[發(fā)明專利]一種油井水泥緩凝劑的制備方法及應用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510717589.1
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN106632842B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 彭志剛;齊志剛;于小榮;曹會蓮;曹成章;王毅;路志平;馬丁;高輝;魏緒偉;馬德材;饒鴻飛
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: C08F222/08
• 分類號: C08F222/08;C08F212/14;C08F220/60;C09K8/467;C09K8/487;C04B24/22;C04B103/22
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 候華頌

本發(fā)明涉及一種油井水泥緩凝劑的制備及應用方法。制備方法是將帶有陰離子磺酸基團的烯類單體、帶有銨根陽離子的烯類單體和含有羧酸基團的不飽和單體溶于去離子水中并調整體系pH值，通氮條件下加入引發(fā)劑，在恒溫水浴中連續(xù)反應得油井水泥緩凝劑。應用方法是將微硅和玻璃微珠、降失水劑、分散劑、所得油井水泥緩凝劑與水泥的按配比混合，加入水配成水泥漿體系。本發(fā)明具有以下有益效果：（1）高溫環(huán)境下穩(wěn)定性好、耐降解，耐高溫性能好；（2）適用溫差范圍大，可達50℃?150℃；（3）在水泥體系中可達到理想的緩凝效果，未出現(xiàn)超緩凝現(xiàn)象，頂部水泥石強度發(fā)展快，滿足大溫差固井的要求。

技術領域

本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)化工助劑領域，具體是一種適用于水泥漿體系的大溫差緩凝劑的制備方法及其在水泥漿中的應用方法和性能評價。

背景技術

隨著勘探開發(fā)技術不斷向深井、超深井的深入，常會遇到長封固段大溫差固井施工，由于封固段長，為保證高溫條件下的施工安全，通常加入大量緩凝劑。目前國內外常用的緩凝劑主要有木質素磺酸鹽及其衍生物，羥基羧酸及其鹽（酒石酸、檸檬酸等），纖維素衍生物，糖類化合物，有機磷酸鹽，合成聚合物等，然而現(xiàn)有緩凝劑不能完全消除溫差效應對水泥石強度的影響，易造成水泥漿在井段頂部低溫區(qū)域抗壓強度發(fā)展緩慢，甚至無法凝結，嚴重影響固井質量及后續(xù)施工進度。因此，亟需研發(fā)出一種適用于大溫差油井的緩凝劑，以滿足高溫深井長封固段大溫差固井高溫下緩凝、低溫下水泥石早期抗壓強度發(fā)展快的要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種適用于水泥漿體系的大溫差需要的油井水泥緩凝劑制備方法和應用方法，以達到高溫緩凝，并且能夠解決大溫差施工環(huán)境下頂部水泥石強度發(fā)展緩慢的問題。

基于此，本發(fā)明結合緩凝機理及分子設計理論，合理運用聚合物的“包埋”特性以及溫度感應伸縮性，合成了一種新型高溫緩凝劑。該緩凝劑是一種兩性離子三元共聚物，對溫度不敏感，在高溫下具有良好的緩凝作用，在低溫下具有一定促凝作用，且與其他外加劑配伍性好。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案為：

一種油井水泥緩凝劑的制備方法是，將2～6質量份的帶有陰離子磺酸基團的烯類單體，1～6質量份的帶有銨根陽離子的烯類單體，8～15質量份的含有羧酸基團的不飽和單體，溶于去離子水中并調整體系pH值至5～7，通氮30～60分鐘,加入占單體總質量百分比0.3%～1%的引發(fā)劑，在30～50℃恒溫水浴中連續(xù)反應4-6小時，所得油井水泥緩凝劑的烏氏粘度計測定換算的分子量為1.41×10⁴～1.58×10⁴。

上述方案中：所述帶有陰離子磺酸基團的烯類單體包括甲基丙烯磺酸鈉、對苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的任一種或幾種；所述帶有銨根陽離子的烯類單體包括丙烯酰胺乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨的任一種或幾種；所述含有羧酸基團的不飽和單體包括馬來酸酐、衣康酸、丙烯酸的任一種或幾種；所述引發(fā)劑為(NH₄)₂S₂O₈/K₂S₂O₈,n[(NH₄)₂S₂O₈]/n[K₂S₂O₈]=1～1.5。

基于上述油井水泥緩凝劑制備方法所得的油井水泥緩凝劑應用方法是，將重量百分比為 12-18%微硅和45-55%玻璃微珠、2.0-2.5%降失水劑、0.8-1.2%分散劑、1.0%~2.0%所述油井水泥緩凝劑與余量為水泥的配比混合，加入水配成水泥漿體系。

其中：所述降失水劑為SZ1-2型降失水劑，所述分散劑為SXY型分散劑。