[發明專利]一種鋁酸鹽水泥漿體系降失水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410097891.7
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103881021A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 程小偉;李早元;郭小陽;王巖;龍丹;劉開強;羅解;李明;劉健
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C08F220/58
• 分類號: C08F220/58;C08F220/54;C08F2/38;C09K8/487
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術領域

本發明涉及一種鋁酸鹽水泥漿體系降失水劑及其制備方法，主要用于油氣井固井領域。

背景技術

目前全球常規原油的可采儲量預計為1272×10⁸m³，稠油可采儲量約1510×10⁸m³，全球剩余石油資源70%以上是稠油資源，稠油資源遠遠超過常規原油。我國稠油資源十分豐富，已探明油氣儲量數據表明，我國陸地27%以上油氣資源為稠油，海洋65%以上油氣資源為稠油。隨著常規原油產量的遞減，全球將轉向非常規能源開采，稠油資源將是非常規油氣資源開采的重點，如何高效、安全開發稠油資源是全球石油開采面臨的難題和挑戰，也是未來能源安全的關鍵之一。

鋁酸鹽水泥漿體系是一種用于稠油熱采井固井的新型水泥漿體系，在水泥漿的研發過程中發現現有的降失水劑與鋁酸鹽水泥配伍性差，調節出的水泥漿漿體穩定性差且失水量不易控制，且對鋁酸鹽水泥的耐溫性能有一定的影響，而目前國內沒有針對鋁酸鹽水泥漿特點開發的降失水劑，因此開發適合于鋁酸鹽水泥漿的降失水劑具有重要意義。

目前，有數篇文獻專利報道了各種不同特點及性能的降失水劑（見ZL200710089263.4，ZL200710113760.3，ZL201110072174.5，ZL201110337361.1，ZL201210099125.5等）。這些降失水劑對水泥漿有良好的降低失水量、抗溫抗鹽等作用，有利于水泥石強度的發展，但是它們都是針對硅酸鹽水泥設計的，而國內并沒有針對鋁酸鹽水泥漿體系的特點及應用而開發的降失水劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋁酸鹽水泥漿體系降失水劑，與鋁酸鹽水泥配伍性好，可有效提高鋁酸鹽水泥漿的穩定性及減小鋁酸鹽水泥漿體系的失水量，同時改善水泥石耐高溫性能，特別適用于稠油熱采井等高溫井。

本發明的另一目的還在于提供該降失水劑的制備方法，原理可靠，操作簡便，具有廣闊的市場前景。

為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。

一種鋁酸鹽水泥漿體系降失水劑，為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈣與N-異丙基丙烯酰胺二元共聚物，其結構如下：

其中，m=45～95.5%，n=4.5～55%。

本發明降失水劑的相對分子質量在600～1400萬之間（相對分子質量按公式[η]=3.73×10^-4M0.66計算，其中特性粘數[η]按GB12005.1-89測定）。

上述鋁酸鹽水泥漿體系降失水劑的制備方法，依次包括以下步驟：

（1）室溫下將30～50g氫氧化鈣溶于水中，在氫氧化鈣的飽和溶液中加入15～30g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，攪拌，反應0.5～1h后過濾，取濾液進行重結晶，烘干得到單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈣；

（2）向反應器中加入5～10g乳化劑和120～150g水，攪拌，使乳化劑混合均勻，攪拌速度為1000r/min，攪拌時間0.5h～1h后，通入10～20min氮氣，加入8～15g保護膠體，混合均勻后再加入35～50g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈣和15～25gN-異丙基丙烯酰胺，提高攪拌速度至1500r/min，使單體乳化；

（3）當混合溶液的溫度升至55～57℃時，在攪拌下加入10質量%的引發劑溶液2～3g，待反應1～1.5h后加入2～3.5g分子量調節劑，待反應3～3.5h后，停止聚合反應，冷卻至室溫；

（4）將反應液體移入離心機中，慢速離心，以確保乳液密實無氣泡，取出產物，將產物減壓蒸餾，于50～60℃真空中干燥至恒重。

所述乳化劑為十二烷基磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。

所述保護膠體為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸鈉。

所述引發劑為過硫酸鉀—亞硫酸氫鉀或過氧化氫—硫酸亞鐵。

所述分子量調節劑為十二烷基硫醇或醋酸正十二烷基硫醇酯。

上述物質均為市售。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：該降失水劑化學性質穩定，降失水劑中引入的耐高溫基團和交聯結構，能有效控制漿體的穩定性和失水量，在高溫下對水泥漿仍能發揮降失水作用的同時，有利于提高水泥石的力學強度，工藝簡單、操作方便，生產可控性強，產品一致性好。且該降失水劑穩定，時效性影響小，用該降失水劑配制的鋁酸鹽水泥漿失水量小、沉降穩定性好、流動性好、適用溫度范圍廣，特別適合于稠油熱采井等高溫井。

具體實施方式

實施例1：