[發(fā)明專利]一種無機-有機聚合物油井水泥緩凝劑、其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710826459.0
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN109503781B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉嵐;李社坤;鄭志軍;李韶利;楊朝光;馬小龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F228/02;C08F222/02;C08F220/06;C04B24/40;C04B103/22
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本申請?zhí)峁┝艘环N無機?有機聚合物油井水泥緩凝劑、其制備方法和應(yīng)用，該方法包括：提供單體水溶液，所述單體水溶液包括衣康酸、2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸和水；將所述單體水溶液與無機非金屬材料和硅烷偶聯(lián)劑混合，在引發(fā)劑存在的條件下進行反應(yīng)，得到無機?有機聚合物油井水泥緩凝劑。本發(fā)明通過在現(xiàn)有有機聚合物緩凝劑基礎(chǔ)上引入無機非金屬粒子，且硅烷偶聯(lián)劑的使用使聚合物具有微交聯(lián)結(jié)構(gòu)，兩方面因素綜合作用能顯著提高聚合物緩凝劑的抗高溫能力，從而解決了現(xiàn)有有機聚合物在高溫強堿條件下易降解、官能團水解、解吸附等導(dǎo)致的緩凝效果下降問題。本發(fā)明油井水泥緩凝劑所用原料價格適中、制備工藝簡單，該緩凝劑適用溫度范圍寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油井水泥外加劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種油井水泥緩凝劑，具體地涉及一種無機-有機聚合物油井水泥緩凝劑、其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

固井施工是開采油氣前的一項重要準備工作，施工質(zhì)量的好壞決定著油井的壽命長短和開采量等。固井施工主要包括下套管、注水泥；固井質(zhì)量的好壞除與水泥漿的失水、流態(tài)有關(guān)外，還與其凝結(jié)時間有關(guān)。為了滿足深井固井施工的時限要求，往往要在水泥漿中添加延長稠化時間的緩凝劑，以延長水泥漿的可泵送時間、降低粘度、改善流變性能等。

目前，國內(nèi)使用的緩凝劑主要為木質(zhì)素磺酸鹽、羥基羧酸鹽、糖類化合物等。雖然這些材料價廉易得，且具有較好的緩凝作用，但因其結(jié)構(gòu)的非均性而導(dǎo)致使用效果的差異多變，存在過于緩凝或過于敏感、不抗高溫的弊病，難以適應(yīng)苛刻的現(xiàn)場施工條件。因此，對于深井和超深井固井水泥漿來說，抗高溫緩凝劑已成為其必不可少的成分之一。

其中，有機聚合物緩凝劑成為了抗高溫緩凝劑的主要研究方向。比如，申請?zhí)枮?01510251145.3的中國專利文獻公開了，采用馬來酸酐、烯磺酸基單體和帶有親水基長鏈的烯類單體為原料，制備得到耐200℃的油井水泥緩凝劑。申請?zhí)枮?00910218007.X的中國專利文獻中，采用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯基磺酸和順丁烯二酸進行共聚，得到油井用聚合物緩凝劑，其可抗200℃的高溫。但是，上述現(xiàn)有有機聚合物緩凝劑的抗高溫能力仍有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N無機-有機聚合物油井水泥緩凝劑、其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的油井水泥緩凝劑具有更好的抗高溫性能。

本發(fā)明提供一種無機-有機聚合物油井水泥緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：

1)提供單體水溶液，所述單體水溶液包括衣康酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和水；

2)將所述單體水溶液與無機非金屬材料和硅烷偶聯(lián)劑混合，在引發(fā)劑存在的條件下進行反應(yīng)，得到無機-有機聚合物油井水泥緩凝劑。

優(yōu)選地，所述無機非金屬材料選自碳化硅、氮化硅、二氧化硅和氧化鋁中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述無機非金屬材料為粒徑為1～30μm的微粉。

優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑選自氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述步驟1)具體為：將衣康酸于40～50℃溶解于水中，再加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和水，得到單體水溶液。

優(yōu)選地，所述步驟1)中的單體水溶液用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)pH值為4～6，所述pH值調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或多種；所述步驟2)中，將調(diào)pH值后的單體水溶液與無機非金屬材料和硅烷偶聯(lián)劑混合。

優(yōu)選地，所述步驟2)混合后，升溫至60～65℃加入引發(fā)劑水溶液，恒溫反應(yīng)6～8h，得到無機-有機聚合物油井水泥緩凝劑；所述引發(fā)劑選自過硫酸銨和過硫酸鉀中的一種或多種。

優(yōu)選地，以質(zhì)量份數(shù)計，所述單體水溶液包括2～10份的衣康酸、0～2份的丙烯酸、14～25份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；