[發(fā)明專利]一種耐200℃高溫的油井水泥緩凝劑

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201510251145.3
• 申請日: 2015-05-18
• 公開（公告）號: CN105131918A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設計）人: 嚴思明;王永吉;王富輝;嚴圣東
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467;C04B24/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種抗高溫油井水泥緩凝劑，本產(chǎn)品應用于油田固井作業(yè)中延緩水泥漿的稠化時間。其加量根據(jù)固井設計及穩(wěn)定高低可調節(jié)，使油井水泥的稠化時間滿足固井施工要求。相對于現(xiàn)有的緩凝劑有耐200℃超高溫及抗鹽等更突出的優(yōu)勢和更加明顯的效果。

背景技術

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，油氣田勘探和開發(fā)逐漸轉向深井、地溫梯度異常井等方向。井底溫度達到高溫甚至超高溫，普通緩凝劑的油井水泥漿體系不能滿足固井施工對稠化時間的要求。研發(fā)新型抗高溫的油井水泥緩凝劑十分必要。本產(chǎn)品可以抗200℃(循環(huán)溫度)；靜止穩(wěn)定可達230℃～260℃；可以滿足現(xiàn)有超高溫固井需要。

發(fā)明內容

本專利發(fā)明了一種新型油井水泥緩凝劑，在適當?shù)募恿肯拢?00℃高溫條件下，可以使水泥漿的稠化時間延長至240min～360min；使水泥漿稠化時間滿足超高溫固井要求。同時，本產(chǎn)品還具有一定的分散能力，與不同牌號的油井水泥和其他外加劑有良好配伍性。水泥漿綜合性能優(yōu)良。

本緩凝劑的合成條件：

合成上述緩凝劑用到了三種單體，分別為馬來酸酐(MA)14.86g，烯磺酸基單體62.42g，帶有親水基長鏈的烯類單體72.72g。自來水350g，反應溫度60℃，反應pH為5.0-6.0，引發(fā)劑(NH₄)₂S₂O₈質量為1g，反應時間為24h。

本緩凝劑的合成步驟：

稱取14.86g馬來酸酐(MA)，62.42g烯磺酸基單體，72.72g帶有親水基長鏈的烯類單體，在室溫下溶解到350g蒸餾水中，配成反應溶液。用20％NaOH溶液調節(jié)反應溶液的pH＝6。將反應溶液轉移至三口燒瓶，三口燒瓶中口放置攪拌棒，左邊口放置量程為100℃的溫度計。將三口燒瓶固定在水浴鍋中加熱，當溫度計讀數(shù)至60℃后，從右邊口通氮氣30min。稱取1g(NH₄)₂S₂O₈加入三口燒瓶中，打開攪拌器，開始計時。5h后關閉攪拌器，恒溫24h，將溶液取出。

附圖說明

圖1是說明書中200℃實驗稠化時間圖。

上述緩凝劑的作用機理

抗溫機理：高分子主鏈由鍵能較高的C-Cσ共價鍵連接；高分子中的功能性側基(-SO₃H)直接接到分子主鏈上的C原子上，C-S鍵能較大不易斷裂，使聚合物緩凝劑耐溫性較好，在高溫條件下(200℃)能有效控制水泥漿的稠化時間。避免了AMPS類緩凝劑在水泥漿堿性條件下功能性側基(-SO₃H)水解等不抗超高溫的缺點。

緩凝機理：(1)緩凝劑中的-SO₃H、-COOH、-OH具有較強的螯合作用，在水化初期的水泥漿中，能較好地包覆Ca²⁺，抑制Ca(OH)₂晶核的形成和晶體的發(fā)育，延長水泥水化誘導期，延長水泥漿稠化時間。(2)緩凝劑通過高分子鏈上的功能性側基(-SO₃H、-COOH、-OH)強烈吸附在水泥顆粒表面，形成低滲透的高分子凝膠層，控制水與水泥顆粒的接觸速度，從而延緩水泥的水化反應。

緩凝劑HR的作用結果

高溫緩凝劑HR評價按照中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5504.1-2005《油井水泥外加劑評價方法第一部分緩凝劑》進行。

典型配方及性能：

1、稠化時間：配方為600gG級油井水泥+210gSiO₂+9g降失水劑SWJ-7+80g緩凝劑HR+240gH₂O+6g減阻劑SXY；實驗條件：升溫時間90min；實驗壓力130MPa。實驗結果如附圖1所示。

2、失水性能：配方600gG級油井水泥+210g砂+30g降失水劑(水劑)FR+80g緩凝劑HR+240gH₂O+6g減阻劑SXY

條件：200℃×6.8MPa×30min，Q＝43mL

3、流變性：配方600gG級油井水泥+210g砂+30g降失水劑(水劑)FR+80g緩凝劑HR+240gH₂O+6g減阻劑SXY

條件：常壓稠化儀90℃下攪拌20min后測量

4、游離液：配方600gG級油井水泥+210g砂+30g降失水劑(水劑)FR+80g緩凝劑HR+240gH₂O+6g減阻劑SXY