[發明專利]一種超高溫改性聚合物類固井降失水劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110973420.8
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113651931A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 夏修建;于永金;徐璞;靳建洲;劉碩瓊;齊奉忠;徐明;張華;劉慧婷;張弛;劉子帥;沈吉云;呂斌;周崇奉;丁志偉;張順平
• 申請（專利權）人: 中國石油集團工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/58;C08F220/54;C08F222/02;C09K8/487
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 許佳

本發明公開了一種超高溫改性聚合物類固井降失水劑及其制備方法與應用，屬于油氣井固井外加劑技術領域。本發明的超高溫改性聚合物類固井降失水劑的原料包括0.1～2份氧化石墨烯、0.1～1份引發劑、12～48份2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸、3～24份不飽和酰胺、2～12份不飽和羧酸、130～170份水。本發明所提供的降失水劑具有性能穩定、耐溫能力強(30～240℃)、抗鹽達飽和、降失水性能優異、適應性強以及顯著改善水泥石力學性能(增強增韌)等優點，可滿足深井超深井、復雜天然氣井、非常規油氣井和儲氣庫井等復雜工況下固井技術的需求。

技術領域

本發明涉及油氣井固井外加劑技術領域，特別是涉及一種超高溫改性聚合物類固井降失水劑及其制備方法與應用。

背景技術

深層、超深層、非常規油氣資源已成為油氣增儲上產的主要領域，高溫、超高溫及大型體積壓裂等復雜工況對固井水泥漿技術提出了嚴峻挑戰，固井難度驟增，固井質量無法保障。井下復雜工況對固井水泥漿體系及外加劑提出更高的要求，其中，降失水劑是提高固井水泥漿綜合性能的主要外加劑之一，對保障固井作業安全和提高固井質量意義重大。

隨著油田化學和高分子材料技術迅速發展，固井降失水劑逐漸由單一性向超高溫、多功能型方向轉變，逐漸實現聚合物分子結構的精細化設計，產品性能得到大幅提升，其中，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)類共聚物最為突出。AMPS共聚物降失水劑具有分子結構可設計、耐溫抗鹽性能優異、降失水能力強、協同增效顯著等優勢。同時，通過有機-無機接枝改性技術，拓寬AMPS類聚合物的功能性和適用范圍，從而成為國內外固井領域研究和應用的熱點。然而，高溫、超高溫等復雜工況下固井對水泥漿體系及外加劑性能要求越來越高，當前AMPS聚合物類降失水劑仍存在一系列問題，主要表現為：①線性聚合物分子量大，低溫增粘、高溫稀釋現象明顯，嚴重影響高溫超高溫水泥漿體系的流變性和沉降穩定性能，固井作業安全和固井質量無法保障；②分子結構中含有大量酰胺衍生基團，超高溫高堿液相條件下聚合物分子主側鏈易斷裂，降失水性能失效，體系綜合性能惡化；③功能單一，需復配使用其它功能材料提高體系綜合性能，但材料之間存在不兼容的風險。因此，開發一種抗超高溫、多功能型聚合物降失水劑對提高深井超深井、復雜天然氣井、非常規油氣井等固井質量具有非常重要的意義。

現有技術已公開多種方法來解決AMPS類聚合物的上述問題。如CN110551262A公開了一種雙面叢狀結構抗溫抗鹽油井水泥降失水劑，是通過AMPS、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)及石墨烯通過原位接枝法制備而成，其耐溫200℃，抗鹽達飽和，可應用于深井、超深井超高溫及高含鹽地層固井；然而，該公開技術并未介紹對水泥石力學性能的影響以及溫度超過200℃的應用情況。CN106977651A公開了一種聚合物/插層蒙脫石復合降失水劑，通過AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、馬來酸酐(MAH)在插層劑作用下于蒙脫石片層間引發聚合而成的液體降失水劑，具有優異的抗鈣鎂離子污染和控失水能力，特別適用于海洋固井；然而，該技術并未公開80℃以上的高溫水泥漿的綜合性能。以上述專利為代表的現有技術，雖在聚合物類固井降失水劑的耐溫、抗鹽等方面取得了突破，但在200℃以上超高溫固井作業以及大型體積壓裂等工況對水泥石力學完整性要求較高的環境中作業仍存在問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種超高溫改性聚合物類固井降失水劑及其制備方法與應用，以解決深井超深井、復雜天然氣井、非常規油氣井和儲氣庫井等復雜工況下固井作業存在的問題，本發明所提供的降失水劑具有性能穩定、耐溫能力強(30～240℃)、抗鹽達飽和、降失水性能優異、適應性強以及顯著改善水泥石力學性能(增強增韌)等優點。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種超高溫改性聚合物類固井降失水劑，包括如下重量份的原料：一種超高溫改性聚合物類固井降失水劑，其特征在于，包括如下重量份的原料：0.1～2份氧化石墨烯、0.1～1份引發劑、12～48份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、3～24份不飽和酰胺、2～12份不飽和羧酸、130～170份水。