[發明專利]一種耐溫達200℃的降失水劑

無效

• 申請號: 201110117139.0
• 申請日: 2011-05-09
• 公開（公告）號: CN102229797A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 戴建文;姜曉超;林榮壯;和傳健;楊智光;許永輝;耿曉光
• 申請（專利權）人: 大慶石油管理局
• 主分類號: C09K8/487
• 分類號: C09K8/487
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 張海霞

技術領域

本發明涉及一種固井水泥外加劑，具體的是一種降失水劑。

背景技術

由于勘探開發不斷向深層邁進，井底溫度越來越高，國內超深井固井多數引進國外降失水劑，大幅增加了深井固井成本；目前使用的國內降失水劑不能滿足高溫井固井的施工要求。聚合物降失水劑一直是降失水劑發展的重要方向。研究者總是通過提高降失水劑水溶液的粘度，來改善降失水劑性能。這樣設計造成高溫下施工的矛盾，因為經過高溫后，水溶液粘度顯著下降，為了保持粘度就不得不加入更多的降失水劑，使得地面混拌和泵送變的困難，所以研制可耐高溫的降失水劑，對于深層勘探開發十分必要。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術中存在的問題，提供一種新型降失水劑，該降失水劑具有耐高溫性能，為深層勘探開發提供保障。

為實現上述發明目的，本申請所采用的技術方案是：一種耐溫達200℃的降失水劑，其組成按照份數比分別為：

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)：310～312；

丙烯酸(AA)：7.2～7.3；

N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)：27～28；

氫氧化鈉(NaOH)：7.7～7.9；

過硫酸銨(APS)：1.0～1.1；

去離子水：315～325。

上述降失水劑的制備方法：

分別配制30％NaOH水溶液、80％N-乙烯基吡咯烷酮水溶液，并用去離子水溶解過硫酸銨，在攪拌反應釜中加入去離子水，打開攪拌反應釜冷卻水循環，攪拌加入2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸鈉及丙烯酸，緩慢滴加30％NaOH水溶液，控制溫度25～30℃；滴加完畢，加入80％N-乙烯基吡咯烷酮水溶液，補入剩余的去離子水，同時沖洗料斗。向攪拌反應釜中通入氮氣半小時，升溫至70℃(過硫酸銨最佳引發溫度)，將過硫酸銨水溶液投入攪拌反應釜中，保持70℃反應六小時，放料。轉入真空干燥箱，70℃干燥，剪切后磨碎成80目顆粒。

本申請降失水劑的作用機理：

試驗證明聚丙烯酰胺類聚合物可以有效控制失水，酰胺基在水泥漿堿性環境及一定溫度條件下不穩定，易水解為羧基，帶來了不同溫度下性能變化，為了穩定聚合物的性能，全部替換成丙烯酸。酰胺基與羧基都有很好的親水性，同時對水泥顆粒有強烈的吸附作用，對降低失水都有好處。但是，這兩個基團都可能帶來水泥的速凝，不能加入太多。

聚乙烯吡咯烷酮水溶性好、結構穩定，但本身成本高、降失水效果不太理想。但通過與其他單體共聚可以有效降低成本并改善聚合物的濾失性、耐溫、抗鹽、抗剪切性能。

合成的AMPS/AAc/NVP共聚物由于在大分子側鏈上引入磺酸基(-SO₃)及鏈剛性結構的吡咯烷酮基，提高了聚合物的耐鹽性及熱穩定性，且使其水溶性增強。另外，對于此三元共聚物而言，各單體側鏈基團較大，空間位阻的原因使聚合物傾向于形成直鏈型結構，該結構能與水形成更多的氫鍵，控制更多的水，會增加聚合物封堵空隙的能力。

研制的降失水劑屬于高分子聚合物，含有大量的-CH-SO3-、-COOH等基團，有較強的水化及吸附作用。由于大分子在水泥顆粒表面吸附作用，使其能在水泥顆粒表面形成較厚的吸附膜，可以將自由水包裹起來，同時大分子間相互作用形成布滿水泥漿本體的網狀結構就避免了水泥顆粒的接觸，防止水泥顆粒聚結，容易形成致密泥餅，表現很好的降失水效果。而水泥顆粒上的水化層在壓力差作用下變形堵塞濾餅顆粒之間的孔道，降低了水泥餅的滲透率，從而降低失水。此外，聚合物的粘度對控制失水也起到一定的輔助作用。

有益效果：

a.隨著降失水劑加量的增加失水量逐漸降低，到6％以上變化很少(與水泥熟料質量比)。

b.本降失水劑由于使用了其它降失水劑沒有使用過的單體，所以需要進行與緩凝劑的配伍性試驗。

c.降失水劑與聚合物類緩凝劑的配伍性良好，沒有縮短稠化時間的問題。

d.降失水劑對水泥石的抗壓強度幾乎沒有影響，在配方設計時可以不用考慮。

具體實施方式

制備降失水劑，并委托大慶油水井封固材料檢測中心，驗證其耐溫性，實驗按照《油井水泥外加劑評價方法SY/T?5504-2005》檢測。

試驗條件：試驗溫度200℃，壓差7Mpa，30分鐘濾失量。

試驗材料：600g大連G級水泥；240g石英砂(200目)；12gWHJ緩凝劑(中國石化河口采油廠)；360g水。