[發明專利]油井水泥分散劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110099116.1
• 申請日: 2011-04-20
• 公開（公告）號: CN102241490A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 劉中華
• 申請（專利權）人: 天津科力奧爾工程材料技術有限公司
• 主分類號: C04B24/26
• 分類號: C04B24/26;C04B24/16
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 王淦緒

技術領域

本發明涉及一種水泥分散劑及其制備方法，特別是一種油井水泥分散劑及其制備方法。

背景技術

油井水泥漿是以水為連續相以水泥顆粒為分散相的高濃度的懸浮體系。固含量（質量分數）最高可達70%。水泥漿體系中的絮狀結構和較大的粒子聚集體均使水泥漿粘度增大，流動性變差。在封固井壁和套管間的環隙時，一般是在套管中泵入水泥漿，水泥漿再從環隙中返出，這就要求水泥漿具有良好的流變性能。通過向水泥中加入分散劑，可使絮凝結構和粒子聚集體破壞，甚至碎裂成碎片，將包裹的水釋放出來，降低了分散相的有效體積，并因此降低了體系粘度，改善了水泥漿的流動性能。

使用分散劑可降低水泥漿的流動阻力，減少固井施工壓力，防止井漏，同時，能使水泥漿在較低的泵送速度下達到紊流，提高了對井壁和套管壁的沖洗效果，延長了沖洗驅替的“接觸時間”，從而提高對鉆井液的頂替效率，有利于提高固井質量。

目前已有許多類型的分散劑用于固井水泥漿體系中。如醛酮類分散劑對油井水泥有很好的分散性，但是在現場應用時存在某些缺陷：粉體粉塵大引起毒性大、不耐鹽、對水泥的適應性不好等；木質素磺酸鹽、聚萘磺酸鹽是目前油井水泥最通用的分散劑，這類物質卻對水泥有較強的緩凝作用，并且使用溫度較低，不耐鹽。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用溫度范圍廣，且無論是在淡水還是鹽水中都有很好的分散性能的具有耐高溫性能和抗鹽性能的油井水泥分散劑及其制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種新型的油井水泥分散劑，是由烯基磺酸、烯基酰胺、烯基羧酸和烯基酸酐反應生成的共聚物，所述組分的質量分數烯基磺酸60-80%、烯基酰胺15-35%、烯基羧酸1-5%和烯基酸酐1-15%，粘均分子量為50萬-250萬。

其中烯基磺酸是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸；烯基酰胺是丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺或N,N-二乙基丙烯酰胺；烯基羧酸是丙烯酸或甲基丙烯酸；烯基酸酐是順丁烯二酸酐。

在本發明的一個具體實施方式中，提供一種油井水泥用耐溫抗鹽聚合物分散劑，是由A組分2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、B組分丙烯酰胺、C組分丙烯酸和D組分順丁烯二酸酐聚合而成的共聚物。發明組分的質量分數分別為：A組分65-80%，B組分15-30%，C組分1-5%和D組分1-10%。這個聚合物的粘均分子量為50萬-200萬。其結構式如下：

在本發明的另一個具體實施方式中，提供一種油井水泥用耐溫抗鹽聚合物分散劑,是由A組分2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，E組分是N,N-二甲基丙烯酰胺，F組分是甲基丙烯酸，D組分是順丁烯二酸酐聚合而成的共聚物。發明組分的質量分數分別為A組分60-75%，E組分20-30%，F組分1-5%和D組分3-15%，這個聚合物分子的粘均分子量為60萬-250萬。其結構式如下：

本發明還提供上述抗高溫聚合物分散劑的制備方法，包括如下步驟：將烯基磺酸、烯基酰胺、烯基羧酸和烯基酸酐加入裝有溶劑的反應釜中，用堿調節pH，對反應釜加熱，在一定的溫度下加入引發劑，反應一段時間后終止反應。其溶劑是水，聚合引發劑是過硫酸銨、過硫酸鉀或過氧化苯甲酰；反應物重量占形成溶液總重量的15-25wt%，優選18-20wt%；引發劑加入量是反應物重量的0.09-1wt%，優選0.1-0.3wt%；聚合反應溫度為30-90℃，優選60-75℃；聚合時間為1-3小時，優選2-3小時；堿是氫氧化鈉或碳酸鈉，pH調節到5-7。

本發明的優點和特點：

1、?能顯著降低水泥漿稠度、提高流動性、改善流變性能。

2、適用溫度范圍廣，使用溫度最高可達180℃。

3、耐鹽性能高，在淡水和半飽和鹽水中都具有良好的分散性能。

4、與其他油井水泥外加劑的相容性好。

5、對油井水泥無緩凝作用，強度發展快。

6、與水泥的適應性好。

具體實施方式

本發明的油井水泥分散劑，是由烯基磺酸、烯基酰胺、烯基羧酸和烯基酸酐反應生成的共聚物，所述組分的質量分數烯基磺酸60-80%、烯基酰胺15-35%、烯基羧酸1-5%和烯基酸酐1-15%，粘均分子量為50萬-250萬。

所述烯基磺酸是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸；所述烯基酰胺是丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺或N,N-二乙基丙烯酰胺；所述烯基羧酸是丙烯酸或甲基丙烯酸；所述烯基酸酐是順丁烯二酸酐。