【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油钻井，尤其是一种无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂及其制备方法。
技术介绍
1、在钻井形成的井眼与下入的套管之间的环形空间注入水泥浆，通过水泥浆固化以封隔地层流体的工程称为固井。固井为后续的油气开采、油气井增产、产层改造、修井等工程提供基础条件，是油气井建井过程中的关键环节。在油田固井注水泥过程中，水泥浆流经渗透性地层时在压差作用下，水泥浆中的液相会渗滤入地层，这种现象叫水泥浆的失水。失水污染油气层、降低油气井产量、影响井下水泥浆性能与设计性能的一致性。通常在固井水泥浆体系中加入油井水泥降失水剂来控制失水。目前，实际应用于油气井固井工程中的降失水剂90％以上为丙烯酰胺(am)、2-丙烯酰胺基-2-二甲基丙磺酸钠(amps)与其他一些单体的二元、三元、多元共聚物，其中am、amps在聚合物中占比70％～80％。
2、固井工程中要求水泥浆在施工过程中处于可泵送状态，即水泥浆不能固化、水泥浆稠度要保持在30bc以下。稠化时间是在模拟井下工程条件下测定的水泥浆固化时间，是确保工程安全施工的时间；水泥浆提前稠化(固化)将产生严重的工程事故和造成巨大经济损失。通常温度越高水泥水化速度越快、稠化时间越短；温度越低水泥水化速度越慢，稠化时间越长；若温度越高稠化时间越长，温度越低稠化时间越短，工程上则称为水泥浆稠化时间“倒挂”。随着钻井、固井技术快速发展，固井温度越来越高，油层井底静置温度可达230℃以上，对应的循环温度(稠化时间测定温度)达到180℃以上；一次性封固段越来越长，可达5000m以上；温差越来越大可达80
技术实现思路
1、为解决目前降失水剂稠化时间倒挂的问题，本专利技术提供一种无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂及其制备方法。
2、本专利技术提供的无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂，制备方法如下：
3、s1、将n,n-二甲基丙烯酰胺、3-烯丙氧基-2-羟基-1-1丙磺酸钠、乙烯基吡咯烷酮、甲基烯丙基磺酸钠四种原料单体加入水中，搅拌溶解，得到反应溶液；n,n-二甲基丙烯酰胺、3-烯丙氧基-2-羟基-1-1丙磺酸钠、乙烯基吡咯烷酮、甲基烯丙基磺酸钠四种单体的用量质量比为(44-46)∶(18-21)∶(6-9)∶(4-7)。
4、s2、将反应溶液升温至60℃±2℃，在3～5min内滴加入引发剂溶液，在80～85℃下保温反应6h；反应过程中通过循环冷却水控制反应温度不超过85℃。
5、s3、反应时间达到6h后加入终止剂硫脲溶液，终止反应；并开启循环冷却水，搅拌下降温至40℃以下，得到的溶液即为降失水剂。
6、整个反应体系中，水用量与四种单体总质量的质量比74:16。水用量包括步骤s1中使用的水以及引发剂溶液和硫脲溶液中的水的总量。
7、优选的是，所述引发剂为过硫酸钠，引发剂用量为四种单体总质量的2.0％，通过水溶解配制为质量百分浓度35％的引发剂溶液。
8、优选的是，所述硫脲溶液为硫脲溶于水形成的质量百分浓度10％的溶液，硫脲用量为四种单体总质量的0.1％。
9、本专利技术制备无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂的反应原理式如下：
10、
11、与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
12、(1)本专利技术通过将酰胺基胺上的两个氢原子用具有供电效应的甲基取代，通过甲基的供电效应(使c-n键的电子对偏向氮原子的倾向减弱)使碳原子的正电性减弱，防止带负电的羟基进攻正电碳原子发生水解，制备的降失水剂在跨90℃～120℃温区时无稠化时间倒挂，从根本上解决降失水剂的稠化时间倒挂问题，消除了固井工程中的重大工程安全风险。
13、(2)本专利技术利用弱极性键将降失水剂必须的抗温抗盐磺酸基团与主链连接，制备的降失水剂解决了油井水泥降失水剂在高温、碱性条件下出现高温断链、功能基团降解、高温解吸、高温去水化等问题，既消除了降失水剂功能基团水解引起的稠化时间倒挂，又解决了水泥浆体系失水失控、重力稳定性降低(水泥浆沉降)、水泥浆稠化过程中出现“包心”、“鼓包”、“走台阶”、“超缓凝”等不良现象。
14、(3)本专利技术利用-c-c-σ键的高键能，解决降失水剂主链的抗温稳定性，降失水剂抗温能力强，可适应循环温度180℃(相当于地层温度225℃～230℃)的固井水泥浆体系。
15、(4)本专利技术制备的降失水剂失水控制能力强，在循环温度180℃(相当于地层温度225℃～230℃)下加量6.0～7.0时，失水可以控制在行业标准一级品要求的50ml以下。
16、(5)本专利技术制备的降失水剂抗盐能力强，抗盐能力达到抗饱和盐水；既可用于普通地层的淡水水泥浆体系，也可适用于盐层、盐水层的盐水水泥浆体系。
17、(6)本专利技术制备的降失水剂与常用的其他水泥添加剂有良好的配伍性，对水泥浆的流变性、稳定性、稠化时间、强度等固井工程要求的性能无不良影响；可配制20℃～180℃、不同密度、不同盐度的水泥浆体系。
18、(7)本专利技术合成方法简单易操作，原材料价格合理、易得，便于工业推广。
19、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂，其特征在于，由N,N-二甲基丙烯酰胺、3-烯丙氧基-2-羟基-1-1丙磺酸钠、乙烯基吡咯烷酮、甲基烯丙基磺酸钠四种原料单体按质量比(44-46)∶(18-21)∶(6-9)∶(4-7)共聚制成；降失水剂的分子结构式如下：
2.一种如权利要求1所述的无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钠，引发剂用量为四种单体总质量的2.0％，通过水溶解为引发剂溶液。
4.如权利要求2所述的无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在反应过程中通过循环冷却水控制反应温度不超过85℃。
5.如权利要求2所述的无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂的制备方法，其特征在于，所述硫脲溶液为硫脲溶于水形成的溶液，硫脲用量为四种单体总质量的0.1％。
6.如权利要求2所述的无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂的制备方法，其特征在于，整个反应体系中，水用量与四种单体总
...【技术特征摘要】
1.一种无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂，其特征在于，由n,n-二甲基丙烯酰胺、3-烯丙氧基-2-羟基-1-1丙磺酸钠、乙烯基吡咯烷酮、甲基烯丙基磺酸钠四种原料单体按质量比(44-46)∶(18-21)∶(6-9)∶(4-7)共聚制成；降失水剂的分子结构式如下：
2.一种如权利要求1所述的无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的无稠化时间倒挂的油井水泥降失水剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钠，引发剂用量为四种单体总质...
【专利技术属性】
技术研发人员：王太聪，张含飞，王艾，任伯军，张燕，王建，刘凯，
申请(专利权)人：四川弘晟石油工程技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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