[發明專利]一種適用于改性磷鋁酸鹽水泥的五元共聚緩凝劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710378425.X
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN108929413A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 劉飛;劉學鵬;方春飛;周仕明;張林海;楊紅歧
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C08F289/00
• 分類號: C08F289/00;C08F220/06;C08F220/44;C08F220/58;C09K8/467;C04B24/18;C04B103/22
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 楊茜

本發明涉及油氣固井領域的一種適用于改性磷鋁酸鹽水泥的五元共聚緩凝劑及其制備方法和應用。所述緩凝劑包含重量份計的如下組分：100重量份的水；20～60重量份的2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸；20～50重量份的腐植酸鈉，30～50重量份的木質素磺酸鹽，1～20重量份的甲基丙烯酸，1～20重量份的丙烯腈；所述緩凝劑是針對改性磷鋁酸鹽水泥而合成的新型水溶性聚合物，可在低于等于100℃條件下與其他油井水泥添加劑配合使用，制備方法簡單，對改性磷鋁酸鹽水泥的其他性能無不利的影響，不會破壞水泥石的強度和發展。

技術領域

本發明涉及油氣固井領域的添加劑，更進一步說，涉及一種適用于改性磷鋁酸鹽水泥的五元共聚緩凝劑及其制備方法和應用。

背景技術

在石油天然氣的鉆井過程中，每一口井都需要進行固井作業。在固井工程中，需要將管下入指定井深，然后在套管和井筒之間的環空中泵入水泥漿，起到平衡地層壓力、封隔油氣水層和支撐套管等作用。在固井作業過程中合理的稠化時間是確保注水泥作業成功的關鍵。水泥漿適當的稠化時間可以保證水泥漿在泵送頂替過程中一直保持液體可泵狀態，避免水泥漿在泵送過程中發生橋堵，保證固井施工的安全。

目前油氣井固井工程中使用的水泥大部分為硅酸鹽水泥體系。由于高含二氧化碳氣田的開發，井下水泥石的二氧化碳腐蝕問題受到強烈重視。由于在井下水泥石受到高溫高壓以及地層流體的作用環境下，高濃度的CO₂在短時間內就會對硅酸鹽水泥石產生嚴重腐蝕，導致油氣采收率降低等嚴重后果。可見，硅酸鹽水泥石已不能滿足含高濃度CO₂地層中的油氣井長期封固的要求。往磷鋁酸鹽水泥中摻入一定量偏磷酸鹽制成的改性磷鋁酸鹽水泥具有早強、高強的特點，具有很強的耐CO₂腐蝕特性，可用于高含CO₂井固井。大量的可溶性磷酸鹽的加入加速了磷灰石的形成，改性磷鋁酸鹽水泥在75℃、常壓下的稠化時間僅為5min，且10min時就會硬化。公開號為CN105037625A的中國專利提供了一種改性鋁酸鹽水泥緩凝劑及其制備方法，其中提到的對改性磷鋁酸鹽的緩凝劑適應溫度最高為75℃，不能夠滿足更高溫度的需求。隨著高含二氧化碳氣田的開發，磷鋁酸鹽水泥所適用的中高溫緩凝劑亟待研究。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種適用于改性磷鋁酸鹽水泥的五元共聚緩凝劑。具體地說涉及一種適用于改性磷鋁酸鹽水泥的五元共聚緩凝劑及其制備方法和應用。本發明提供一種五元共聚的水溶性較好的適用于磷鋁酸鹽水泥的緩凝劑及其制備方法，制備方法簡單，所述緩凝劑可在低于等于100℃條件下與其他油井水泥添加劑配合使用。本發明的緩凝劑對改性磷鋁酸鹽水泥漿在60℃～100℃溫度范圍有良好適應性；緩凝劑加量線性良好；可與多種外加劑體系配伍，具有良好的相容性；緩凝劑滿足水泥石24小時強度>14MPa，對改性磷鋁酸鹽水泥漿的綜合性能沒有影響。

本發明目的之一的一種適用于改性磷鋁酸鹽水泥的五元共聚緩凝劑，包含重量份計的以下組分：

所述木質素磺酸鹽選自木質素磺酸鈣和木質素磺酸鈉中的至少一種。最優選地，

所述的適用于改性磷鋁酸鹽水泥的五元共聚緩凝劑，包含重量份計的如下組分：

其中，單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)在聚合物結構中具有提高抗溫耐鹽性的作用；腐植酸鈉、木質素磺酸鹽、甲基丙烯酸、丙烯腈在聚合物結構中具有吸附作用。

本發明目的之二是提供一種適用于改性磷鋁酸鹽水泥的五元共聚緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：

將包含所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、腐植酸鈉、木質素磺酸鹽，甲基丙烯酸，丙烯腈在內的組分攪拌溶解于水中，使用的水可為去離子水，然后調節溶液pH值為5～7(可用氫氧化鈉進行調節)，同時加熱到60～75℃恒溫水浴保持1～1.5h小時；