[發明專利]一種固井水泥漿用溫敏增粘型懸浮劑的制備方法

在審

• 申請號: 202110025385.7
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112724413A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 程小偉;羅敏;黃盛;鄭友志;辜濤;張占武;張春梅;高顯束;劉開強;梅開元
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C08G81/02
• 分類號: C08G81/02;C09K8/575
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明涉及一種固井水泥漿用溫敏增粘型懸浮劑的制備方法，包括：（1）將單體、引發劑加入去離子水中，水浴溫度30?60℃，反應得到主鏈產物，單體為丙烯酰胺、2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸、丙烯酸、衣康酸；（2）將溫敏性單體、親水性單體、引發劑、鏈轉移劑加入去離子水中，水浴溫度40?80℃，反應得到側鏈產物；溫敏性單體為N?異丙基丙烯酰胺、N,N?二乙基丙烯酰胺、N,N?二甲基丙烯酰胺、N?叔丁基丙烯酰胺、N?乙基甲基丙烯酰胺、N?丙基丙烯酰胺，親水性單體為對苯乙烯磺酸鈉、N?乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、丙烯酰胺；（3）將主鏈產物、側鏈產物、引發劑加入去離子水中，水浴溫度20?50℃，反應得到溫敏增粘型懸浮劑。該懸浮劑常溫下泵送能力強，高溫下增粘效果好。

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探開發領域固井過程中一種水泥漿用懸浮劑的制備方法，特別涉及一種溫敏增粘型懸浮劑的制備方法，用于提高油氣井固井水泥漿在高溫下的懸浮穩定性。

背景技術

在石油開采過程中，固井是鉆井工程的最后一道工序，是銜接鉆井和采油的關鍵工程。在固井過程中，水泥漿從地面井口注入，經套管內泵送至套管與地層的環形空間，凝固后形成水泥環，起到支撐、保護套管和封隔油、氣、水層的作用。在深井、超深井固井中，隨著井深不斷增加，井底靜止溫度越來越高。水泥漿在注替結束的候凝過程中，常常因為溫度過高，水泥漿中固相顆粒的布朗運動加快，水泥漿內部原有的粘滯力遭到破壞。同時，水泥漿中聚合物懸浮劑在高溫下變稀，水泥漿穩定性變差，固相顆粒沉降，甚至出現固相和液相分離，造成水泥環層間封隔能力下降。因此，保證水泥漿在高溫條件下的懸浮穩定性對提高固井質量、保證固井施工安全具有重要意義。

常用的懸浮劑包括天然植物膠改性類(如高黏聚陰離子纖維素、羥乙基纖維素等)、有機多糖改性衍生物類(如黃原膠)和合成聚合物類(主要為丙烯酰胺類聚合物)。由于前兩種增粘劑在高溫下易降解，而合成聚合物類由于引入多種功能基團，其抗溫、抗鹽能力更好，分子量可根據需要設計，故多用作深井、超深井固井水泥漿懸浮劑。但這些懸浮劑都存在低溫增稠現象。在深井中，為了提高水泥漿在高溫條件下的懸浮穩定性，往往需要增加懸浮劑的加量，導致現場地面配漿困難。因此，為了克服現有水泥漿懸浮劑低溫增稠、高溫變稀的缺陷，合成具有高溫增粘、低溫不顯著增稠的懸浮劑尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固井水泥漿用溫敏增粘型懸浮劑的制備方法，該方法原理可靠，操作簡便，通過該方法制備的溫敏增粘型懸浮劑，化學穩定性好，常溫下泵送能力好，高溫下增粘效果好，克服了現有懸浮劑存在的低溫增稠、高溫變稀的問題，具有廣闊的市場應用前景。

一種固井水泥漿用溫敏增粘型懸浮劑的制備方法，依次包括以下步驟：

(1)將單體20-80g、引發劑0.2-2.4g加入到70-400ml去離子水中，置于三口燒瓶中，水浴溫度30-60℃，反應時間5-10h，洗滌干燥得到主鏈產物ZL，所述單體為丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、衣康酸中的一種或多種按任意比例混合的混合物；

(2)將溫敏性單體20-100g、親水性單體20-100g、引發劑1-6g、鏈轉移劑1-6g加入到160-800ml去離子水中，置于三口燒瓶中，水浴溫度40-80℃，反應時間5-10h，洗滌干燥得到溫敏性側鏈產物CL，所述溫敏性單體為N-異丙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺中的一種或多種按任意比例混合的混合物；所述親水性單體為對苯乙烯磺酸鈉、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、丙烯酰胺中的一種或多種按任意比例混合的混合物；

(3)將主鏈產物ZL2-10g、側鏈產物CL2-10g、引發劑0.01-2g加入到100-800ml去離子水中，置于三口燒瓶中，水浴溫度20-50℃，反應時間1-2天，洗滌干燥得到溫敏增粘型懸浮劑。