[發明專利]一種油井水泥中溫緩凝劑

有效

• 申請號: 201010251853.4
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN101935181A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 邢秀萍;謝承斌;王金芬;李立榮;霍明江
• 申請（專利權）人: 天津中油渤星工程科技有限公司
• 主分類號: C04B24/06
• 分類號: C04B24/06;C09K8/467;C04B103/22
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明涉及一種油井水泥中溫緩凝劑。

背景技術

目前在市場上可以買到的緩凝劑包含木質磺酸鹽、烴乙基纖維素、羥甲基羥乙基纖維素和弱有機酸。最常用的水泥緩凝劑是木質磺酸鈉或木質磺酸鈣。作為緩凝劑在循環約90℃的溫度下能夠很好地發揮作用。其缺點之一是不一致性。取決于來源是硬木還是軟木，甚至可能樹木砍伐的時間不同都能夠觀察到它們的差別。由于性能不穩定和存在雜質，使用木質磺酸鹽需要做大量的試驗來確定稠化時間。木質磺酸鹽能夠使用的最大溫度約為115℃，通過摻入有機酸或水溶性硼酸鹽之類的緩凝增強劑可以使最大溫度高達200℃以上。通常使用的有機酸為酒石酸或葡萄糖酸，但是有機酸往往會破壞某些降失水劑的效果。

Brothcrs等人，利用一種2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)共聚物做緩凝劑，這種聚合物是一種很有效的緩凝劑，但是在淡水中溫度上限約為120℃。象木質磺酸鹽一樣在更高的溫度下需要某種緩凝增強劑。這種緩凝劑確確實實提供可重現的結果并產生一種稠化時間隨濃度增大而延長的線性關系。

含有羧基的聚合物有助于延緩水泥的凝結。象丙烯酰胺共聚物那樣，在水泥漿的pH值環境中經歷水解作用的聚合物可能就地產生羧基。如果共聚物中存在明顯數量的丙烯酰胺，在接近50℃以上的溫度下，丙烯酰胺將會水解，將會使水泥嚴重緩凝。人們可能利用這個性能使水解產物產生緩凝作用。但在實踐中這將是極其困難的。因此人們寧可利用不會水解成羧基或具有抗這種水解作用的單體。作為緩凝劑的一種明顯選擇是一種丙烯酸的共聚物，象AMPS(中文)/丙烯酸那樣的共聚物。丙烯酸是含羧基的市場上能夠買到的最簡單單體。而且，AMPS單體具有很高的抗水解性，作為水泥的聚合物外加劑已證明是很有用的。例如，丙烯酸均聚合物會使水泥緩凝，但也會嚴重地使水泥漿膠凝。一種AMPS/丙烯酸共聚物也會使水泥緩凝，但幾乎沒有膠凝作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種油井水泥中溫緩凝劑，該水泥緩凝劑適用溫度范圍較廣，應用溫度范圍90℃～140℃；可與多種外加劑體系配伍，具有良好的相容性；對水泥漿的綜合性能沒有影響。

本發明所述的一種油井水泥中溫緩凝劑，由1重量份水、0.01～0.10重量份有機磷酸及其鹽類、0.01～0.10重量份羥基羧酸或其鹽類、0.02～0.05重量份硼酸、0.01～0.02重量份烷撐膦酸或鹽組成。

該中溫緩凝劑中含有羥基羧酸或其鹽類其分子結構中含有HO-C-COO或HO-C-C-COO基團，羥基羧酸或其鹽類選自檸檬酸、葡庚酸、葡萄糖酸、酒石酸或其對應鹽類的一種或兩種。

有機磷酸鹽分子結構中含有以下基團：

有機磷酸鹽可以是羥基乙叉二膦酸鈉或羥基乙叉二膦酸鉀。

所述的油井水泥中溫緩凝劑，在堿性條件下水解后，有些組分即轉化為含有α-羥羰基(H₃C-CO-)葡萄糖酸或其鹽類，它將被強烈地吸附在C-S-H凝膠表面上，使其凝膠成核中心被吸附于表面上的陰離子“毒化”，從而起到抑制水泥水化的作用。

該緩凝劑的有益結果是：

1.適用溫度范圍較廣(90℃～140℃)，可以滿足日益發展的鉆井完井工程的需要。

2.可適用于各種密度水泥漿體系，與多種外加劑配伍，具有良好的相容性。

3.緩凝劑化學性能穩定，對水泥漿失水、漿體穩定性、強度發展等綜合性能沒有影響。

4.緩凝劑配制的水泥漿其稠化時間在同一溫度下隨緩凝劑摻量的增加而逐漸增加，隨緩凝劑加量的減少而逐漸縮短；同一摻量緩凝劑配制的水泥漿其稠化時間在不同溫度下隨溫度的增加而逐漸縮短，隨溫度的降低而逐漸增加，具有良好的規律性和可操作性，稠化過渡時間短，稠化時間容易調節。

具體實施方式

實施例1：

按以下重量份稱取各種樣品：

水∶羥基乙叉二膦酸鈉∶檸檬酸∶硼酸∶烷撐膦酸＝1∶0.02∶0.02∶0.05∶0.01

在攪拌杯中依次加入上述材料，打開攪拌器，攪拌速度為4000r/min，攪拌時間為5min，制成中溫緩凝劑。用R01作為該緩凝劑代號。

表1不同試驗條件下摻該緩凝劑的水泥漿性能

實施例2：

按以下比例稱取各種樣品：

水∶羥基乙叉二膦酸鈉∶葡庚酸∶硼酸∶烷撐膦酸＝1∶0.01∶0.03∶0.08∶0.01

在攪拌杯中依次加入上述材料，打開攪拌器，攪拌速度為4000r/min，攪拌時間為5min，制成中溫緩凝劑。用R02作為該緩凝劑代號。