一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂及其制法和应用制造技术

本发明专利技术涉及固井领域的一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂及其制法和应用。所述一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂，其特征在于包含重量份计的以下组分：水100份，2

【技术实现步骤摘要】
一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂及其制法和应用


[0001]本专利技术涉及固井领域，更进一步地说，涉及一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂及其制法和应用。

技术介绍

[0002]随着国家油气勘探的进一步加快，深层页岩气的开发成为油气增储上产的重点，深层页岩气固井也是及其重要的一环，深层页岩气固井面临钻井液密度高，井下温度高等难题，所以对于水泥浆在高温下的性能提出更高要求。由于对高温下水泥石的强度有衰退的现象，所以磷铝酸盐水泥加硅粉的组合可以改善水泥石的抗高温强度衰退的性能。
[0003]在深层页岩油气开采的固井过程中使用的水泥中掺入一定量偏磷酸盐制成的磷铝酸盐水泥具有早强、高强的特点。大量的可溶性磷酸盐的加入加速了磷灰石的形成，在不加任何添加剂的条件下，磷铝酸盐水泥在70
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80℃、常压下的稠化时间仅为5
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8min，且10min时就会硬化。磷铝酸盐水泥所适用的缓凝剂亟待研究，尤其是对于深层页岩气固井工程中面对的问题，需要研发适合于深层页岩气固井用磷铝酸盐水泥的缓凝剂。

技术实现思路

[0004]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适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂。具体地说涉及一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂及其制法和应用。本申请所述制备方法简单，产物水溶性较好，适用于深层页岩气固井，可在120℃以下与其他油井水泥添加剂配合使用。
[0005]本专利技术目的之一是提供一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂，可包含重量份计的以下组分：
[0006]水，100重量份，
[0007]2‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸，40～80重量份，优选40～60重量份；
[0008]腐植酸钾，30～80重量份，优选30～50重量份；
[0009]木质素磺酸钙，30～80重量份，优选35～45重量份；
[0010]甲基丙烯酸，1～20重量份，优选1～10重量份；
[0011]丙烯腈，1～20重量份；优选1～10重量份；
[0012]丙烯酰胺，1～20重量份，优选1～10重量份；
[0013]乙烯吡咯烷酮，1～20重量份，优选1～10重量份。
[0014]本专利技术目的之二是提供所述的适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂的制备方法，可包括以下步骤：
[0015]将所述2
‑
丙烯酞胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、腐植酸钾、木质素磺酸钙、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸和丙烯腈在内的组分按所述用量溶解于水中，引发反应聚合即得。
[0016]具体地，
[0017]所述的适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂的制备方法，可包括以下步骤：
[0018](1)按所述用量将所述2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、腐植酸钾、木质素磺酸钙、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸和丙烯腈在内的组分溶解于水得到溶液，调节溶液pH值，加热；
[0019](2)通入氮气，加入引发剂，进行反应；
[0020](3)冷却至室温，得到所述磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂。
[0021]其中，
[0022]所述步骤(1)中，
[0023]所述溶解的温度可为20～25℃；和/或，
[0024]所述调节溶液pH值可为5～7；和/或，
[0025]所述加热为加热到50～80℃恒温水浴，同时保持0.5～3小时。
[0026]所述步骤(2)中，
[0027]所述反应的反应温度可为50～80℃，具体可为恒温水浴；反应时间可为2～5小时。
[0028]所述引发剂可包含氧化剂和还原剂；以所述水为100重量份计，所述氧化剂的用量可为0.1～1重量份；所述还原剂的用量可为0.1～1重量份；和/或，
[0029]所述氧化剂可选自过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种；所述还原剂可选自亚硫酸氢钠。
[0030]在具体实施中，
[0031]所述制备方法可包括以下步骤：
[0032](1)按所述用量将包含2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、腐植酸钾、木质素磺酸钙、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮和丙烯腈在内的组分放入反应器中搅拌溶解于水中，实验使用的水可为去离子水，在20～25℃条件下，然后调节溶液pH值等于5～7；再加热到50～80℃恒温水浴，同时保持0.5～3小时。
[0033](2)向反应器内通入氮气排除氧气，待反应器内水溶液的温度达到60℃，在搅拌状态下加入少量引发剂，恒温搅拌状态下反应2～5小时。
[0034](3)自然冷却至室温，得到具有一定粘度的水溶性较好的多元共聚的适用于磷铝酸盐水泥的缓凝剂。
[0035]本专利技术目的之三是提供本专利技术目的之二所述的制备方法制得的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂。
[0036]本专利技术目的之四是提供本专利技术目的之一所述的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂或者本专利技术目的之二所述的制备方法制得的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂的应用；所述应用的温度范围可为40～120℃。所述磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂具体还可应用于配制不同用途的水泥浆，具体用量可为水泥的0.1～10％重量。
[0037]本专利技术目的之五是提供一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥浆，可包含本专利技术目的之一所述的适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂或本专利技术目的之二所述制备方法制得的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂，具体可包含重量分数计的以下组分：
[0038]水泥100份，
[0039]所述磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂0.1～20份，优选0.1～10份，
[0040]降失水剂1～10份，优选1～6份，
[0041]硅粉0～60份，优选0～50份，
[0042]水30～60份，优选40～55份。
[0043]所述水泥可为油井水泥。
[0044]所述降失水剂可为AMPS型的降失水剂中的至少一种。
[0045]本专利技术的技术效果：
[0046]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本缓凝剂是一种针对磷铝酸盐水泥而合成的聚合物，通过枝接聚合物避免磷铝酸盐水泥中加入木质素磺酸钠缓凝剂而引起的水泥浆严重触变现象。2)解决了木质素磺酸钠对水泥浆硬化成为水泥石后水泥石抗压强度过低的问题。3)可以使用温度达到120℃。4)如与相配套的分散剂、降失水剂等一起配合使用，可配制出满足不同固井施工要求的的磷铝酸盐水泥浆。5)本缓凝剂化学性能稳定，加量没有敏感性，稠化曲线形态好。6)对磷铝酸盐水泥的其他性能无不利的影响，不会破坏水泥石的强度和发展。
[0047]本专利技术所述的适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂，适用于40～120℃，可适用于深层页岩气固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂，其特征在于包含重量份计的以下组分：水100份，2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸40
‑
80份，优选40～60份；腐植酸钾，30
‑
80份，优选30～50份；木质素磺酸钙，30
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80份，优选35～45份；甲基丙烯酸，1
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20份，优选1～10份；丙烯腈，1
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20份；优选1～10份；丙烯酰胺，1
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20份，优选1～10份；乙烯吡咯烷酮，1
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20份，优选1～10份。2.根据权利要求1所述的适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂，其特征在于包含重量份计的以下组分：水100份，2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸，40～60份；腐植酸钾，30～50份；木质素磺酸钙，35～45份；甲基丙烯酸，1～10份；丙烯腈，1～10份；丙烯酰胺，1～10份；乙烯吡咯烷酮，1～10份。3.根据权利要求1或2所述的适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将所述2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、腐植酸钾、木质素磺酸钙、甲基丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺和乙烯吡咯烷酮在内的组分按所述用量溶解于水中，引发反应聚合即得。4.根据权利要求3所述的适用于深层页岩气固井的磷铝酸盐水泥多元共聚缓凝剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)按所述用量将所述2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、腐植酸钾、木质素磺酸钙、丙烯酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司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：