提出了包含5-95mol％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，5-95mol％的N,N-二甲基丙烯酰胺以及5-12mol％的丙烯酸的三元共聚物作为固井中的降失水剂的用途。丙烯酸作为固井中的降失水剂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提出了包含5-95mol％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，5-95mol％的N,N-二甲基丙烯酰胺以及5-12mol％的丙烯酸的。丙烯酸作为固井中的降失水剂。【专利说明】本专利技术涉及2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酸和N，N- 二甲基丙烯酰胺的三元共聚物作为固井(well cementing)中的降失水剂(fluid loss additive)的用途。在建筑化学领域，多种共聚物通常用作保水助剂，其也称作“降失水剂”。本文中用途的特定领域为在地下矿物油和天然气储藏的开发、开采和完井中以及深井中的固井。保水助剂或降失水剂具有降低水由水泥浆中释放的功能。这在矿物油和天然气勘探领域中尤其重要，原因在于主要由水泥和水组成的水泥浆在固井过程中通过套管和井壁之间的环形空间泵送。在这一过程中，大量的水可以从水泥浆释放到地下岩层中。在固井过程中，当水泥浆流经多孔岩石地层时尤其如此。然后，源自水泥浆的碱性水可以引起地层中粘土膨胀，并与来自天然气或矿物油中的二氧化碳形成碳酸钙沉积物。这些效应降低了沉积物的渗透性，因此对生产速率也有不利的影响。此外，由于水释放至多孔的地下岩层，水泥浆不再均匀固化，其结果是可透过气体、液态烃和水。这随后可导致化石能源载体通过填充有多孔水泥的环状空间逸出。因此，长期以来，已致力于将所使用的水泥浆中的水损失降低至可容忍的最小值。例如，EP O 116 671 Al记载了用于深井的水泥衆，其中据记载共聚物的含量可降低水损失。所使用的共聚物的重要的组份由丙烯酰胺且特别是2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS?)形成。根据该文献，水泥浆应包含0.1至3重量％的合适的共聚物。EP I 375 818 Al也讨论了固井及适合于固井的组合物。在该情况下，为控制失水量，使用聚合物添加剂，其除了包含AMPS?以外还包含额外的马来酸、N-乙烯基己内酰胺和4-羟基丁基乙烯基醚。US 4，015，991的共聚物同样基于AMPS?:和部分水解的丙烯酰胺。据记载该专利技术中描述的共聚物同样可改善水泥基复合材料中的保水能力(water retent1ncapacity)。所提及使用的主要领域是固井。在US 4，515，635中，还记载了 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)的共聚物用作固井中的降失水剂的用途。相似的共聚物还可见于US4，555，269 中。US 6, 395,853 BI的水溶性共聚物尤其包含丙烯酰胺和AMPS?。该文献的前面记载的内容为用于降低用来获得矿物油的浆料中水损失的方法。关于此，特别提及固井和完井，以及特别提及实施这些方法步骤的井浆料。US 4，700, 780的中间部分记载了用于降低水泥基复合材料中的水损失的方法，所述水泥基复合材料还包含特定的盐浓度。该保水助剂仍是AMPS?讷聚合物或聚合物盐，在这种情况下，还应存在苯乙烯和丙烯酸单元。2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酸和N，N-二甲基丙烯酰胺的三元共聚物也构成现有技术的一部分。例如，US 4，554，081讨论了这些三元共聚物及其在石油和天然气生产领域中在具有高密度的完井液、钻井泥浆和修井液中作为降失水剂的用途，所述三元共聚物优选由16.8mol%AMPS?、73.2mol% DMAA和1mol %丙烯酸组成。此外，Plank等(J.Appl.Polym.Sc1.106，3889-3894，2007-D01:10.1002/app.26897)描述了具有低比例丙烯酸(约I重量％或约3.6mol% )的三元共聚物。在该出版物中，比较了 AMPS?和DMAA的共聚物与所述三元共聚物在固井中作为降失水剂的效果。发现所述共聚物的效果与具有低比例丙烯酸的三元共聚物的效果没有差别。这些已知的共聚物和三元共聚物各自具有不同性能特点，即具有特定优点和缺点。多数这些离子聚合物的固有的共同缺点在于，在高盐浓度存在下(在海水中通常发生这种情况)其保水作用下降，而海水通常用于制备海上油井和气井中的水泥浆。对于二价阳离子如Mg2+和Ca2+的盐尤其如此。因此，长期以来，已经致力于提供保水容量稳定的新的分子或聚合物，尤其是提供在高盐浓度下、特别是在油气开采领域和深井中保水容量稳定的新的分子或聚合物。该目的通过独立权利要求中的特征实现。从属权利要求涉及优选的实施方案。现出人意料地发现，具有约5至12m0l%丙烯酸含量的2_丙烯酰胺_2_甲基丙烷磺酸、N，N- 二甲基丙烯酰胺和丙烯酸的三元共聚物就作为固井中的降失水剂的效果而言具有明显的优势。本专利技术提供一种，所述三元共聚物包含5-95mol %的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，5_95mol %的N，N- 二甲基丙烯酰胺以及5-12mol %的丙烯酸。所述三元共聚物优选包含8-12m0l%且更优选包含1-1lmol %的丙烯酸。尽管2-丙烯酰胺- 2-甲基丙烷磺酸与N，N- 二甲基丙烯酰胺的摩尔比不特别关键，但本专利技术的上下文中优选2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸与N，N- 二甲基丙烯酰胺的摩尔比在50:50至80:20之间，特别是在60:40至70:30之间。本专利技术的三元共聚物可适合地通过上述共聚单体的自由基共聚而制备。由于所述共聚单体的离子特性和亲水特性，共聚可适合地在水溶液中进行。2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸与丙烯酸可以完全或部分地以碱金属盐、碱土金属盐或其混合物的形式存在，特别是以Na盐、K盐、Mg盐和/或Ca盐的形式存在。这些盐可直接用于共聚。这些盐还可以仅在所形成的三元共聚物的后续中和中形成。用于将所述盐引入三元共聚物中的这两种路径可彼此单独地采用或彼此结合地采用。本专利技术的三元共聚物的分子量优选在500 000至4 000 000g/mol的范围内且特别是在I 000 000至2 000 000g/mol的范围内。在矿物油和天然气开采领域以及在深井中，如在开篇已提及的，用于固井的主要由水泥和水组成的水泥浆通过套管和井壁之间的环形空间泵送。目前，为实现这一目的，仍通常使用娃酸盐水泥(Portland cement)。因此,本专利技术的用途选优地特征在于,所述三元共聚物用作包含硅酸盐水泥的水泥浆中的降失水剂。由于本专利技术的三元共聚物的高耐盐性,这些三元共聚物可有利地用作包含海水或由海水制备的水泥浆中的降失水剂。在矿物油生产领域中，通常使用所谓的增重液(weighting fluid),这些通常由浓缩的碱金属和/或碱土金属的盐的水溶液构成。因此，在固井过程中，可至少部分地混合增重液和水泥浆。由于专利技术三元共聚物的高耐盐性，即使在这种水泥浆中，其作用也不会消失。总之，可表明，本专利技术的三元共聚物适合且有利地在地下矿物油和天然气矿藏的开发、开采和完井中以及深井中的固井中用作降失水剂，而且，鉴于现有技术，出人意料的是，本专利技术的三元共聚物尤其对于高盐浓度的耐受性是显著的。现通过以下实施例详细说明本专利技术。实施例1:在搅拌下，将2200g自来水和158g20% NaOH初始进料至带有钢搅拌器的玻璃反应器中。随后，边冷却边加入135g AMPS?，使温度不超过30°C。此后，混入95g DMAA和13.5g丙烯酸(相当于约10.6mol % )并在10ml自来水中洗漆。在下一步中，使本文档来自技高网...
【技术保护点】
三元共聚物作为固井中的降失水剂的用途，所述三元共聚物包含：5‑95mol％的2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙烷磺酸，5‑95mol％的N,N‑二甲基丙烯酰胺以及5‑12mol％的丙烯酸。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·赖歇贝奇克林科，M·沃尔法特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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