用于制备缓凝剂的组合物以及缓凝剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制备缓凝剂的组合物以及由其制备的缓凝剂。本发明专利技术提供的用于制备缓凝剂的组合物包括水、稳定剂、衣康酸、丙烯酸、2

【技术实现步骤摘要】
用于制备缓凝剂的组合物以及缓凝剂


[0001]本专利技术涉及一种用于制备缓凝剂的组合物及缓凝剂。

技术介绍

[0002]为了满足固井施工的需要，控制水泥浆的凝结时间，需要在水泥浆中添加一定比例的缓凝剂，适应不同的井底温度的要求，缓凝剂通常分为低温、中温和高温缓凝剂，目前中温缓凝剂存在着：
①
中温缓凝剂产品匮乏且比较单一，通常都是把高温条件下性能比较好的缓凝剂拿过来用，高温具有优异性能的缓凝剂在中温下极易出现过缓凝的现象，导致水泥石早期强度发展困难；
②
中温缓凝剂对于不同的水泥适应性差，不同的水泥，缓凝剂的加量千差万别，且对水泥不同成分抑制水化能力弱，水化初期极易出现鼓包和起台阶现象；
③
一些钻探新区对井底循环温度无法精准取得，现有缓凝剂存在较强的加量敏感和温度敏感性，往往温度波动化5℃左右，水泥浆稠化时间就会发生很大变化，同时温差大也会影响低水泥浆强度发展，因此研制一款新型中温缓凝剂至关重要。
[0003]对于中温缓凝剂的研发，主要有两种思路：一种是通过化学合成的方法，Brothers等开发了AMPS/AA二元共聚缓凝剂，适用温度66-118℃，稠化时间易于调节。斯伦贝谢公司的AccuSET缓凝剂，是一种可以满足长封固段、大温差固井的缓凝剂，它对温度不敏感，快凝，通用性好，但其适用温度为49-121℃，但合成类缓凝剂工业化应用困难，反应物容易出现爆聚或者不聚的情况。另一种是将具有缓凝作用的单体进行复配，哈里伯顿HR-800是一种非木质素水泥固体缓凝剂，能在20-105℃的温度下延缓水泥。这种缓凝剂色白，为环境友好型，并且与现有的API水泥添加剂相容性好，且对不同级别的水泥具有很强的适应性，但影响水泥石的强度的发展。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种新型油井水泥浆缓凝剂，其在制备过程中采用复配和化学合成相结合的方法，适用温度范围：60-130℃，能够解决中温缓凝剂耐温能力差、加量没有线性关系、影响水泥石强度的发展和中试工业化困难的问题。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种用于制备缓凝剂的组合物，其包括水、稳定剂、衣康酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、硅烷偶联剂、碱性物质和引发剂。
[0006]根据本专利技术的一些实施方式，所述组合物包括水100重量份、稳定剂0.1-1重量份、衣康酸3-8重量份、丙烯酸3-8重量份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20-38重量份、硅烷偶联剂1-5重量份、碱性物质4-6重量份和引发剂10-15重量份。
[0007]根据本专利技术的一些实施方式，所述稳定剂选自白炭黑。
[0008]根据本专利技术的一些实施方式，所述稳定剂选自亲水白炭黑。
[0009]根据本专利技术的优选实施方式，所述亲水白炭黑的比表面积为100-1000m2/g。
[0010]根据本专利技术的优选实施方式，所述亲水白炭黑的比表面积为100-500m2/g。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的至少
一种。
[0012]根据本专利技术的优选实施方式，所述硅烷偶联剂为KH550。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱性物质选自氢氧化钠。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述引发剂选自过硫酸钠。
[0015]本专利技术的第二方面提供了一种缓凝剂，其由根据第一方面所述的组合物作为原料制备得到。
[0016]根据本专利技术提供的缓凝剂耐温能力好，能满足60-130℃的要求；并且缓凝剂的加量线性关系好，不影响水泥石强度，和油井水泥其他外加剂相容性好。
[0017]本专利技术的第三方面提供了一种根据第一方面所述的缓凝剂的制备方法，其包括：
[0018]步骤S1：依次将衣康酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、硅烷偶联剂加入含有稳定剂的水中，得到第一混合液；
[0019]步骤S2：将所述第一混合液与所述碱性物质混合，得到第二混合液；
[0020]步骤S3：在所述第二混合液中加入引发剂，进行反应，得到所述缓凝剂。
[0021]根据本专利技术的优选实施方式，步骤S1中，将衣康酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、硅烷偶联剂依次加入含有稳定剂的水中，得到第一混合液。此处，“依次加入”是指衣康酸溶于水之后，再将丙烯酸溶解之后，再将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶解之后，再将硅烷偶联剂溶解。本专利技术的专利技术人经研究发现，将衣康酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、硅烷偶联剂依次加入含有稳定剂的水中相比于将这些组分同时加入含有稳定剂的水中，所制备得到的缓凝剂的效果更好。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中，所述含有稳定剂的水的温度为40-50℃，例如45℃。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S2中，所述混合的温度为65-75℃。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S2中，所述混合的时间为20-60min。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S3中，所述反应的时间为65-75℃。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S3中，所述反应的时间为2-10小时，优选为3-5小时。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S2中，所述第二混合液的pH为6.5-7.5。本专利技术的专利技术人经研究发现，将第二混合液的pH在6.5-7.5范围内所制备得到的缓凝剂的效果更好。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述制备方法中，以重量份计，水100重量份、稳定剂0.1-1重量份、衣康酸3-8重量份、丙烯酸3-8重量份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20-38重量份、硅烷偶联剂1-5重量份、碱性物质4-6重量份和引发剂10-15重量份。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述稳定剂选自白炭黑。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述稳定剂选自亲水白炭黑。
[0031]根据本专利技术的优选实施方式，所述亲水白炭黑的比表面积为100-1000m2/g。
[0032]根据本专利技术的优选实施方式，所述亲水白炭黑的比表面积为100-500m2/g。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的至少一种。
[0034]根据本专利技术的优选实施方式，所述硅烷偶联剂为KH550。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱性物质选自氢氧化钠。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述引发剂选自过硫酸钠。
[0037]根据本专利技术提供的缓凝剂耐温能力好，能满足60-130℃的要求；并且缓凝剂的加量线性关系好，不影响水泥石强度，和油井水泥其他外加剂相容性好。
[0038]本专利技术的第四方面提供了一种油井水泥浆体系，其包括水泥、硅粉、降失水剂、水以及第二方面所述的缓凝剂或第三方面所述的制备方法得到的缓凝剂。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备缓凝剂的组合物，其包括水、稳定剂、衣康酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、硅烷偶联剂、碱性物质和引发剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物包括水100重量份、稳定剂0.1-1重量份、衣康酸3-8重量份、丙烯酸3-8重量份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20-38重量份、硅烷偶联剂1-5重量份、碱性物质4-6重量份和引发剂10-15重量份。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述稳定剂选自白炭黑，优选选自亲水白炭黑，更优选地，所述亲水白炭黑的比表面积为100-1000m2/g，优选为100-500m2/g；和/或所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的至少一种；和/或所述碱性物质选自氢氧化钠；和/或所述引发剂选自过硫酸钠。4.一种缓凝剂，其由根据权利要求1-3中任一项所述的组合物作为原料制备得到。5.一种根据权利要求4所述的缓凝剂的制备方法，其包括：步骤S1：将衣康酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、硅烷偶联剂加入含有稳定剂的水中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建，赵向阳，魏浩光，苗霞，穆海朋，陶谦，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：