一种疏水絮凝剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及油气田化学助剂领域的一种疏水絮凝剂及其制备方法和应用。所述疏水絮凝剂，包含无机物粉末和有机物粉末的混合物；所述无机物粉末的重量为有机物粉末重量的25～50％；所述无机物粉末和有机物粉末的平均粒径均为100～500目；本发明专利技术所公开的疏水絮凝剂具有优异的性能，以其为关键处理剂配制的水泥浆具有优异的抗水分散特性，初始稠度低于30Bc，满足现场泵注需求，水泥浆在80～160℃情况下的稠化时间在3～6h可调，没有明显的缓凝作用，对稠化时间、对水泥石强度没有不利影响，满足石油钻井中深井水层堵漏技术要求。石油钻井中深井水层堵漏技术要求。石油钻井中深井水层堵漏技术要求。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水絮凝剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及油气田化学助剂领域，更进一步说，涉及一种疏水絮凝剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]据统计，全世界井漏发生率约占总井数的百分之二十到百分之二十五，全球石油行业中每年因为井漏而耗费的资金高达数十亿美元；井漏不仅浪费大量钻井时间，损失大量材料和钻井液，而且还可能引起井喷、井塌、卡钻等一系列复杂事故，甚至可能导致整个井眼报废，造成重大经济损失。而其中因含水漏失层漏失、地下水层暗河漏失造成的恶性井漏，一直是个世界级难题。
[0003]含水漏层通常与地下潜流或暗河连通，地下水十分活跃，所发生的井漏漏速快、漏失量大，往往很难处理。因为堵漏浆液一般为水基体系，与水的亲和度好，当堵漏浆进入地层时不可避免的与水相混，堵漏浆则很容易被稀释或者随水流运移，直接结果是：
⑴
冲稀使堵漏浆粘度下降，堵漏材料浓度降低，在压力作用下容易流走，难以滞留堆集在漏层内的入口附近；
⑵
对于固结堵漏浆来说，堵漏液冲稀后难以凝结固化，或凝结强度大大降低，难以支撑泥浆的破坏作用，从而使堵漏失败。(3)如果地层水有流动水，在水流的作用下，堵漏浆将很快被地层水带走，形成不了封堵墙，导致堵漏失败。含水地层，尤其是含流动水地层的堵漏一直未得到很好的解决。
[0004]西南石油大学曾用智能凝胶与水泥浆配合使用，取得了一定的成功案例，其主要特点是使用ZND系列智能凝胶的高粘度和不易被水冲稀的特性，把水泥浆与地层水隔绝开，不影响水泥浆的正常稠化与固结，但是由于地层裂缝通道和地层水的复杂多变特性，当ZND凝胶不能完全阻隔地层水和水泥浆接触时，堵漏极易失败。
[0005]建筑混凝土行业水下作业现场常使用水下不分散水泥或水下不分散混凝土进行施工，其能够在水中直接浇筑，不易发生分散和离析，保证浇筑混凝土的质量和强度，其核心是在普通混凝土中添加一种水溶性高分子化合物，一般称为絮凝剂，利用其长链高分子相互吸引、交叉，形成具有较强吸附能力的网状结构，把水泥颗粒吸附在一起，即使遇水冲释也能很好保持黏聚状态，从而具有水下不分散效果。由于常规的水不分散剂在高温情况下效能大幅度降低，目前混凝土行业的水下不分散混凝土技术还没有应用到石油井下的堵漏作业中。
[0006]絮凝剂是水下不分散混凝土的核心成分，也是水下不分散混凝土研究的热点。1983年中国石油科学技术研究院和锡伯公司展开合作，经过四年的研究于1987年研制出丙烯系的UWB
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I型水下不分散混凝土絮凝剂，成为继德国和日本之后第三个成功开发水下不分散混凝土技术的国家。2003年中国石油工程技术研究院在UWB
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1及SCR型絮凝剂的基础上，结合国内外先进的技术，研发出UWB
‑
II型絮凝剂。这种絮凝剂以水溶性糖类高分子聚合物为主要成分，混凝土流化剂和调凝剂为辅助成分，新絮凝剂基本解决了UWB
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I型絮凝剂相容性差、需水量异常增大等问题。
[0007]水下不分散混凝土絮凝剂主要有三种类型：纤维素类、聚丙烯酰胺类、多聚糖类。常见的纤维素有甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素；常见的多聚糖有壳聚糖、韦兰胶、黄原胶。在水下不分散混凝土应用初期，多用纤维素类和聚丙烯酰胺类絮凝剂，因为聚丙烯酰胺价格相对低廉，所以应用更为广泛。但是采用聚丙烯酰胺拌制混凝土时粘性较大，对搅拌设备动力要求较高，还常常粘在搅拌机和罐车中难以清洗，而且搅拌时间比较久、坍落度损失快，水下浇筑时粘聚性下降较多造成水陆强度比较低难以保证施工质量。UWB
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II型絮凝剂彻底解决了聚丙烯酰胺类絮凝剂的缺陷，成为当下施工中使用最多的絮凝剂。但是多数絮凝剂是面向常温或低温下的水泥混凝土设计的，对于石油工业钻井堵漏中常遇到的井下水层情况，所面对的是中高温地层，地层水矿化度更高，部分还是饱和盐水，对水泥类堵漏材料提出来更高的要求。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种具有优异抗水分散特性的疏水絮凝剂。具体地说涉及一种疏水絮凝剂及其制备方法和应用，以解决目前的以解决目前的抗分散絮凝剂不能满足油井水泥在水层堵漏的技术需求的问题，克服现有处理剂配制的不分散水泥浆高温下抗水分散性不足，流动度较差，稠化时间延长，固结体因浆体被水分散稀释造成强度损失等问题。
[0009]本专利技术目的之一是提供一种疏水絮凝剂，其包含无机物粉末和有机物粉末的混合物；
[0010]所述无机物粉末的重量可为有机物粉末重量的25～50％，优选为30～40％；
[0011]优选地，所述无机物粉末和有机物粉末的平均粒径均为100～500目，优选为200～400目；更优选为200～300目；
[0012]优选地，所述无机物粉末可选自碳酸钙、粉煤灰、膨润土或二氧化硅中的至少一种，更优选为碳酸钙和二氧化硅中的至少一种；
[0013]所述有机物粉末来自有机聚合物；所述的有机聚合物是采用N
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乙烯基酰胺类单体、丙烯酰胺类单体、含乙烯基的磺酸单体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酸酯类单体在内的组分在高分子聚合物溶液中单体聚合反应得到；具体地，所述有机聚合物可由包含重量百分比计的以下组分聚合而得：
[0014]N
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乙烯基酰胺类单体5～40％，优选7～30％；
[0015]丙烯酰胺类单体4～30％，优选4～20％；
[0016]含乙烯基的磺酸单体40～85％，优选50～70％；
[0017]丙烯酸类单体2～20％，优选2～10％；
[0018]甲基丙烯酸酯类单体1～30％，优选10～25％。
[0019]其中，
[0020]所述N
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乙烯基酰胺类单体具体可选自N
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乙烯基甲酰胺、N
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乙烯基乙酰胺或N
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甲基
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N
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乙烯基乙酰胺中的至少一种。所述N
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乙烯基酰胺类单体可用于提高聚合反应物的抗温抗盐性。
[0021]所述丙烯酰胺类单体可选自丙烯酰胺、N,N
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二甲基丙烯酰或N,N
‑
二乙基丙烯酰胺中的至少一种。
[0022]所述含乙烯基的磺酸单体可选自2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸或2
‑
丙烯酰氧基
‑2‑
甲基丙磺酸中的至少一种。所述含乙烯基的磺酸单体可用于增加抗温抗盐性。
[0023]所述丙烯酸类单体可选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种。所述丙烯酸类单体可用于增加水溶性。
[0024]所述甲基丙烯酸酯类单体可选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯中的至少一种。所述甲基丙烯酸酯类单体可用于增加胶束聚合分子量。
[0025]所述的疏水絮凝剂可使配制的水泥浆具有优异的抗水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水絮凝剂，包含无机物粉末和有机物粉末的混合物；所述无机物粉末的重量为有机物粉末重量的25～50％，优选为30～40％；优选地，所述无机物粉末和有机物粉末的平均粒径均为100～500目，优选为200～400目；优选地，所述无机物粉末选自碳酸钙、粉煤灰、膨润土或二氧化硅中的至少一种，更优选为碳酸钙和二氧化硅中的至少一种；所述有机物粉末来自有机聚合物；所述有机聚合物由包含重量百分比计的以下组分聚合而得：N
‑
乙烯基酰胺类单体5～40％，优选7～30％；丙烯酰胺类单体4～30％，优选4～20％；含乙烯基的磺酸单体40～85％，优选50～70％；丙烯酸类单体2～20％，优选2～10％；甲基丙烯酸酯类单体1～30％，优选10～25％。2.根据权利要求1所述的疏水絮凝剂，其特征在于：所述的N
‑
乙烯基酰胺类单体选自N
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乙烯基甲酰胺、N
‑
乙烯基乙酰胺或N
‑
甲基
‑
N
‑
乙烯基乙酰胺中的至少一种；和/或，所述的丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基丙烯酰或N,N
‑
二乙基丙烯酰胺中的至少一种。3.根据权利要求1所述的疏水絮凝剂，其特征在于：所述的含乙烯基的磺酸单体选自2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸或2
‑
丙烯酰氧基
‑2‑
甲基丙磺酸中的至少一种；和/或，所述的丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种；和/或，所述的甲基丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯中的至少一种。4.根据权利要求1～3之任一项所述的疏水絮凝剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将所述有机聚合物与无机物球磨制得所述疏水絮凝剂；优选在球磨前，将所述有机聚合物干燥粉碎，得到有机物颗粒，再将有机物颗粒与无机物球磨制得所述疏水絮凝剂；其中，优选所述干燥温度为70℃～120℃。5.根据权利要求4所述的疏水絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述有机聚合物的制备方法包括以下步骤：将包含所述N
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乙烯基酰胺类单体、丙烯酰胺类单体、含乙烯基的磺酸单体、丙烯酸类单体、甲基丙烯酸酯类单体在内的组分在高分子材料溶液中经自由基聚合而得。6.根据权利要求5所述的疏水絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述有机聚合物的制备方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋碧涛，李大奇，刘金华，李凡，张凤英，王西江，张杜杰，陈曾伟，蒲时，
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：