[其他]用于礦井水泥粘結成分的失水添加劑

無效

• 申請號: 88101418
• 申請日: 1988-03-22
• 公開（公告）號: CN88101418A
• 公開（公告）日: 1988-11-02
• 發明（設計）人: 邁克爾·斯蒂勞斯
• 申請（專利權）人: 菲利普石油公司
• 主分類號: C04B24/24
• 分類號: C04B24/24;C08F226/06;E21B43/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 全菁

本發明涉及水泥砂漿添加劑，該添加劑對防止水泥砂漿失水是有效的。本發明的另一個方面涉及防止水泥砂漿失水的方法。本發明的第三方面涉及具有改進失水性能的水泥砂漿。本發明的再一個方面涉及對油井和天然氣井進行水泥灌漿的改進方法。

在石油和天然氣工業中，使用水泥粘結成分，以加固周圍巖層和管道或殼體之間的井孔中的環形空間。典型的是，通過環形空間，水泥砂漿被送入殼體內側，并回升到殼體外側。用以形成水泥砂漿的水量，主要取決于所選水凝性水泥的類型和現有的施工條件。取決于漿稠度和所需強度等因素。用水量可在很寬的范圍內變化。

在多孔性或近于多孔性的介質中，必須多次澆灌水凝性水泥，例如，井孔中的地層。發生下述情況時，水泥硬化期間，水從砂漿中濾出并滲入巖層。許多困難同無法控制的失水有關，例如無法控制的硬化速率、砂漿的不適當位置、強度性能的削弱以及周圍巖層的污染。在對油井和天然氣井進行水泥灌漿的作業中，這些條件不都是理想的。

過去，為了減少含水水泥砂漿的失水，使用了各種各樣的材料?？上У氖?，這些材料常常對水泥本身有不利影響。

例如，美國專利第4，015，991號，使用丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸作水泥砂漿的失水添加劑。盡管這種共聚物可以減少水泥砂漿失水，但仍存在降低水泥壓縮強度和延緩水泥硬化速率的不利影響。

現有失水添加劑的另一個問題，是該添加劑在300°F和450°F溫度范圍內，無效。例如，美國專利第4，015，991號中敘述的共聚物，在溫度超過250°F時就無效。

因而，本發明對研制添加劑的技術有著重大價值，這種添加劑可以減少水泥砂漿失水，而不會降低水泥壓縮強度或延緩水泥硬化速率。

本發明對于研制到高溫下減少水泥砂漿失水添加劑技術，也有重要貢獻。

本發明的一個目的是提供一些添加劑，該添加劑可以減少水泥砂漿失水，而不會降低水泥的壓縮強度或延緩水泥硬化速率。本發明的另一個目的是，提供一種在高溫下防止水泥砂漿失水的添加劑。本發明的第三個目的是，提供一種減少水泥砂漿失水，而不會降低水泥壓縮強度或延緩水泥硬化速率的方法。本發明的第四個目的是，提供一種在高溫下減少水泥砂漿失水的方法。本發明還有一個目的是，提供一些水泥成分，該成分在高溫下具有改進的失水性能。本發明的第六個目的是，提供一種向油井和天然氣井進行水泥灌漿的改進方法。

根據本發明公開了一種由（A）四元聚合物、（B）電解質、（C）堿、（D）至少一種表面活化劑，以及（E）水組成的添加劑，該添加劑可以減少水泥砂漿失水，而不會降低水泥壓縮強度或延緩水泥硬化速率。本發明還公開了該添加劑可在高溫下控制水泥砂漿失水。

正如在本申請中應用的那樣，四元聚合物一詞是指一種水溶性聚合物。它由以下成分組成：a）1%到60%（重量）的N-乙烯基-2-吡咯烷酮，b）1%到60%（重量）的由丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺中選擇的至少一種單體，c）10%到90%（重量）的由2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，或2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鈉中選擇的至少一種單體，以及d）1%到60%（重量）的由丙烯酸或丙烯酸鈉中選擇的至少一種單體。

本發明的四元聚合物及其制備方法，對于熟知本技術的人來說，是眾所周知的。通過在溶液、懸浮液或乳液介質中任何熟知的自由基聚合技術，可以獲得該聚合物制品。例如，參看美國專利第3，547，899，或歐洲專利申請第0115836號。此外，對于熟知本技術的人來說，也許可以使用另一種聚合方法，本發明并不局限于制備本文開始提到的四元聚合物的任何一種特殊方法。

本發明的四元聚合物的分子量，可以在相當大范圍內變化。分子量可以低到30，000或高達1，000，000，或者更高。如如在含水水凝性水泥砂漿中加入這種四元聚合物，該水泥的性質不會變壞。

目前，現有的最佳四元聚合物包含30%到40%（重量）的N-乙烯基-2-吡咯烷酮、5%到15%（重量）的丙烯酰胺、50%到60%（重量）的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鈉，以及1%到10%（重量）的丙烯酸。

本發明中適用的電解質（B），可以由含氯、溴、碘、硝酸或氟的鈉、鉀、鋰或銨鹽中選擇。目前最好的電解質是氯化鉀。

本發明中適用的堿（c），包括由氫氧化鉀、氫氧化鈉、或氫氧化銨中選擇的那些堿?，F有最佳的堿是氫氧化鉀。

本發明中適用的表面活化劑（D），可以由以下物質中選擇：

（1）分子式為RCOO^-M⁺的羧酸鹽，