一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂及其制备方法，属于油田化学品及油井水泥固井用外加剂技术领域。本发明专利技术的一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，包含以下重量百分比的成分，AMPS 5

【技术实现步骤摘要】
一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于油田化学品及油井水泥固井用外加剂
，具体涉及一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]缓凝剂，是一种降低水泥或石膏水化速度和水化热、延长凝结时间的添加剂。油井水泥用缓凝剂在固井外加剂中属三大主剂之一，在固井行业中占据了重要的地位。从分子量的大小或合成方法的角度可以分为有机物类缓凝剂和聚合物类缓凝剂两大类。有机物类缓凝剂中，研究较多的有机物主要是有机膦酸(盐)，其有不少品种适合用作油井水泥缓凝剂，在国内外都有应用实例。聚合物类缓凝剂是近年来国内外研究最多的一类。通过聚合技术可将多种不同的功能性单体结合在一起，而且可以控制分子链的长短、分子量的大小及分布，因此这类缓凝剂可以用分子设计思想来指导其合成，得到综合性能较为理想的缓凝剂。
[0003]目前油田水泥固井用缓凝剂主要以木质素磺酸盐类、有机膦酸盐类及AMPS(2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙磺酸)聚合物类为主。其中AMPS类聚合物由于其具有较强的抗高温性以及加量不敏感性，在深井长封固段固井中得以广泛应用。但市面上常用的AMPS聚合物类缓凝剂在120℃以上高温段，存在加量小易出现“包芯、鼓包”的问题，加量大分散性变强，容易导致高温下浆体稳定性变差以及顶部早期强度发展缓慢的问题，尤其是在页岩气水平井固井中，水泥浆稳定性不好，在重力的作用下会发生沉降从而在水平段留下上窜通道，从而影响固井质量以及单井开采生命周期。
[0004]申请号为“CN201410643111.4”名称为“一种耐高温共聚物油井水泥缓凝剂及其制备方法”，其公开了一种由2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、马来酸酐或衣康酸或富马酸、丙烯酸或甲基丙烯酸四种聚合单体，多聚磷酸钠和二苯胺基脲等制备而成的耐高温共聚物油井水泥缓凝剂。该专利技术虽然具有高温分散性弱，加量与稠化时间线性关系好、顶部低温早期强度发展快的优势，但是与AMPS聚合物类降失水剂配伍后，会出现115
‑
120℃曲线鼓包的问题，造成施工时泵压值异常升高，影响施工安全。
[0005]申请号为“CN202010623185.7”，名称为“一种可抑制异常胶凝的高温油井水泥缓凝剂及制备方法”，该油井水泥缓凝剂包含2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、不饱和羧酸单体(衣康酸、富马酸、中康酸或马来酸酐)、空间位阻类功能单体(N
‑
乙烯基吡咯烷酮等)和阳离子功能单体(甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵等)等。该专利技术虽然可以解决异常胶凝的问题，但是由于空间位阻类单体阻碍羧基的吸附，缓凝剂加量与稠化时间线性关系不好，缓凝剂加量偏大，影响顶部低温早期强度发展；同时具有一定的分散性，导致随着加量增加，高温稳定性变差。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的不足，本专利技术的目的是克服现用技术存在的AMPS类缓凝剂易出
现“包芯、鼓包”的问题，分散性强、顶部低温早期强度发展慢的问题，提供一种弱分散早强型的油井水泥用缓凝剂及其制备方法。
[0007]为了解决现有技术的不足，本专利技术采用的具体解决方案为：
[0008]本专利技术提供一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，包含以下重量百分比的成分，AMPS(2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙磺酸)5
‑
30％、不饱和羧酸单体5
‑
30％、丙烯酰胺1
‑
10％、非离子型大单体1
‑
15％、余量为水。
[0009]在本专利技术一种实施方案中，所述一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，包含以下重量百分比的成分，AMPS 10
‑
20％、不饱和羧酸单体10
‑
20％、丙烯酰胺2
‑
5％、非离子型大单体2
‑
8％、余量为水。
[0010]在本专利技术一种实施方案中，所述一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，包含以下重量百分比的成分，AMPS 15％、不饱和羧酸单体15％、丙烯酰胺3％、非离子型大单体5％、余量为水。
[0011]在本专利技术一种实施方案中，所述的一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，所述不饱和羧酸单体选自衣康酸、丙烯酸、马来酸酐、富马酸。
[0012]不饱和羧酸单体是指衣康酸、丙烯酸、马来酸酐、富马酸中的一种或两种以上的混合，具有提供吸附能力的羧基基团，通过吸附水泥中Ca
2+
，阻止水泥进一步水化反应，从而实现产品缓凝的特点。
[0013]在本专利技术一种实施方案中，所述的一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，所述非离子型大单体选自异戊二烯基聚乙二醇醚、α
‑
甲代烯丙基
‑
ω
‑
甲氧基、ω
‑
羟基聚乙二醇。
[0014]本专利技术还提供一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将2
‑
丙烯酰胺基
‑
2甲基丙磺酸、不饱和羧酸单体、丙烯酰胺和非离子型大单体溶于水中，得到混合溶液；
[0016](2)用pH调节剂将步骤(1)得到的混合溶液的pH值调节至4
‑
5，得到酸性混合溶液；
[0017](3)将引发剂溶于去离子水中，加入到步骤(2)中所述酸性混合溶液中，反应后得到一种可调节吸附量的弱分散型油井水泥用高温缓凝剂。
[0018]在本专利技术一种实施方案中，所述一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂的制备方法，所述pH调节剂为氢氧化钠。
[0019]在本专利技术一种实施方案中，所述一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂的制备方法，所述引发剂为氧化还原类引发剂与偶氮类引发剂按照质量比0.1
‑
3:0.1
‑
3复合而成；在一些具体实施方案中，所述引发剂为氧化还原类引发剂与偶氮类引发剂按照质量比0.5
‑
2:0.5
‑
2复合而成；在一些具体实施方案中，所述引发剂为氧化还原类引发剂与偶氮类引发剂按照质量比0.5
‑
1.5:0.5
‑
1.5复合而成；在一些具体实施方案中，所述引发剂为氧化还原类引发剂与偶氮类引发剂按照质量比2:1复合而成；在一些具体实施方案中，所述引发剂为氧化还原类引发剂与偶氮类引发剂按照质量比3:2复合而成；在一些具体实施方案中，所述引发剂为氧化还原类引发剂与偶氮类引发剂按照质量比1:1复合而成。
[0020]在本专利技术一种实施方案中，所述一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂的制备方法，所述氧化还原类引发剂选自过硫酸铵、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、过硫酸钾；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁醚盐酸盐或偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐。
[0021]本专利技术采用两种引发体系，虽然两种引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，其特征在于，包含以下重量百分比的成分，AMPS 5
‑
30％、不饱和羧酸单体5
‑
30％、丙烯酰胺1
‑
10％、非离子型大单体1
‑
15％、余量为水。2.根据权利要求1所述一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，其特征在于，包含以下重量百分比的成分，AMPS 10
‑
20％、不饱和羧酸单体10
‑
20％、丙烯酰胺2
‑
5％、非离子型大单体2
‑
8％、余量为水。3.根据权利要求1或2所述一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，其特征在于，包含以下重量百分比的成分，AMPS 15％、不饱和羧酸单体15％、丙烯酰胺3％、非离子型大单体5％、余量为水。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，其特征在于，所述不饱和羧酸单体选自衣康酸、丙烯酸、马来酸酐、富马酸。5.根据权利要求1～3任一项所述的一种弱分散早强型油井水泥用缓凝剂，其特征在于，所述非离子型大单体选自异戊二烯基聚乙二醇醚、α
‑
甲代烯丙基
‑
ω

【专利技术属性】
技术研发人员：罗庆，李勇，唐昌强，
申请(专利权)人：成都欧美克石油科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：