[發(fā)明專利]抑制水泥水化的外加劑、其的制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210703577.3
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115073654A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔祥明;龐曉凡
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C08F220/18
• 分類號: C08F220/18;C08F212/08;C08F220/06;C08F220/56;C08F283/06;C08F220/58;C08F220/54;C08F230/06;C08F222/02;C08F220/34;C04B24/28
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 李劍

本申請?zhí)峁┮种扑嗨耐饧觿⑵涞闹苽浞椒皯?yīng)用。本申請第一方面的抑制水泥水化的外加劑包括用于抑制水泥水化的聚合物納米粒子，聚合物納米粒子由非水溶性共聚單體和不飽和水溶性共聚單體的共聚物組成，非水溶性共聚單體與不飽和水溶性共聚單體的摩爾比為1：(0.2～3)，其中，非水溶性共聚單體包括丙烯酸酯，丙烯酸酯的化學(xué)式如下：式(1)中：R₁、R₂和R₃各自獨立地選自氫、C1?C6烷基和?COOH，R₄為碳原子數(shù)為1～18的烷基。本申請實施例第一方面提供的抑制水泥水化的外加劑適用溫度范圍寬，確保了固井工程中油井頂部和底部的水泥的同步凝結(jié)效果，保證了固井工程整體質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抑制水泥水化的添加劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制水泥水化的外加劑、其的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

高效開發(fā)深層超深層井、非常規(guī)油氣是我國重大能源戰(zhàn)略。固井工程是油氣勘探開采過程中的重要環(huán)節(jié)。近年來油氣田開采逐步往地層深處發(fā)展，深井、超深井?dāng)?shù)量日益增多，固井施工的難度也隨之增大。固井工程中油氣井頂部和底部之間溫差很大，這對水泥漿體系的設(shè)計提出了新的要求。通常情況下，隨著井深的增加，井下溫度和壓力不斷升高。在高溫、高壓環(huán)境下，水泥漿往往迅速稠化，使得水泥漿的可運輸時間大大縮短。為保證施工順利進行，就必須采用抑制水泥水化的外加劑來延緩水泥的水化，使得固井水泥漿能夠從上到下在不同溫度范圍內(nèi)，同步稠化、凝結(jié)、硬化，提高固井質(zhì)量。

目前，油井固井工程中，用于抑制水泥水化的外加劑適用溫度范圍有限，適用于低溫的抑制水泥水化的外加劑在高溫時延緩水化能力弱，適用于高溫的抑制水泥水化的外加劑在中低溫時延緩水化作用過強，造成超緩凝等問題。

因此，亟需一種在較寬溫度范圍內(nèi)均能有效抑制水泥水化的外加劑，確保固井工程中油井頂部和底部的水泥的同步凝結(jié)效果，保證固井工程整體質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本申請第一方面提供一種抑制水泥水化的外加劑，包括用于抑制水泥水化的聚合物納米粒子，聚合物納米粒子由非水溶性共聚單體和不飽和水溶性共聚單體的共聚物組成，

非水溶性共聚單體與不飽和水溶性共聚單體的摩爾比為1： (0.2～3)，

其中，

非水溶性共聚單體包括丙烯酸酯，丙烯酸酯的化學(xué)式如下：

式(1)中：

R₁、R₂和R₃各自獨立地選自氫、C1-C6烷基和-COOH，R₄為碳原子數(shù)為1～18的烷基。

本申請第一方面提供包含用于抑制水泥水化的外加劑表現(xiàn)為溫度越高，抑制水化作用越強，而在較低溫度下，原本水泥水化較緩慢，抑制水泥水化的外加劑抑制水化作用弱。由此，可以保持水泥在不同溫度下，以相近或相同的速率進行水化。即，本申請實施例第一方面提供的抑制水泥水化的外加劑適用溫度范圍寬，保證了固井工程中油井頂部和底部的水泥的同步緩凝效果，保證了固井工程整體質(zhì)量。

在本申請第一方面一些可選的實施方式中，丙烯酸酯的α位碳原子上被含1-3個碳的烷基取代。

在本申請第一方面一些可選的實施方式中，丙烯酸酯包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的一種或多種。

在本申請第一方面一些可選的實施例中，不飽和水溶性共聚單體包括第一類單體，第一類單體選自如下式(2)所示的不飽和羧酸及其鹽類化合物，

式(2)中：