油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑及其製備方法
2023-06-13 20:53:01
油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種油田固井用多效膠乳防氣竄劑及其製備方法，以質量百分數計，配製的原料有：60%-70%丁苯膠乳，2%-5%烷基酚聚乙烯醚，1%-3%α-烯基磺酸鈉，1%-5%AMPS三元聚合物，2%-7%羧甲基羥乙基纖維素，餘量為水。將丁苯膠乳、烷基酚聚乙烯醚、α-烯基磺酸鈉和水按配比加入反應釜，升溫至65℃-70℃，以65轉/分鐘-80轉/分鐘速度恆溫攪拌2-3.5小時，加入氫氧化鈉調節pH至7-9.5，然後加入羧甲基羥乙基纖維素、AMPS三元聚合物，恆溫攪拌1.5-2小時，攪拌下出料，即得產品。本發明特別適用於高溫深井固井，可耐至180℃高溫，有效控制高溫下水泥漿的濾失量及水泥石表觀體積的收縮，提高水泥漿與套管界面膠結性能及其懸浮穩定性，維持水泥漿孔隙壓力，從而有效阻止地層氣體侵入水泥漿本身。
【專利說明】油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油固井工程領域，尤其是一種油田固井用多效膠乳防氣竄劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]固井作業是一口油井整個施工中最重要的組成部分，也是一項複雜的系統工程。隨著當今油井勘探向深井、超深井的發展，聞溫深井的固井也變得越來越重要，在深井固井中，由於地層壓力大、溫度高、井身結構複雜，容易發生油、氣、水在地層間流竄，造成相互汙染降低產能，嚴重時甚至造成井噴事故，因此，需要在固井水泥漿體系中加入在深井中具有良好防氣竄性能的外加劑。氣竄的發生是由於在固井水泥漿候凝過程中，水泥漿頂替效率不高，界面膠結性能不理想，進而影響固井質量及施工安全，一直以來都是固井工程領域亟待解決的關鍵性技術。
[0003]國內外針對固井防氣竄技術進行了大量的研究，並且已開發出了多種膠乳產品及防氣竄水泥漿體系，如哈裡伯頓的Latex2000、BJ公司的BA-86L、斯倫貝謝開發的DS00、D600及國內的發氣型系列產品等，但這些產品作用單一，綜合性能、耐高溫性能不理想，尤其對於具有高氣竄潛力的深井固井，還需要針對性的開發一種可同時提高水泥漿界面膠結性能和懸浮穩定性，能夠有效阻止地層氣體侵入水泥漿的多效耐高溫防氣竄劑。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種用於高溫深井固井的多效防氣竄劑及其製備方法。本發明的防氣竄劑與現有的膠乳防氣竄劑相比，成本低廉、製作工藝簡單，可同時提高水泥漿與套管界面膠結性能和懸浮穩定性，降濾失，能夠有效阻止地層氣體侵入水泥眾。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是:一種油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑，以質量百分數計，配製的原料有:60%-70% 丁苯膠乳，2%-5%烷基酚聚乙烯醚，1%-3% α -烯基磺酸鈉，1%-5%AMPS三元聚合物，2%_7%羧甲基羥乙基纖維素，餘量為水；
[0006]所述AMPS三元聚合物的製備方法:
[0007]反應物配比，按質量百分數計，2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS) 20%_30%，丙烯醯胺3%-5%，N, N-亞甲基雙丙烯醯胺4%-6%，餘量為水；
[0008]開啟反應釜攪拌，按配比將2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯醯胺，N, N-亞甲基雙丙烯醯胺，依次加入水中，均勻後加入氫氧化鈉調節pH為5.5-7.5，升溫至600C _75°C，加入偶氮類引發劑，其加入量為反應物重量的2%-3%，80°C _90°C恆溫1.5_2h，進行聚合反應， 最後加入亞硫酸氫鹽終止反應，其加入量為反應物重量的3%-6%，繼續攪拌30-40min,即得AMPS三元聚合物。
[0009]所述丁苯膠乳總固物含量為45%_50%，粘度為42mPa.s-48mPa.s, pH值?.0-11.0。
[0010]所述偶氮類引發劑為偶氮二異丁腈和偶氮二異庚腈中的一種。[0011 ] 所述亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鉀和亞硫酸氫鈉中的一種。
[0012]上述的油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑的製備方法，將丁苯膠乳、烷基酚聚乙烯醚、α -烯基磺酸鈉和水按配比加入反應釜，升溫至65°C -70°C，以65轉/分鐘-80轉/分鐘速度恆溫攪拌2-3.5小時，加入氫氧化鈉調節pH至7-9.5，然後加入羧甲基羥乙基纖維素、AMPS三元聚合物，恆溫攪拌1.5-2小時，攪拌下出料，即得產品。
[0013]本發明的有益效果是:
[0014](I)特別適用於高溫深井固井，可耐至180°C高溫，有效控制高溫下水泥石表觀體積的收縮，提高水泥漿界面膠結性能。
[0015](2)降濾失，可提高水泥漿的懸浮穩定性，維持水泥漿孔隙壓力。
[0016](3)通過提高水泥漿界面膠結性能、維持漿體孔隙壓力和增加漿體氣侵阻力三種途徑，有效阻止地層氣體侵入水泥漿本身。
[0017](4)該產品製備方法簡單、反應條件溫和，成本低廉。
【具體實施方式】
[0018]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明:
[0019]本發明的油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑，以質量百分數計，配製的原料有:60%-70% 丁苯膠乳，2%-5%烷基酚聚乙烯醚，1%-3% α -烯基磺酸鈉，1%_5%AMPS三元聚合物，2%-7%羧甲基羥乙基纖維素，餘量為水；
[0020]所述AMPS三元聚合物的製備方法:
[0021]反應物配比，按質量百分數計，2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS) 20%_30%，丙烯醯胺3%-5%，N, N-亞甲基雙丙烯醯胺4%-6%，餘量為水；
[0022]開啟反應釜攪拌，按配比將2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯醯胺，N, N-亞甲基雙丙烯醯胺，依次加入水中，均勻後加入氫氧化鈉調節pH為5.5-7.5，升溫至600C _75°C，加入偶氮類引發劑，其加入量為反應物重量的2%-3%，80°C _90°C恆溫1.5_2h，進行聚合反應，最後加入亞硫酸氫鹽終止反應，其加入量為反應物重量的3%-6%，繼續攪拌30-40min,即得AMPS三元聚合物。
[0023]所述丁苯膠乳總固物含量為45%_50%，粘度為42mPa.s-48mPa.s, pH值?.0-11.0。
[0024]所述偶氮類引發劑為偶氮二異丁腈和偶氮二異庚腈中的一種。
[0025]所述亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鉀和亞硫酸氫鈉中的一種。
[0026]上述的油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑的製備方法，將丁苯膠乳、烷基酚聚乙烯醚、α -烯基磺酸鈉和水按配比加入反應釜，升溫至65°C -70°C，以65轉/分鐘-80轉/分鐘速度恆溫攪拌2-3.5小時，加入氫氧化鈉調節pH至7-9.5，然後加入羧甲基羥乙基纖維素、AMPS三元聚合物，恆溫攪拌1.5-2小時，攪拌下出料，即得產品。
[0027]本發明特別適用於油田深井固井施工過程，可同時提高水泥漿與套管界面膠結性能和懸浮穩定性，有效阻止地層氣體侵入水泥漿，同時具有降濾失功能。 [0028]以下用具體實施例闡述本發明，但實施例不局限於其範圍。
[0029]實施例1
[0030]AMPS三元聚合物的製備方法:
[0031]開啟反應釜攪拌，將2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(八10^)251^，丙烯醯胺3.51^，N, N-亞甲基雙丙烯醯胺5kg，依次加入66.5kg水中，均勻後加入氫氧化鈉調節pH為6.0，升溫至60°C,加入2kg偶氮二異丁腈，80°C -90°C恆溫1.5h,進行聚合反應,最後加入4kg亞硫酸氫鉀終止反應，繼續攪拌35min，即得AMPS三元聚合物。
[0032]配方(1)
[0033]取60kg 丁苯膠乳(總固物含量為45.4%，粘度44.5mPa.s, ρΗΙΟ.0)、2kg烷基酚聚乙烯醚、Ikg α -烯基磺酸鈉、2kg AMPS三元聚合物、4kg羧甲基羥乙基纖維素，31kg水。
[0034]配方(2)
[0035]取65kg 丁苯膠乳(總固物含量為45.4%，粘度44.5mPa.s, ρΗΙΟ.0)、3kg烷基酚聚乙烯醚、2kg α -烯基磺酸鈉、3kg AMPS三元聚合物、4kg羧甲基羥乙基纖維素，23kg水。
[0036]配方(3)
[0037]取70kg 丁苯膠乳(總固物含量為45.4%，粘度44.5mPa.s, ρΗΙΟ.0)、5kg烷基酚聚乙烯醚、3kg α -烯基磺酸鈉、4kg AMPS三元聚合物、6kg羧甲基羥乙基纖維素，12kg水。
[0038]製備方法:按照配方(I)或(2)或(3)，將丁苯膠乳、烷基酚聚乙烯醚、α-烯基磺酸鈉和水按配比加入反應釜，升溫至65°C -70°C,以65轉/分鐘-80轉/分鐘速度恆溫攪拌2-3.5小時，加入氫氧化鈉調節pH至7-9.5，然後加入羧甲基羥乙基纖維素、AMPS三元聚合物，恆溫攪拌1.5-2小時，攪拌下出料，即得深井固井用多效膠乳防氣竄劑。
[0039]本發明的膠乳防氣竄劑性能達到中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5504.5-2010 「油井水泥外加劑評價方法第5部分:防氣竄劑」要求。實驗中原料成分全部來源於市售，其中，丁苯膠乳購於山東省淄博齊龍化工有限公司，規格型號為水泥II型。
[0040]實施例2
[0041]本發明膠乳防氣竄劑對油井水泥漿防氣竄性能的評價
[0042]按照中華人民共和國國家標準GB/T19139-2003 「油井水泥試驗方法」第五章要求的方法製備水泥淨漿(A)、加有本發明膠乳防氣竄劑的水泥漿(B)、加有國內同類防氣竄劑產品的水泥眾(C),試樣配方如表1。
[0043]表1油井水泥漿體系配方
【權利要求】
1.一種油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑，其特徵在於，以質量百分數計，配製的原料有:60%-70% 丁苯膠乳，2%-5%烷基酚聚乙烯醚，1%-3% α -烯基磺酸鈉，1%_5%AMPS三元聚合物，2%-7%羧甲基羥乙基纖維素，餘量為水； 所述AMPS三元聚合物的製備方法: 反應物配比，按質量百分數計，2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸AMPS20%-30%，丙烯醯胺3%-5%，N, N-亞甲基雙丙烯醯胺4%-6%，餘量為水； 開啟反應釜攪拌，按配比將2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸AMPS，丙烯醯胺，N, N-亞甲基雙丙烯醯胺，依次加入水中，均勻後加入氫氧化鈉調節pH為5.5-7.5，升溫至60°C -75°C，加入偶氮類引發劑，其加入量為反應物重量的2%-3%，80°C -90°C恆溫1.5-2h,進行聚合反應，最後加入亞硫酸氫鹽終止反應，其加入量為反應物重量的3%-6%，繼續攪拌30-40min，即得AMPS三元聚合物。
2.根據權利要求1所述的油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑，其特徵在於，所述丁苯膠乳總固物含量為45%-50%，粘度為42mPa.s_48mPa.s, pH值7.0-11.0。
3.根據權利要求1所述的油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑，其特徵在於，所述偶氮類引發劑為偶氮二異丁腈和偶氮二異庚腈中的一種。
4.根據權利要求1所述的油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑，其特徵在於，所述亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鉀和亞硫酸氫鈉中的一種。
5.如權利要求1所 述的油田深井固井用多效膠乳防氣竄劑的製備方法，其特徵在於，將丁苯膠乳、烷基酚聚乙烯醚、α-烯基磺酸鈉和水按配比加入反應釜，升溫至65°C -70 °C,以65轉/分鐘-80轉/分鐘速度恆溫攪拌2-3.5小時，加入氫氧化鈉調節pH至7-9.5，然後加入羧甲基羥乙基纖維素、AMPS三元聚合物，恆溫攪拌1.5-2小時，攪拌下出料，即得產品O
【文檔編號】C09K8/493GK103834374SQ201410113417
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】劉中華 申請人:天津寧賽科技有限公司