[發(fā)明專利]一種油井水泥中溫緩凝劑

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010251853.4
• 申請(qǐng)日: 2010-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN101935181A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢秀萍;謝承斌;王金芬;李立榮;霍明江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津中油渤星工程科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B24/06
• 分類號(hào): C04B24/06;C09K8/467;C04B103/22
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種油井水泥中溫緩凝劑。

背景技術(shù)

目前在市場(chǎng)上可以買到的緩凝劑包含木質(zhì)磺酸鹽、烴乙基纖維素、羥甲基羥乙基纖維素和弱有機(jī)酸。最常用的水泥緩凝劑是木質(zhì)磺酸鈉或木質(zhì)磺酸鈣。作為緩凝劑在循環(huán)約90℃的溫度下能夠很好地發(fā)揮作用。其缺點(diǎn)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(shí)間不同都能夠觀察到它們的差別。由于性能不穩(wěn)定和存在雜質(zhì)，使用木質(zhì)磺酸鹽需要做大量的試驗(yàn)來確定稠化時(shí)間。木質(zhì)磺酸鹽能夠使用的最大溫度約為115℃，通過摻入有機(jī)酸或水溶性硼酸鹽之類的緩凝增強(qiáng)劑可以使最大溫度高達(dá)200℃以上。通常使用的有機(jī)酸為酒石酸或葡萄糖酸，但是有機(jī)酸往往會(huì)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(zhì)磺酸鹽一樣在更高的溫度下需要某種緩凝增強(qiáng)劑。這種緩凝劑確確實(shí)實(shí)提供可重現(xiàn)的結(jié)果并產(chǎn)生一種稠化時(shí)間隨濃度增大而延長(zhǎng)的線性關(guān)系。

含有羧基的聚合物有助于延緩水泥的凝結(jié)。象丙烯酰胺共聚物那樣，在水泥漿的pH值環(huán)境中經(jīng)歷水解作用的聚合物可能就地產(chǎn)生羧基。如果共聚物中存在明顯數(shù)量的丙烯酰胺，在接近50℃以上的溫度下，丙烯酰胺將會(huì)水解，將會(huì)使水泥嚴(yán)重緩凝。人們可能利用這個(gè)性能使水解產(chǎn)物產(chǎn)生緩凝作用。但在實(shí)踐中這將是極其困難的。因此人們寧可利用不會(huì)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(chǎng)上能夠買到的最簡(jiǎn)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(huì)使水泥緩凝，但也會(huì)嚴(yán)重地使水泥漿膠凝。一種AMPS/丙烯酸共聚物也會(huì)使水泥緩凝，但幾乎沒有膠凝作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)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(yīng)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(duì)水泥漿的綜合性能沒有影響。

本發(fā)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(jī)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(jié)構(gòu)中含有HO-C-COO或HO-C-C-COO基團(tuán)，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(duì)應(yīng)鹽類的一種或兩種。

有機(jī)磷酸鹽分子結(jié)構(gòu)中含有以下基團(tuán)：

有機(jī)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(zhuǎn)化為含有α-羥羰基(H₃C-CO-)葡萄糖酸或其鹽類，它將被強(qiáng)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(jié)果是：

1.適用溫度范圍較廣(90℃～140℃)，可以滿足日益發(fā)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(xué)性能穩(wěn)定，對(duì)水泥漿失水、漿體穩(wěn)定性、強(qiáng)度發(fā)展等綜合性能沒有影響。

4.緩凝劑配制的水泥漿其稠化時(shí)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(shí)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(guī)律性和可操作性，稠化過渡時(shí)間短，稠化時(shí)間容易調(diào)節(jié)。

具體實(shí)施方式

實(shí)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(shí)間為5min，制成中溫緩凝劑。用R01作為該緩凝劑代號(hào)。

表1不同試驗(yàn)條件下?lián)皆摼從齽┑乃酀{性能

實(shí)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(shí)間為5min，制成中溫緩凝劑。用R02作為該緩凝劑代號(hào)。