[發明專利]一種膨脹型降失水劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202010624432.5
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111732689A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 邵新超;王彪;田鎮;宋孝峰;沈增輝
• 申請（專利權）人: 河南省新星建材有限公司
• 主分類號: C08F220/58
• 分類號: C08F220/58;C08F220/56;C08F220/06;C08F226/10;C09K8/467;C04B24/16
• 代理公司: 鄭州知一智業專利代理事務所(普通合伙) 41172
• 代理人: 劉彩霞

本發明公開一種膨脹型降失水劑，由以下重量份的原料制成：2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸20?40份、丙烯酰胺3?13份、丙烯酸1?5份、乙二醇2?13份、N?乙烯基吡咯烷酮2?13份、引發劑0.1?0.5份、水70?110份。同時提供其相應的制備方法。本發明將2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸等單體與N?乙烯基吡咯烷酮、乙二醇接枝共聚制得的降失水劑，加入水泥漿體系中，使其48h相對膨脹率為0.4%?3.2%，失水量控制在50ml以內，由此可見，本發明的降失水劑不僅能夠很好控制水泥漿體系的失水量，還提高了水泥漿的膨脹性，性能遠優于普通市場上降失水劑，降低了固井成本；本發明的降失水劑原料易得、合成簡單，易于推廣使用。

技術領域

本發明涉及油氣開采固井水泥漿技術領域。

背景技術

目前，隨著石油儲量不斷減少以及開采技術的深入發展，深井、超深井的數量不斷增多，固井難度增大，而各種增產工藝、措施和后期作業對油氣井固井質量也提出了更高的要求。在固井完成后的一些后續作業中，如：射孔、壓裂、酸化都對水泥石有影響，經理論分析，其主要原因在于，現有的水泥漿體系水泥石變形能力不足。普通硅酸鹽油井水泥水化凝結硬化過程中，存在較高的失水和自縮問題，造成水泥環與地層套管之間膠結質量差，影響固井質量。

一、降失水劑

當向套管與井壁之間的環空位置注入水泥漿時，在壓力的作用下，其中的液相會滲向地層，由于液相的流失，井壁上會形成水泥濾餅，這樣使得環空間隙縮小，循環摩擦阻力增加會加大注井失敗的可能。滲濾的液相會進入地層，水泥漿則變得無法泵送造成地層污染。水泥漿失水過程中的第二階段是形成水泥濾餅的主要階段。

因此，水泥漿中需要添加降失水劑來解決濾液滲濾滲漏問題。降失水劑加入水泥漿體系中通常通過以下兩種作用來控制失水：一是通過降低水泥濾餅的滲透率，防止在壓差作用下水泥漿液體滲透到地層，對儲層造成傷害。二是通過增大水泥漿粘度來提高水泥漿中液相向地層滲透的阻力，來降低失水量。因此，降失水劑的作用明顯，不容忽視。

從上個世紀以來，油井水泥降失水劑多個系列產品已經成型，一般可分為以下兩大類：水溶性高分子材料和微粒材料，水溶性高分子材料包括改性天然產物和高分子材料兩類。合成高分子降失水劑種類繁多，且性能優良，是目前應用最為廣泛的一類降失水劑。

二、膨脹劑

水泥漿在凝結過程中，內部結構力不斷增強，與井壁和套管的膠凝強度不斷增加，水泥環重量逐步懸掛在套管和井壁上，導致對地層的壓力降低；由于水化作用，水泥漿在凝結過程中，水泥石基體內部收縮形成微間隙，外觀體積也產生一定的收縮，降低了對孔隙壓力的控制作用，一般水泥初凝時的收縮率為0.1-0.5%，終凝時卻大于2%；水泥漿內自由水的分離，降低了對地層的壓力。

將膨脹劑加入水泥漿體系中，實現在水泥不同水化階段（塑性狀態飽和凝固后期）保持穩定的體積膨脹，從而提高水泥漿柱對氣層的壓力，使其具有良好的適用性、配伍性和膨脹時間的協調性，應用于深層油氣固井過程中，提高抗氣竄能力和膠結質量。

由上述可知，目前的降失水劑和膨脹劑分別具有單一的控制水泥漿失水和膨脹性能的功能，增加了固井成本。

發明內容

本發明目的在于提供一種膨脹型降失水劑，同時提供其相應的制備方法是本發明的另一發明目的。

基于上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種膨脹型降失水劑，由以下重量份的原料制成： 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸20-40份、丙烯酰胺3-13份、丙烯酸1-5份、乙二醇2-13份、N-乙烯基吡咯烷酮2-13份、引發劑0.1-0.5份、水70-110份。