一种水泥浆缓凝剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种水泥浆缓凝剂及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：向原料液加入引发剂后，升温至60

【技术实现步骤摘要】
一种水泥浆缓凝剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种水泥浆缓凝剂及其制备方法和应用，属于油田化学领域。

技术介绍

[0002]固井是钻井过程中的重要作业。进行固井作业时，先向井内下入套管，再向井壁和套管之间的环形空间注入水泥浆。水泥浆主要起两方面作用：一是对套管起到支撑和保护，二是在井下环隙中硬化后形成不渗透水泥环，可以阻止不同层位的流体互窜。当前，油气勘探开发逐渐向深层、超深层油气资源勘探方向转变。通常情况下，井下温度和压力与井深正相关，因此，深井、超深井固井需要有耐高温的水泥浆体系相配套。
[0003]在水泥浆体系中，缓凝剂起着至关重要的作用。缓凝剂可以降低黏度，延缓水泥浆在环缝内稠化的速度，延长可泵送时间，有利于水泥浆更均匀地分布于井壁和套管之间形成高强度的不渗透水泥环，有效起到层间隔封作用。公开号为CN115368506A的中国专利文件公开了一种耐高温两性离子共聚物缓凝剂及其制备方法述缓凝剂由阴离子功能单体、阳离子功能单体、耐温单体和耐盐单体制成，实验证明该缓凝剂能在150℃温度以下起到降低水泥浆黏度，延缓水泥浆在环缝内稠化速度的效果。然而，在包括稠油热采等在内的特殊采集环境中，由于在开采寿命周期范围内需要在高于150℃的条件下进行多次高温高压蒸汽吞吐作业，而现阶段的缓凝剂显然无法适用于这种高温高压的苛刻环境中。
[0004]因此，有必要对耐受更高温度的固井水泥浆缓凝剂进行进一步研究，以解决现有技术缓凝剂在高温条件下易性能衰退的问题，并在此基础上，开发适用于高温固井的水泥浆体系。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种水泥浆缓凝剂的制备方法，通过该制备方法得到的缓凝剂不仅有助于提升水泥浆的高温稳定性，还能够延长水泥浆的稠化时间，因此有利于实现高温深层、超深层油气的高效开采。
[0006]本专利技术还提供一种水泥浆缓凝剂，该缓凝剂按照上述制备得到，因此其高温稳定性以及超长稠化时间的特点有助于应对开采条件更为苛刻的高温油气井。
[0007]本专利技术还提供一种水泥浆，该水泥浆包括上述缓凝剂，因此具有耐高温以及稠化时间长的特点。
[0008]本专利技术提供一种水泥浆缓凝剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]向原料液加入引发剂后，升温至60
‑
70℃引发聚合反应，得到所述缓凝剂；
[0010]其中所述原料液包括苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、去离子水，且所述原料液的pH值是6
‑
7。
[0011]如上所述的制备方法，其中，所述苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸质量比为(6
‑
7)：(6
‑
7)：(3
‑
5)：(1
‑
3)：(1
‑
3)；
[0012]如上所述的制备方法，其中，所述苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸的总质量占原料液总质量的22％
‑
25％；
[0013]如上所述的制备方法，其中，所述有机磷阻垢剂为烯丙基膦酸、羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸及其盐类中的一种或多种；
[0014]如上所述的制备方法，其中，所述(甲基)丙烯酸羟基酯为丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯、(甲基)丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯；和/或，所述不饱和二元酸为衣康酸、丁烯二酸中的一种或多种；
[0015]如上所述的制备方法，其中，引发剂的质量为苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸总质量的3％
‑
4％；
[0016]如上所述的制备方法，其中，所述聚合反应的时间为4
‑
5h；
[0017]如上所述的缓凝剂，该缓凝剂是按照上述任一所述的制备方法制得；
[0018]如上所述的缓凝剂，其中，其粒径小于0.3mm；
[0019]本专利技术还提供一种水泥浆缓凝剂，按照上述任意项所述的方法制备得到。本专利技术还提供一种水泥浆，包括上述任意项所述的水泥浆缓凝剂。
[0020]本专利技术提供的水泥浆缓凝剂的制备方法，通过选择合适的原料并在适宜的条件下进行聚合反应，能够得到高温稳定性好且稠化时间长的缓凝剂，具体地，其在200℃下，进一步地，在220℃环境下，依旧能够稳定存在不发生沉降，并且至少在240min内能够保持低黏状态而不发生稠化。因此，本专利技术制备方法得到的缓凝剂即使在更为苛刻的油气待开采环境中，例如深井或超深井的采气环境或者稠油开采环境中，依旧能够实现较高的开采效率。
附图说明
[0021]图1为本专利技术包含实施例1的水泥浆缓凝剂的水泥浆的稠化曲线。
具体实施方式
[0022]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的方案，下面对本专利技术作进一步地详细说明。以下所列举具体实施方式只是对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本专利技术，并非限定本专利技术的范围。基于本专利技术实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术第一方面提供一种水泥浆缓凝剂的制备方法，包括如下步骤：
[0024]向原料液加入引发剂后，升温至60
‑
70℃引发聚合反应，得到所述缓凝剂；
[0025]其中所述原料液包括苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、去离子水，且所述原料液的pH值是6
‑
7。
[0026]在聚合反应发生之前需要制备原料液。本专利技术不限定各个原料的添加顺序，示例性地，可以将苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸这些非水原料按照任意顺序添加入去离子水中，也可以将至少两种非水原料混合后再与其他非水原料共同或者依次添加入去离子水。在该原料彼此混合的过程中，只要确保在非水原料在去离子水均匀分散即可。
[0027]在完成上述非水原料和去离子水的混合后，可以根据当前混合体系的pH值而选择合适的pH调节剂对混合体系的pH值进行调节，使混合体系的pH值为6～7。具体地，各个原料之间的不同比例可能会导致混合体系的pH值不同，因此，当混合体系的pH值为酸性时，可以
通过选择碱性pH值调节剂使其pH值为6～7，碱性pH调节剂例如可以是碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾或其它碱性物质中的至少一种。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥浆缓凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向原料液加入引发剂后，升温至60
‑
70℃引发聚合反应，得到所述缓凝剂；其中所述原料液包括苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、去离子水，且所述原料液的pH值是6
‑
7。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸质量比为(6
‑
7)：(6
‑
7)：(3
‑
5)：(1
‑
3)：(1
‑
3)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述苯乙烯磺酸盐、有机磷阻垢剂、(甲基)丙烯酸羟基酯、不饱和二元酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸的总质量占原料液总质量的22％
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝玉，李连江，魏继军，马志贺，尹学源，王国涛，陈凯，张莉，罗鑫虎，李进，徐佩莹，廖志昊，杜甫，刘存鹏，马艳征，王玉珏，郑亚杰，谢志伟，赵亮，陈林，
申请(专利权)人：中国石油集团长城钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：