耐高溫油井水泥分散緩凝劑及其製備方法
2023-10-19 21:14:02 3
耐高溫油井水泥分散緩凝劑及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了耐高溫油井水泥分散緩凝劑及其製備方法，該緩凝劑有苯乙烯磺酸鈉、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯及衣康酸三種結構單元，粘均分子量為30000～50000。其製備如下：（1）將苯乙烯磺酸鈉、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯及衣康酸分別溶解於去離子水中並混合，調節PH至中性；（2）通入氮氣除氧，用過硫酸鉀作為引發劑，在50~70℃的水浴中反應4~6h；（3）將得到的微粘稠溶液冷卻後提純、乾燥、研磨，即得耐高溫油井水泥分散緩凝劑。該緩凝劑在高溫條件下能有效延長稠化時間，具有明顯的「直角稠化」現象，與其他油井水泥外加劑配伍性良好，在低溫條件下水泥石強度也能迅速發展，其製備方法原理可靠，操作簡便，具有廣闊的市場前景。
【專利說明】耐高溫油井水泥分散緩凝劑及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種耐高溫油井水泥分散緩凝劑及其製備方法，屬於矽酸鹽水泥外加 劑領域。
【背景技術】
[0002] 隨著石油工業及鑽井技術的發展，勘探及開發領域日益擴大，油田的開採逐步向 深層油氣藏延伸，遇到更多的中深井、深井以及超深井，隨之而來的問題主要有：井底循環 溫度高而導致的底部水泥漿稠化時間縮短、流變性能發生改變、油水互竄、頂部水泥漿強度 發展緩慢而出現的超緩凝現象等。近年來，針對所出現的問題，提出開發溫敏性小，加量易 控制，稠化時間重現性好，配伍性好，對沉降穩定性和水泥石強度影響小的優質緩凝劑，以 保證固井質量的穩步上升趨勢。
[0003] 緩凝劑是油井水泥外加劑中極為重要的一種，它主要通過抑制矽酸鹽水泥中水泥 熟料的水化速度使水泥漿的稠化時間顯著延長，改變水泥漿的流變性，使水泥漿能長期處 於可泵送狀態，方便現場澆注，從而滿足注水泥作業阻止地層流體相互竄流，封隔漏失層等 複雜地層，形成膠結支撐套管的目的。
[0004] 一般固井用的緩凝劑主要有木質素磺酸鹽、羥基羧酸、糖類化合物、纖維素衍生 物、有機磷酸鹽、無機酸等，但這些緩凝劑均有對溫度敏感、過緩凝、不抗高溫等弊病。因此， 近年來，聚合物類緩凝劑成為新型油井水泥緩凝劑的主流，如：國內河南衛輝化工有限公司 的蘇如軍等人研發的GH-9,溫敏性小，稠化時間明顯且與其他外加劑配伍性極好，可用於現 場施工；而國外Eoff等開發的AMPS類的二元或三元共聚物緩凝劑均取得了固井作業的好 成績。但AMPS類聚合物緩凝劑在適應高溫的同時也常常出現初始稠度高，稠化曲線的"鼓 包"，"走臺階"現象，稠化過渡時間長，容易發生"氣竄"，無法達到封隔油氣水層和保護套管 的作用，且在大溫差環境中易發生頂部水泥漿過緩凝的現象，嚴重影響固井質量和施工安 全。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於提供耐高溫油井水泥分散緩凝劑，該緩凝劑在高溫條件下能有 效延長稠化時間，具有明顯的"直角稠化"現象，與其他油井水泥外加劑配伍性良好，在低溫 條件下水泥石強度也能迅速發展，具有較好的應用潛力。
[0006] 本發明的另一目的在於提供該耐高溫油井水泥分散緩凝劑的製備方法，該方法原 理可靠，操作簡便，製備的緩凝劑能明顯降低水泥漿的初始稠度，稠化過渡時間極短，能有 效避免"鼓包"、"走臺階"的現象，防止油氣水層互竄，具有廣闊的市場前景。
[0007] 為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。
[0008] 耐高溫油井水泥分散緩凝劑，其結構式如下：
[0009]
【權利要求】
1. 耐高溫油井水泥分散緩凝劑，其結構式如下：
其中x、y、z為結構單元數，X = 60?70%，y = 15?25%，z = 1-x-y， 其粘均分子量為30000?50000。
2. 如權利要求1所述的耐高溫油井水泥分散緩凝劑的製備方法，依次包括以下步驟： (1) 將佔單體總質量60?80 %的苯乙烯磺酸鈉、10?20 %的甲基丙烯酸-2-羥基乙 酯及10?20 %的衣康酸分別溶解於去離子水中並混合，調節PH至中性，溶液中單體總質量 濃度在15 %左右，置於三頸瓶中攪拌； (2) 向反應容器中通入氮氣除氧後，用恆壓分液漏鬥滴加佔單體總質量1?3%的過硫 酸鉀作為引發劑，在氮氣環境中滴加完成後，在50?70°C的水浴中反應4?6h ; (3) 將得到的微粘稠溶液冷卻至室溫後用無水乙醇提純、乾燥、研磨，即得耐高溫油井 水泥分散緩凝劑。
【文檔編號】C09K8/467GK104327813SQ201410673458
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】楊燕, 白亮清, 李明, 盧淑芹, 李路寬, 趙永光, 餘文豔, 王瑜, 盧婭, 靳鵬菠, 郭子涵 申請人:中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司鑽採工藝研究院, 西南石油大學