一种减阻剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种减阻剂、制备方法及其应用，属于固井技术领域。所述减阻剂由不饱和磺酸单体、不饱和酯单体、甲基丙烯酸单体、含有饱和基团的聚乙二醇单体、以及含有不饱和基团的聚乙二醇单体聚合而得到，所述减阻剂的重均分子量为20000～120000。本发明专利技术通过单体聚合得到的减阻剂的分子结构呈梳型，其主链上带有羧酸基(‑COOH)、磺酸基(‑SO3H)等活性基团，可有效锚固于水泥颗粒表面，同时侧链以聚乙二醇类大分子单体在水泥表面构成溶剂化层，并可形成网状结构，梳型柔性吸附于水泥颗粒表面，空间位阻效应明显，并控制减阻剂的重均分子量在20000～120000之间，能有效分散含盐、高密度水泥浆体系，利于提高流变性能。

【技术实现步骤摘要】
一种减阻剂、制备方法及其应用
本专利技术涉及固井
，特别涉及一种减阻剂、制备方法及其应用。
技术介绍
目前在我国的塔里木、新疆、玉门等油田，伊拉克的哈法亚、米桑等油田，哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田，土库曼斯坦的阿姆河右岸气田等油田都钻遇了高压盐水层或大段盐膏层，由于盐下油田的特殊性，其地层压力较大，盐的蠕变、运动在固井时会产生一定的影响，并且由于氯化钠(盐)是一种强电解质，能够使水泥浆产生促凝、闪凝和超缓凝等不良现象，因此固井时须采用含盐、高密度泥浆体系，通常会在该体系中加入减阻剂来改善含盐、高密度水泥浆的流变性能。现有的减阻剂有醛酮缩聚物、聚萘磺酸盐或者聚羧酸减阻剂等，其中，醛酮缩聚物的分散能力较差；聚萘磺酸盐的分散能力较强，但其分散保持性较差；聚羧酸减阻剂具有一定的分散性和分散保持性，但聚羧酸减阻剂中的羧酸含量较高、缓凝性较强。因此，如何提高减阻剂的分散能力、提高其流变性能，并且如何通过减阻剂有效消除盐对水泥浆的不利影响是本领域研究人员关注的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术分散能力、流变性能低的问题，本专利技术实施例提供了一种减阻剂、制备方法及其应用。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种减阻剂，所述减阻剂由不饱和磺酸单体、不饱和酯单体、甲基丙烯酸单体、含有饱和基团的聚乙二醇单体、以及含有不饱和基团的聚乙二醇单体聚合而得到，所述减阻剂的重均分子量为20000～120000。具体地，所述不饱和磺酸单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体。具体地，所述不饱和磺酸单体的质量占单体总质量的10～60％，优选为15～30％。具体地，所述不饱和酯单体为甲基丙烯酸丁酯单体。具体地，所述不饱和酯单体的质量占单体总质量的1～20％，优选为5～10％。具体地，所述甲基丙烯酸单体的质量占单体总质量的1～15％，优选为5～10％。具体地，所述含有饱和基团的聚乙二醇单体为甲氧基聚乙二醇单体。具体地，所述含有饱和基团的聚乙二醇单体的质量占单体总质量的10～30％，优选为15～25％。优选地，所述甲氧基聚乙二醇单体的重均分子量为600～2000。具体地，所述含有不饱和基团的聚乙二醇单体为烯丙基聚乙二醇单体。具体地，所述含有不饱和基团的聚乙二醇单体的质量占单体总质量的20～70％，优选为30～60％。优选地，所述烯丙基聚乙二醇单体的重均分子量为1500～2500。第二方面，提供一种减阻剂的制备方法，所述方法包括：依次加入质量分数为10～60％的不饱和磺酸单体、质量分数为1～20％的不饱和酯单体、质量分数为1～15％的甲基丙烯酸单体、质量分数为10～30％的含有饱和基团的聚乙二醇单体、质量分数为20～70％的含有不饱和基团的聚乙二醇单体于水中(以单体总质量为100％计算)，搅拌至溶解，调节pH为1～9，将体系置于25℃恒温水浴搅拌半小时后升温至55～95℃，加入引发剂反应2～12小时。具体地，所述方法包括：依次加入质量分数为10～60％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体、质量分数为1～20％的甲基丙烯酸丁酯单体、质量分数为1～15％的甲基丙烯酸单体、质量分数为10～30％的甲氧基聚乙二醇单体、质量分数为20～70％的烯丙基聚乙二醇单体于水中(以单体总质量为100％计算)，搅拌至溶解，调节pH为1～9，将体系置于25℃恒温水浴搅拌半小时后升温至55～95℃，加入引发剂反应2～12小时。优选地，所述调节pH为1～9为通过加入氢氧化钠调节pH为1～9，优选为加入氢氧化钠调节pH为2～7。优选地，所述引发剂为过硫酸铵，优选地，所述引发剂的加入量为单体总质量的0.1～1％，优选为0.25％。第三方面，提供一种减阻剂在固井用水泥浆中的应用。第四方面，提供一种减阻剂在含盐、高密度水泥浆中的应用。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过上述单体聚合得到的减阻剂的分子结构呈梳型，其主链上带有羧酸基(-COOH)、磺酸基(-SO3H)等活性基团，可有效锚固于水泥颗粒表面，同时侧链以聚乙二醇类大分子单体在水泥表面构成溶剂化层，并可形成网状结构，梳型柔性吸附于水泥颗粒表面，空间位阻效应明显，结合主链阴离子间产生的静电斥力同时发挥作用，形成立体斥力效应较大，提高了减阻剂的分散能力和流变性能；然后加入抗盐单体，不饱和磺酸单体，利用其磺酸基团提高抗盐性；最后控制减阻剂的重均分子量在20000～120000之间，能有效分散含盐、高密度水泥浆体系，利于提高流变性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例10得到的稠化曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。第一方面，提供了一种减阻剂，所述减阻剂由不饱和磺酸单体、不饱和酯单体、甲基丙烯酸单体、含有饱和基团的聚乙二醇单体、以及含有不饱和基团的聚乙二醇单体聚合而得到，所述减阻剂的重均分子量为20000～120000。通过上述单体聚合得到的减阻剂的分子结构呈梳型，其主链上带有羧酸基(-COOH)、磺酸基(-SO3H)等活性基团，可有效锚固于水泥颗粒表面，同时侧链以聚乙二醇类大分子单体在水泥表面构成溶剂化层，并可形成网状结构，梳型柔性吸附于水泥颗粒表面，空间位阻效应明显，结合主链阴离子间产生的静电斥力同时发挥作用，形成立体斥力效应较大，提高了减阻剂的分散能力和流变性能；然后加入抗盐单体，不饱和磺酸单体，利用其磺酸基团提高抗盐性；最后控制减阻剂的重均分子量在20000～120000之间，能有效分散含盐、高密度水泥浆体系，利于提高流变性能。具体地，所述不饱和磺酸单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体。具体地，所述不饱和磺酸单体的质量占单体总质量的10～60％，优选为15～30％。具体地，所述不饱和酯单体为甲基丙烯酸丁酯单体。具体地，所述不饱和酯单体的质量占单体总质量的1～20％，优选为5～10％。具体地，甲基丙烯酸单体中由于羧酸基(-COOH)具有较强的缓凝性，缓凝性是指延缓水泥凝结，采用甲基丙烯酸来降低其聚合效率，减少主链羧酸基(-COOH)含量，从而降低其缓凝性；同时考虑到本专利技术提供的减阻剂可应用于高密度水泥浆，高密度水泥浆多使用于高温高压环境，需要较长的稠化时间，而高温下水泥浆稠化时间本身大幅缩短，为延长期稠化时间加入甲基丙烯酸，其在高温下水解产生羧酸基团利于延长稠化时间。具体地，所述甲基丙烯酸单体的质量占单体总质量的1～15％，优选为5～10％。具体地，所述含有饱和基团的聚乙二醇单体为甲氧基聚乙二醇单体。甲氧基聚乙二醇本身具有分散性，在其存在下发生聚合反应时可得到半互穿型聚合物网络，能有效锚固高密度加重材料，从而促进水泥浆体系的均一性和稳定性，提高流变性。具体地，所述含有饱和基团的聚乙二醇单体的质量占单体总质量的10～30％，优选为15～25％。优选地，所述甲氧基聚乙二醇单体的重均分子量为600～2000。具体地，所述含有不饱和基团的聚乙二醇单体为烯丙基聚乙二醇单体。具体地，所述含有不饱和基团的聚乙二醇单体的质量占单体总本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减阻剂，其特征在于，所述减阻剂由不饱和磺酸单体、不饱和酯单体、甲基丙烯酸单体、含有饱和基团的聚乙二醇单体、以及含有不饱和基团的聚乙二醇单体聚合而得到，所述减阻剂的重均分子量为20000～120000。

【技术特征摘要】
1.一种减阻剂，其特征在于，所述减阻剂由不饱和磺酸单体、不饱和酯单体、甲基丙烯酸单体、含有饱和基团的聚乙二醇单体、以及含有不饱和基团的聚乙二醇单体聚合而得到，所述减阻剂的重均分子量为20000～120000。2.根据权利要求1所述的减阻剂，其特征在于，所述不饱和磺酸单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体。3.根据权利要求2所述的减阻剂，其特征在于，所述不饱和磺酸单体的质量占单体总质量的10～60％。4.根据权利要求1所述的减阻剂，其特征在于，所述不饱和酯单体为甲基丙烯酸丁酯单体。5.根据权利要求4所述的减阻剂，其特征在于，所述不饱和酯单体的质量占单体总质量的1～20％。6.根据权利要求1所述的减阻剂，其特征在于，所述甲基丙烯酸单体的质量占单体总质量的1～15％。7.根据权利要求1所述的减阻剂，其特征在于，所述含有饱和基团的聚乙二醇单体为甲氧基聚乙二醇单体。8.根据权利要求7所述的减阻剂，其特征在于，所述含有饱和基团的聚乙二醇单体的质量占单体总质量的10～30％。9.根据权利要求7所述的减阻剂，其特征在于，所述甲氧基聚乙二醇单体的重均分子量为600～2000。10.根据权利要求1所述的减阻剂，其特征在于，所述含有不饱和基团的聚乙二醇单体为烯丙基聚乙二醇单体。11.根据权利要求10所述的减阻剂，其特征在于，所述含有不饱和基团的聚乙二醇单体的质量占单体总质量的20～70％。12.根据权利要求10所述的减阻剂，其特征在于，所述烯丙基聚乙二醇单体的重均分子量为1500～2500。13.一种权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛海鹏，邹建龙，曾建国，孙富全，王建瑶，刘爱萍，赵宝辉，李鹏晓，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团海洋工程有限公司，天津中油渤星工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11