5h，浸泡过程中缓慢升温至70℃，保持2h，干燥后得到改性氮化硅微粉；

在70℃下，取5kg改性氮化硅微粉与5kg质量浓度为45％的磷酸钠溶液，混合均匀后得到液态混合料；

S3：将液态混合料泵入喷雾干燥设备造粒，雾化盘线速度大于120m/s，进口热空气温度350℃，出口温度120℃，得到平均粒径50μm的微球前驱体；将微球前驱体在900℃的条件下烧结，得到成品改性氮化硅空心微球。

制备例3

一种改性氮化硅空心微球，采用如下的方法制备得到：

S1：预处理氮化硅微粉：将10kg氮化硅微粉分散于15％的氢氟酸溶液中浸泡1h，接着用蒸馏水反复洗涤，直至洗涤水的pH为7，然后将氮化硅微粉干燥；

制备疏水氧化铝微粉：将10kg氧化铝微粉分散于20kg的质量浓度为35％β-丙氨酸溶液中，然后加入质量浓度为0.025％的三氟氯溴乙烷溶液2.5kg，在25℃下反应12h，得到的产物用蒸馏水清洗3次后干燥，得到疏水氧化铝微粉；

S2：取5kg预处理后的氮化硅微粉和5kg疏水氧化铝微粉，将氮化硅微粉和疏水氧化铝微粉在饱和硫酸锂溶液中浸泡6h，浸泡过程中缓慢升温至70℃，保持1h，干燥后得到改性氮化硅微粉；

在80℃下，取5kg改性氮化硅微粉与5kg质量浓度为45％的磷酸钠溶液，混合均匀后得到液态混合料；

S3：将液态混合料泵入喷雾干燥设备造粒，雾化盘线速度大于120m/s，进口热空气温度350℃，出口温度120℃，得到平均粒径50μm的微球前驱体；将微球前驱体在900℃的条件下烧结，得到成品改性氮化硅空心微球。

制备例4

一种改性氮化硅空心微球，与制备例1的区别在于：S1步骤中未对氮化硅微粉进行改性处理。

制备例5

一种改性氮化硅空心微球，与制备例1的区别在于：S1中采用等量的蒸馏水代替β-丙氨酸溶液，S1的具体步骤如下：

S1：预处理：将10kg氮化硅微粉分散于15％的氢氟酸溶液中浸泡1h，接着用蒸馏水反复洗涤，直至洗涤水的pH为7，然后将氮化硅微粉干燥；

制备疏水氧化铝微粉：将10kg氧化铝微粉分散于20kg的蒸馏水中，然后加入质量浓度为0.1％的三氟氯溴乙烷溶液0.2kg，在25℃下反应10h，得到的产物用蒸馏水清洗3次后干燥，得到疏水氧化铝微粉。

制备例6

一种改性氮化硅空心微球，与制备例1的区别在于：S2步骤中用饱和硫酸钠溶液代替饱和硫酸锂溶液。

制备例7

一种改性氮化硅空心微球，与制备例1的区别在于：S2步骤中未进行升温操作。

制备例8

一种改性氮化硅空心微球，与制备例1的区别在于：S2步骤中采用普通的氧化铝微粉。

一种复合固井用中空减轻剂的实施例

实施例1

一种复合固井用中空减轻剂，其原料各组分及其相应的重量如表1所示，其中改性氮化硅空心微球采用制备例1制得的改性氮化硅空心微球；复合固井用中空减轻剂的制备步骤如下：依照表1配比将改性氮化硅空心微球、粉煤灰、微硅粉、稳定剂、减阻剂和降失水剂混合后，在卧式搅拌机内搅拌3min得到复合固井用中空减轻剂。

一种复合固井用中空减轻剂的应用：取本实施例制得的复合固井用中空减轻剂5kg、油井水泥20kg、机制砂40kg和水8kg，混合后搅拌均匀得到复合固井浆料。

实施例2

一种复合固井用中空减轻剂，与实施例1的区别在于，复合固井用中空减轻剂的原料各组分及其相应的重量如表1所示，其中改性氮化硅空心微球采用制备例2制得的改性氮化硅空心微球。

实施例3

一种复合固井用中空减轻剂，与实施例1的区别在于，复合固井用中空减轻剂的原料各组分及其相应的重量如表1所示，其中改性氮化硅空心微球采用制备例3制得的改性氮化硅空心微球。

表1实施例1-3中减轻剂各原料的重量(kg)

原料名称	实施例1	实施例2	实施例3
				改性氮化硅空心微球	50	55	60
粉煤灰	15	20	25
				微硅粉	10	15	20
稳定剂	2	3	4
				减阻剂	2	4	5
降失水剂	1	2	3

实施例4

一种复合固井用中空减轻剂，与实施例1的区别在于，其中改性氮化硅空心微球采用制备例4制得的改性氮化硅空心微球。

实施例5

一种复合固井用中空减轻剂，与实施例1的区别在于，其中改性氮化硅空心微球采用制备例5制得的改性氮化硅空心微球。

实施例6

一种复合固井用中空减轻剂，与实施例1的区别在于，其中改性氮化硅空心微球采用制备例6制得的改性氮化硅空心微球。

实施例7

一种复合固井用中空减轻剂，与实施例1的区别在于，其中改性氮化硅空心微球采用制备例7制得的改性氮化硅空心微球。

实施例8

一种复合固井用中空减轻剂，与实施例1的区别在于，其中改性氮化硅空心微球采用制备例8制得的改性氮化硅空心微球。

对比例

对比例1

一种减轻剂，包括如下重量的原料：粉煤灰5kg、漂珠30kg、硅藻土3kg和稳定剂2kg；减轻剂的制备方法如下：

按照上述配比将粉煤灰、漂珠、硅藻土和稳定剂混合后，在卧式搅拌机内搅拌3min得到减轻剂。

一种减轻剂的应用：取减轻剂5kg、油井水泥20kg、机制砂40kg和水8kg，混合后搅拌均匀得到复合固井浆料。

对比例2

一种减轻剂，与实施例1的区别在于：采用等量的氮化硅微球代替改性氮化硅空心微球。

一种减轻剂的应用：取减轻剂5kg、油井水泥20kg、机制砂40kg和水8kg，混合后搅拌均匀得到复合固井浆料。

性能检测试验

试验一抗压强度测试试验样品：采用实施例1-8中获得复合固井浆料作为试验样品1-8，采用对比例1-2中获得复合固井浆料作为对照样品1-2。

试验方法：将试验样品1-8和对照样品1-2的复合固井浆料制成混凝土试块，根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验，检测混凝土的28d抗压强度(MPa)。

试验仪器：压力试验机。

实验结果：如表2所示。

表2试验样品1-8和对照样品1-2的试验结果

结合实施例1-3、对比例1和表2可以看出，本申请实施例1-3采用改性氮化硅微球作为主体，制备得到的固井浆料的28天抗压强度保持在45.5MPa左右，而对比例1采用传统的减轻剂，制备得到的固井浆料的28天抗压强度为12.3，说明本申请采用改性氮化硅空心微球制备得到的固井浆料具有更高的强度，因此能够适用于井底压力大于40pa的固井施工要求。

结合实施例1、实施例4和表2可以看出，本申请实施例4制备得到的固井浆料的28天抗压强度为41.4MPa，相比于试验样品1，试验样品4的28天抗压强度损失了9.2％，由于实施例4采用的改性氮化硅空心微球在制备过程中未对氮化硅微粉进行预处理，从而导致氮化硅表面的光洁度较高，进而导致后续改性时疏水氧化铝微粉与氮化硅微粉的联结稳定性不佳，进而导致改性氮化硅空心微球表面的疏水膜致密性不佳，在施工过程中改性氮化硅空心微球容易渗水破裂，因此导致固井浆料的抗压强度降低。

结合实施例1、实施例5和表2可以看出，本申请实施例5制备得到的固井浆料的28天抗压强度为38.5MPa，相比于试验样品1，试验样品5的28天抗压强度损失了15.6％，由于实施例5采用的改性氮化硅空心微球在制备过程中，采用的疏水氧化铝微粉在制备过程中为加入β-丙氨酸，从而导致的低表面能的含氟物质无法稳定的修饰于疏水氧化铝微粉表面，进而导致改性氮化硅空心微球表面的疏水膜的疏水性能不佳，在施工过程中改性氮化硅空心微球的疏水膜容易被碱性物质腐蚀破坏，从而使改性氮化硅空心微球容易渗水破裂，因此导致固井浆料的抗压强度降低。

结合实施例1、实施例6和表2可以看出，本申请实施例6制备得到的固井浆料的28天抗压强度为37.3MPa，相比于试验样品1，试验样品6的28天抗压强度损失了18.2％，由于实施例6采用的改性氮化硅空心微球在制备过程中，采用饱和硫酸钠溶液代替饱和硫酸锂溶液，然后饱和硫酸钠的溶解度与温度成正比，因此在升温过程中无法析出结晶，因此无法将疏水氧化铝微粉稳定结合在氮化硅微粉表面，进而导致改性氮化硅空心微球表面的疏水膜的疏水性能不佳，在施工过程中改性氮化硅空心微球的疏水膜容易被碱性物质腐蚀破坏，从而使改性氮化硅空心微球容易渗水破裂，因此导致固井浆料的抗压强度降低。

结合实施例1、实施例7和表2可以看出，本申请实施例7制备得到的固井浆料的28天抗压强度为37.2MPa，相比于试验样品1，试验样品7的28天抗压强度损失了18.4％，由于实施例7采用的改性氮化硅空心微球在制备过程中未采取升温操作，因此制备过程中饱和硫酸锂溶液也无法析出结晶，从而而导致疏水氧化铝微粉稳定结合在氮化硅微粉表面，进而导致最终的固井浆料的抗压强度降低。

结合实施例1、实施例8和表2可以看出，本申请实施例8制备得到的固井浆料的28天抗压强度为32.2MPa，相比于试验样品1，试验样品8的28天抗压强度损失了29.4％，由于实施例8采用的改性氮化硅空心微球在制备过程中采用普通的氧化铝微粉，而普通的氧化铝微粉形成的氧化铝膜的疏水性不佳，从而使改性氮化硅空心微粉的耐腐蚀性不佳，进而导致固井浆料的抗压强度降低。

结合实施例1、对比例2和表2可以看出，本申请对比例2制备得到的固井浆料的28天抗压强度为14.2MPa，相比于试验样品1，对照样品2的28天抗压强度损失了68.9％，由于实施例8的减轻剂采用的未改性的氮化硅空心微球，未改性的氮化硅空心微球容易被固井浆料内高浓度的碱性物质腐蚀，从而导致氮化硅空心微球破裂或渗水，使得氮化硅空心微球的抗压强度大幅降低，进而会导致固井浆料抗压强度无法满足深井固井的要求。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种复合固井用中空减轻剂，其特征在于，所述减轻剂包括如下重量份数的原料：改性氮化硅空心微球50-60份、粉煤灰15-25份、微硅粉10-20份、稳定剂2-4份、减阻剂2-5份、降失水剂1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种复合固井用中空减轻剂，其特征在于：所述改性氮化硅空心微球由如下重量百分比的组分组成：改性氮化硅微粉40-50%、磷酸盐50-60%；

所述改性氮化硅微粉由在氮化硅微粉表面包覆疏水膜得到。

3.根据权利要求2所述的一种复合固井用中空减轻剂，其特征在于：所述疏水膜为氧化铝膜，所述氧化铝膜由疏水氧化铝微粉制得。

4.根据权利要求2所述的一种复合固井用中空减轻剂，其特征在于：所述改性氮化硅空心微球采用包括如下的方法制备得到：

S1：对氮化硅微粉进行预处理；并制备疏水氧化铝微粉；

S2：将预处理后的氮化硅微粉和疏水氧化铝微粉在饱和硫酸锂溶液中浸泡5-6h，浸泡过程中缓慢升温至70-80℃，保持1-2h，干燥后得到改性氮化硅微粉，然后在70-80℃温度下，将改性氮化硅微粉与磷酸盐混合均匀后得到液态混合料，其中氮化硅微粉与疏水氧化铝微粉的质量比为1:1；

S3：液态混合料经造粒、烧结后得到改性氮化硅空心微球。

5.根据权利要求4所述的一种复合固井用中空减轻剂，其特征在于：S1中所述疏水氧化铝微粉采用包括如下步骤制备得到：

将氧化铝微粉分散于质量浓度为30-35%β-丙氨酸溶液中，然后加入质量浓度为0.2-0.025%三氟氯溴乙烷溶液，在25℃下反应10-12 h，得到的产物用蒸馏水多次清洗后干燥，得到疏水氧化铝微粉；其中氧化铝微粉和三氟氯溴乙烷溶液的质量比为1：（0.02-0.5）。

6.根据权利要求4所述的一种复合固井用中空减轻剂，其特征在于：S1中氮化硅微粉的预处理包括如下步骤：

将氮化硅微粉分散于氢氟酸溶液中浸泡0.5-1h，接着用蒸馏水反复洗涤，直至洗涤水的pH为7±0.5，然后将氮化硅微粉干燥即可。

7.根据权利要求2所述的一种复合固井用中空减轻剂，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸钾和磷酸钠中的至少一种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的复合固井用中空减轻剂的制备方法，其特征在于：将改性氮化硅空心微球、粉煤灰、微硅粉、稳定剂、减阻剂和降失水剂依照配比混合，搅拌均匀后得到复合固井用中空减轻剂。