[發明專利]一種與AMPS-IA緩凝劑配伍型油井水泥降失水劑及制備方法

在審

• 申請號: 201510738555.0
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105175628A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 郭勝來;步玉環;郭辛陽
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C08F220/58
• 分類號: C08F220/58;C08F220/56;C08F222/06;C08F2/10;C09K8/487
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發明人：郭勝來、步玉環、郭辛陽、王成文

技術領域

本發明涉及一種油田固井用油井水泥降失水劑及制備方法，屬于油田化學及油氣井固井領域。采用該方法制備的降失水劑用于石油、天然氣井的固井過程中降低水泥漿的失水量。

背景技術

油氣井鉆井完成后，需要下入套管并泵入水泥漿來封固套管與地層之間的環形空間。通常情況下，水泥漿是通過套管泵達井底，然后從環形空間上返。由于地層條件比較復雜，井下條件惡劣，固井時水泥漿在壓差的作用下，水泥漿中的自由水會從水泥漿中濾出，進入地層，通常將這種過程稱為水泥漿的失水。如果水泥漿的失水得不到很好地控制，隨著水泥漿液相含量的降低，水泥漿的流動性變差，稠化時間縮短，嚴重時導致水泥漿失去流動能力，變得不可泵送，造成嚴重的事故；大量的水泥漿濾液進入油氣層，會對油氣層產生傷害，不利于油氣層的保護；在固井的候凝階段，如果水泥漿失水量得不到控制，會引起嚴重的水泥漿失重，而引發環空氣竄。為此，需要在水泥漿中加入降失水劑來保證固井施工安全和改善固井質量。

在油氣井固井領域，大溫差長封固段固井技術是當今研究的熱點，該技術的核心內容是以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)與衣康酸(IA)為主要功能單體的大溫差緩凝劑的研制。但是目前市場上的多數降失水劑(包括本發明人在發明專利ZL201110063542.X中發明的降失水劑)與該AMPS-IA緩凝劑配伍性較差，AMPS-IA緩凝劑的加入將嚴重影響水泥漿的失水量，這一問題的存在也限制了AMPS-IA緩凝劑的應用。鑒于此問題，發明人在專利ZL201110063542.X的基礎上，通過優化降失水劑合成工藝時發現，在合成溶液的pH值小于5時，所合成的降失水劑與緩凝劑AMPS-IA擁有良好的配伍性。

目前，含有馬來酸酐單體的油井水泥降失水劑合成時，所選用的pH值均為6-8(CN200810226689.4、CN200910076431.5、CN201010143591.X、CN201010591637.4、CN201110063542.X、CN201110072174.5)，pH值主要影響著競聚率和羧酸基團的形態，該pH值(6-8)合成條件下合成的降失水劑，失水控制能力強，緩凝副作用小，與非AMPS-IA緩凝劑配伍使用時，水泥漿失水量容易得到控制，但是與緩凝劑AMPS-IA配伍性較差。因此與現有降失水劑相比，本發明優勢明顯,且本發明專利擁有專利(ZL201110063542.X)的優異分散性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種與緩凝劑AMPS-IA配伍的油井水泥降失水劑及其制備方法。利用該方法合成的降失水劑與緩凝劑AMPS-IA擁有良好的配伍性，可以解決常規降失水劑與緩凝劑AMPS-IA配伍性差的問題，且該降失水劑擁有良好的分散特性，可以在降低水泥漿失水量的同時改善水泥漿的流變特性，解決常規降失水劑引起的水泥漿稠度大的問題，在實際施工中可以不使用分散劑就可以滿足施工要求。

為達到上述目的，本發明提供了一種與緩凝劑AMPS-IA配伍的油井水泥降失水劑及其制備方法，所述制備方法包括：

a)配制原料水溶液，所述原料水溶液包括四種單體：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N，N’-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酰胺(AM)、馬來酸酐(MA)，其中四種單體的重量份數為：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)50份～65份，N，N’-二甲基丙烯酰胺(DMAA)8份～25份，丙烯酰胺(AM)10份～15份，馬來酸酐(MA)5份～10份。

b)采用調整溶液的濃度、溶液的pH值、反應溫度、引發劑加量等溶液聚合條件的方法，使原料水溶液進行反應。

c)引發劑為過硫酸銨與亞硫酸氫鈉(質量比1：1)。

反應單體的總濃度影響聚合反應速率和產物降失水性能。單體總濃度過大，易發生暴聚或產物粘度過大；反之，單體總濃度過小則易造成反應速率過低，產品有效濃度降低。因此本發明優選的單體重量總和占去離子水重量的25％～35％。