固井防窜非离子丁苯胶乳及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固井防窜非离子丁苯胶乳由100重量份非离子丁苯胶乳原浆、5～20重量份非离子表面活性剂A、2～5重量份非离子表面活性剂B、0.2～0.8重量份分散剂、1～2重量份水玻璃、0.2～0.8重量份消泡剂和20～35重量份水制备而成；该固井防窜非离子丁苯胶乳对水泥浆中的离子敏感性低、控制水泥浆的降失水量低，而且可以防止油气水窜；本发明专利技术还公开了一种成本低、反应条件温和且制备方法简单的制备该固井防窜非离子丁苯胶乳制备方法，将非离子表面活性剂A、非离子表面活性剂B、分散剂、水玻璃和水按一定比例依次加入反应釜中加热搅拌至溶解，再加入一定比例的非离子胶乳原浆和消泡剂，继续搅拌制得该固井防窜非离子丁苯胶乳。

【技术实现步骤摘要】
固井防窜非离子丁苯胶乳及其制备方法
本专利技术属于水泥低温促凝剂
，特别涉及一种固井防窜非离子丁苯胶乳及其制备方法。
技术介绍
目前，国内对于适合小井眼井、复杂结构井固井的具有多种性能于一体的油井水泥浆体系研究较少，缺乏兼顾液态性能、防窜性能、耐腐蚀性能以及二界面胶结质量的多效能水泥浆体系，难以满足小井眼井、复杂结构井及特殊地层固井需要。胶乳水泥恰恰可以解决上述问题。胶乳水泥应用于油田固井工程最早是在1958年美国率先开始的。胶乳水泥具有以下优点：1)胶乳水泥作为非渗透水泥体系，具有成膜性和不渗透性，能起到很好的防气窜效果；2)胶乳粒子在压力滤失时迅速成膜，起到降失水作用，并且水泥石具有良好的弹性、韧性以及抗折性；3)由于胶乳水泥具有致密性和不渗透性，因而水泥石的抗腐蚀能力增强，有利于延长生产井的寿命。胶乳实际上是一种乳化的聚合物体系，是直径50～500nm的聚合物球形颗粒分散在粘稠的胶体体系中，再加入一定的表面活性剂以防止聚合物颗粒聚结。通常这种体系的固相含量为40％左右，乳液密度为1.02g/cm3左右。根据所用乳化剂种类的不同，胶乳可分为阳离子型胶乳、阴离子型胶乳及非离子型胶乳。市场上的胶乳大约只有5％可作油井水泥外加剂，其中应用于油井水泥较多的是丁苯胶乳和改性丁苯胶乳。目前，国外已经开发了多种胶乳产品，其中有代表性的是斯伦贝谢开发的D500、D600，哈里伯顿的Latex2000，BJ公司的BA-86L等系列产品。国内研究比较多的是阴离子丁苯胶乳或者是阴离子丙苯胶乳，其中有代表性的是中石油渤星公司的BCT-800L，中石油兰州石化，燕山石化等单位的产品。这些产品大多是阴离子型的丁苯胶乳，对水泥中的多价阳离子敏感，在稠化过程中容易破乳而造成工程事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对水泥浆中的离子敏感性低、控制水泥浆的降失水量低，而且可以防止油气水窜的固井防窜非离子丁苯胶乳。本专利技术还提供了一种成本低、反应条件温和且制备方法简单的固井防窜非离子丁苯胶乳的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所述的固井防窜非离子丁苯胶乳，由以下重量份的组分制备而成：所述非离子丁苯胶乳原浆选取胶乳粒径为0.05～0.2μm，固含量为52％，乳液的粘度30～100mpa.s，pH值为6～10的非离子丁苯胶乳原浆。所述非离子丁苯胶乳呈电中性，较阴离子丁苯胶乳，其受到水泥中的阳离子干扰因素小，胶乳粒径为0.05～0.2μm，是油井水泥颗粒粒径的1/200～1/100，它可以填充水泥的缝隙，使水泥石更加致密，降低水泥石的渗透率，另一方面，胶乳粒子在压差的作用下在水泥颗粒间聚集成膜，阻止水泥浆的失水。所述非离子表面活性剂的通式为：所述非离子表面活性剂A中R1为C7～C13的混合烷基，n为整数5～15，所述非离子表面活性剂B中R1为C7～C13的混合烷基，n为整数15～60，所述混合烷基指相应碳数的互为同分异构体的直链或具有不同结构支链的烷基。使用非离子表面活性剂A和B，一方面可以提高胶乳在水泥中的分散性，另一方面增加胶乳在水泥中的稳定性。采用非离子表面活性剂，可以提高丁苯胶乳抗多价离子的干扰能力，从而提高非离子丁苯胶乳的机械稳定性和抗温性能。优选地，所述分散剂为甲基萘磺酸钠的甲醛缩合物(MF)或萘磺酸盐甲醛缩合物(NNO)，更优选地，所述分散剂为甲基萘磺酸钠的甲醛缩合物(MF)；优选地，所述消泡剂为脂肪醇酯和聚硅氧烷的混合物，其中脂肪醇和聚硅氧烷的比例为1:0.5～2。由于丁苯胶乳中的表面活性剂的加入，在制备过程中会产生大量的气泡，所以加入硅氧共聚物和C5～C8的脂肪醇酯可以抑制泡沫的产生，同时具有消泡的功能。分散剂的加入使胶乳具有良好的流变性，方便使用，另一方面增加了胶乳的稳定性。优选地，所述非离子表面活性剂A为壬基酚聚氧乙烯醚(10)，所述非离子表面活性剂B为壬基酚聚氧乙烯醚(40)。所述壬基酚聚氧乙烯醚(10)的结构式如下所示：所述壬基酚聚氧乙烯醚(40)的结构式如下所示：优选地，所述水玻璃为模数为3的碱性的硅酸钠水溶液。优选地，所述消泡剂中的聚硅氧烷为聚合度为500～1000的聚甲基硅氧烷或聚二甲基硅氧烷。优选地，所述脂肪醇酯通式为：其中，R2为C5～C8的混合烷基，R3为C10～C18的混合烷基。优选地，所述脂肪醇酯为十二酸仲己酯、十六烷基仲辛酯或十六烷基异己酯。更优选地，所述消泡剂为聚合度为750的二甲基硅氧烷和十二酸仲己酯，且两者重量之比为1:1～2。该固井防窜非离子丁苯胶乳的制备方法，包括如下步骤：(1)将非离子表面活性剂A、非离子表面活性剂B、分散剂、水玻璃和水按一定比例依次加入反应釜中，升温至45～55℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解；(2)关闭反应釜加热器，等待反应釜釜体温度降至40℃以下，再向反应釜中加入一定比例的的非离子胶乳原浆和消泡剂，继续搅拌1～1.5h，即制备出非离子丁苯胶乳成品。所述非离子丁苯胶乳成品为乳白色液体，其固含量为45～48％，粘度为40～80mPa·s，pH值为7～9。与现有技术相比，该固井防窜非离子丁苯胶乳的有益效果为：1)该固井防窜非离子丁苯胶乳较目前市场上使用的阴离子丁苯胶乳更加稳定，且受水泥中高价阳离子和其他带电性的高分子外加剂影响较小；2)该非离子丁苯胶乳具有良好的降失水效果，特别是配合常用降失水剂(AMPS型的降失水剂)使用降失水效果更佳；3)该固井防窜非离子丁苯胶乳适用于深井高温井固井，可耐温至190℃，同时可以增加水泥石的韧性，减少水泥石的收缩率；4)该固井防窜非离子丁苯胶乳的制备具有合成方法简单、反应条件温和且成本低廉等优点。附图说明图1为本专利技术实施例2的胶乳在120℃下胶乳水泥浆稠化曲线；图2为本专利技术对比例1的胶乳在120℃下胶乳水泥浆稠化曲线。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的上述
技术实现思路
作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的范围内。以下实施例1～4和对比例1～2中，所述非离子胶乳原浆为直接购买原料，所述非离子丁苯胶乳原浆选取胶乳粒径为0.05～0.2μm，固含量为52％，乳液的粘度30～100mpa.s，pH值为6～10的非离子丁苯胶乳原浆；所述水玻璃为为模数为3的碱性的硅酸钠水溶液。实施例1将10份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(10)、3份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(40)、0.3份分散剂NNO、1.5份水玻璃和20份水依次加入反应釜中，升温至50℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至40℃以下，再加入100份的非离子胶乳原浆和0.5份消泡剂(消泡剂为聚合度为750的二甲基硅烷和十二酸仲己酯的混合物，且二者重量比为1:1)，继续搅拌1.0h，即制备出非离子丁苯胶乳成品JR-1。实施例2将15份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(10)、4份非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(40)、0.4份分散剂MF、2份水玻璃和25份水依次加入反应釜中，升温至50℃，恒温搅拌，直至混合物全部溶解，然后关闭反应釜加热器，至釜体温度降至40℃以下，再加入100份的非离子胶乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固井防窜非离子丁苯胶乳，其特征在于，由以下重量份的组分制备而成：其中，所述非离子丁苯胶乳原浆选取胶乳粒径为0.05～0.2μm，固含量为52％，乳液的粘度30～100mpa.s，pH值为6～10的非离子丁苯胶乳原浆；所述非离子表面活性剂A和所述非离子表面活性剂B的通式为：所述非离子表面活性剂A中R1为C7～C13的混合烷基，n为整数5～15，所述非离子表面活性剂B中R1为C7～C13的混合烷基，n为整数15～60；所述分散剂为甲基萘磺酸钠的甲醛缩合物或萘磺酸盐甲醛缩合物；所述消泡剂为脂肪醇酯和聚硅氧烷的混合物，其中脂肪醇和聚硅氧烷的比例为1:0.5～2。

【技术特征摘要】
1.一种固井防窜非离子丁苯胶乳，其特征在于，由以下重量份的组分制备而成：其中，所述非离子丁苯胶乳原浆选取胶乳粒径为0.05～0.2μm，固含量为52％，乳液的粘度30～100mpa.s，pH值为6～10的非离子丁苯胶乳原浆；所述非离子表面活性剂A和所述非离子表面活性剂B的通式为：所述非离子表面活性剂A中R1为C7～C13的混合烷基，n为整数5～15，所述非离子表面活性剂B中R1为C7～C13的混合烷基，n为整数15～60；所述分散剂为甲基萘磺酸钠的甲醛缩合物或萘磺酸盐甲醛缩合物；所述消泡剂为脂肪醇酯和聚硅氧烷的混合物，其中脂肪醇和聚硅氧烷的比例为1:0.5～2。2.根据权利要求1所述的固井防窜非离子丁苯胶乳，其特征在于，所述非离子表面活性剂A为烷基酚聚氧乙烯醚(10)，所述非离子表面活性剂B为烷基酚聚氧乙烯醚(40)。3.根据权利要求1所述的固井防窜非离子丁苯胶乳，其特征在于，所述水玻璃为模数为3的碱性的硅酸钠水溶液。4.根据权利要求1所述的固井防窜非离子丁苯胶乳，其特征在于，所述消泡剂中的聚硅氧烷为聚合度为500～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐奔，付家文，于倩倩，刘文明，孙勤亮，林志辉，石伟，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12