[發(fā)明專利]一種耐鹽耐高溫膠乳水泥漿的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711114454.1
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107955590A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐顏峰;何俊欣;張淑嫻
• 申請（專利權(quán)）人: 常州市瑞泰物資有限公司
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467;C04B28/00;C08F220/18;C08F220/14;C08F212/08;C08F220/56;C08F220/58
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 馬驍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油田固井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐鹽耐高溫膠乳水泥漿的制備方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)場實踐中，由于固井質(zhì)量問題而引起了很多事故。例如：由于水泥漿濾失嚴重而造成的對油氣層的破壞、水泥漿密度過高而造成的井漏現(xiàn)象等。這是由于普通水泥石為高度非均質(zhì)性的多相體系，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有大量孔隙和微裂縫，特別是水泥在凝結(jié)時往往伴隨著體積收縮更使空隙增大，導(dǎo)致在水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其與井筒、地層間出現(xiàn)滲流通道，滲透率也隨之增高，主要表現(xiàn)為脆性和多孔道，因此，很容易導(dǎo)致事故的產(chǎn)生。

在水泥漿體系中加入膠乳，便能大大改善水泥漿結(jié)構(gòu)的缺陷。加入膠乳后，隨著水泥水化的進行，膠乳顆粒憑借其分子結(jié)構(gòu)中的吸附基團，部分附著在水泥顆粒的表面。在壓差及水泥水化作用下，乳液中的水量逐漸減少，膠乳顆粒相互靠近，并通過氫鍵、范德華力與毛細管力的作用，形成連續(xù)的聚合物薄膜，并與水泥水化產(chǎn)物相互纏繞，構(gòu)成膠乳聚合物與水泥水化產(chǎn)物相互穿插交聯(lián)的復(fù)合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善了水泥石的微觀缺陷。既分散了水泥石的應(yīng)力集中，又可增加后者的彈性形變能力，且堵塞水泥石中的滲流通道，進而大幅提高水泥石的抗?jié)B與防氣竄性能。膠乳水泥除具有良好的防氣竄性能外，還可以減少水泥環(huán)體積收縮、改善水泥環(huán)與套管、地層間的膠結(jié)情況、降低射孔時水泥環(huán)的破裂度、降低水泥漿的失水量、延長油井壽命。膠乳水泥所具備的彈性變形能力、優(yōu)異的防水性能以及其與各種基質(zhì)間的良好膠結(jié)能力，已被廣泛應(yīng)用于各種防水工程、界面處理劑、修補工程、粘結(jié)材料與防腐涂層等。但是，隨著膠乳水泥的應(yīng)用越來越廣泛，漸漸也出現(xiàn)了一些問題。比如：普通膠乳水泥漿不耐鹽，在鹽水中因發(fā)生鹽析而破乳，限制了膠乳水泥漿在含鹽巖層(鹽層、鹽膏層、鹽水層)類復(fù)雜井中的使用；此外，在高溫環(huán)境下，膠乳水泥的強度會衰退，穩(wěn)定性會下降。

因此，研制出一種能夠解決上述性能問題的膠乳水泥非常有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題，針對膠乳水泥漿在鹽溶液中易發(fā)生鹽析而破乳以及高溫下強度和穩(wěn)定性下降的缺陷，提供了一種耐鹽耐高溫膠乳水泥漿的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種耐鹽耐高溫膠乳水泥漿的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

（1）將甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯混合，得到混合單體，按重量份數(shù)計，將40～50份混合單體、5～7份氫氧化鈉溶液和30～40份去離子水加入帶有攪拌器和通氣管的三口燒瓶中，加熱升溫，通入氮氣，啟動攪拌器攪拌，向三口燒瓶加入1～3份硫代硫酸鉀，反應(yīng)得到種子乳液；

（2）按重量份數(shù)計，將上述三口燒瓶降溫后，向三口燒瓶加入30～40份丙烯酸丁酯、20～30份甲基丙烯酸甲酯，2～4份硫代硫酸鉀、20～25份碳酸鈉溶液、3～5份十二烷基硫酸鈉，攪拌反應(yīng)，升溫后保溫反應(yīng)，自然降溫至室溫，出料得到無皂乳液；

（3）配置200～220mL丙烯酰胺溶液，向丙烯酰胺溶液加入20～23g2—丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸，得到混合液，在常溫下用飽和硅酸鈉溶液調(diào)節(jié)混合液的pH，將混合液置于烘箱中，加熱升溫，保溫得到混合溶液；

（4）將亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鉀、去離子水混合，得到引發(fā)劑，將混合溶液置于帶有攪拌器與滴液漏斗的三口燒瓶中，加熱升溫，啟動攪拌器攪拌，用滴液漏斗向三口燒瓶加入40～50mL引發(fā)劑，引發(fā)劑滴加完畢后，保溫反應(yīng)，得到改性減水聚合物；

（5）按重量份數(shù)計，將100～110份G級水泥、40～50份水、20～25份無皂乳液和15～20份減水聚合物置于高速攪拌機中攪拌分散，得到水泥漿，將水泥漿置于增壓稠化儀中稠化，得到膠乳水泥漿。

步驟（1）所述的甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯混合的質(zhì)量比為2︰3，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分數(shù)為30%，三口燒瓶加熱升溫后溫度為75～78℃，攪拌器轉(zhuǎn)速為200～250r/min，反應(yīng)時間為1.5～2.0h。

步驟（2）所述的三口燒瓶降溫后溫度為68～72℃，碳酸鈉溶液的質(zhì)量分數(shù)為25%，

攪拌反應(yīng)時間為3～4h，升溫后溫度為80～85℃，保溫反應(yīng)時間為30～40min。

步驟（3）所述的丙烯酰胺溶液質(zhì)量分數(shù)為40%，飽和硅酸鈉溶液調(diào)節(jié)混合液的pH為7.0～7.2，烘箱加熱升溫后溫度為70～80℃，保溫時間為35～40min。

步驟（4）所述的亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鉀、去離子水混合的質(zhì)量比為3︰2︰40，