一种油井水泥用耐高温抗水侵材料及其制备方法技术

本申请公开了一种油井水泥用耐高温抗水侵材料，以水为溶剂，以偶氮二异丁脒盐酸盐为引发剂，以丙烯酸钠、丙烯酰胺、2

【技术实现步骤摘要】
一种油井水泥用耐高温抗水侵材料及其制备方法


[0001]本申请涉及油井
，尤其涉及一种油井水泥用耐高温抗水侵材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国大部分路上油田均已进入高含水开发后期，新开发的油藏也大多采用早期注水开发方式保持地层产能。注水开发的老油田，为了提高开发效果和最终采收率而对油田进行加密调整钻井，使得调整井钻井数量一直呈增加趋势，并且由于长期的注水开采，地层压力变得非常复杂，地层中含水量增多，使得注水区块调整井固井普遍存在水侵、水窜而导致固井质量较差的现象。例如大港油田注水区块，注水压力高，井涌水侵频出，地层流体以“溶解迁移”的方式破坏水泥环的结构和胶结质量，造成部分层位无水泥显示，比气侵所造成的危害更为严重。作为大港油田重点开发区块的孔南地区，储层水窜、水侵尤为严重，地层水对水泥浆的污染影响着水泥石的抗压强度和胶结质量，降低了固井质量的合格率和优质率。此外，凝析气田开发过程水侵规律十分普遍，水侵的发生对气藏生产影响较大，降低气井产能，进而影响整个气藏的开发效益。英买力气田群位于塔里木盆地塔北隆起，新疆阿克苏新和县境内，英买力气田群投产5年来，见水气井日益增多，见水井占总井数38％，多口初期高产井因含水过高而进行了停产，水侵现象十分严重；另一方面，气井见水后递减迅速，见水井产量年平均递减约8％，水侵极大程度上危害了英买力气藏经济效益。
[0003]水侵、水窜的原因主要有两点：(1)井底压力不平衡：水泥浆密度设计不合理，静液柱压力小于地层水压力，以及水泥浆处于候凝阶段时，浆体的静胶凝强度逐渐增大，开始出现失重，都会引起地层压力不平衡。固井时，高压地层流体易向“失重”状态中的水泥浆中窜流，甚至波及至一界面，地层压力越高，侵窜程度往往越大。(2)地层水对水泥浆的侵蚀：地层流体进入环空，水泥浆会被稀释，水泥浆水灰比变大，水泥浆密度变低，凝结时间延长，最终会导致水泥浆不能正常凝固甚至不凝固，而在高含水压力扰动地层，由于层间压差的存在，地层流体十分活跃，地层流体长时间的侵入会导致水泥浆固相颗粒被分散、运移，从而形成大段窜槽甚至于大段水泥浆全部被溶解迁移，直接形成空套管，这是水窜区别于气窜的难点和关键所在。
[0004]目前，针对水侵水窜的问题，已开发有膨胀剂、早强剂、降失水剂等外加剂使水泥浆拥有低滤失、高早强、双膨胀(塑性体膨胀和硬化体膨胀)、零析水、短过渡时间等特性，形成了低滤失双膨胀水泥浆体系、胶乳水泥浆体系、锁水防窜水泥浆体系以及综合防窜水泥浆体系，这些体系主要从改善体积收缩和渗透率方面进行优化，防止了水泥环与套管和地层之间、以及水泥石内部形成窜流通道，取得了一定的成效。
[0005]但这些方法通常借鉴防气窜的理论和水泥浆体系防止水侵水窜的发生，应用效果不够理想。关键是未能解决水窜区别于气窜的难点和问题所在：一是地层流体的侵入会稀释、降低水泥浆密度或使水泥浆溶解迁移，从而引起静液柱压力的下降而导致压不稳；二是由于地层流体的侵入，破坏了二界面胶结质量，使得水泥环与地层之间形成窜流通道。
[0006]申请内容
[0007]本申请提供一种油井水泥用耐高温抗水侵材料及其制备方法，能够解决地层流体侵蚀水泥浆的问题，以及提高抗水侵材料耐高温。
[0008]本申请采用了下列技术方案：
[0009]第一方面，本申请提供了一种油井水泥用耐高温抗水侵材料，以水为溶剂，以偶氮二异丁脒盐酸盐为引发剂，以丙烯酸钠、丙烯酰胺、2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚、N
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乙烯基吡咯烷酮和N,N
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二甲基丙烯酰胺为单体进行共聚反应得到耐高温抗水侵材料。
[0010]进一步地，丙烯酸钠的投料量为单体的总投料量的8～16wt％。丙烯酰胺的投料量为单体的总投料量的1～5wt％。2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸的投料量为单体的总投料量的2～8wt％。苯乙烯磺酸钠的投料量为单体的总投料量的10～20wt％。烯丙基聚氧乙烯醚的投料量为单体的总投料量的5～10wt％。N
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乙烯基吡咯烷酮的投料量为单体的总投料量的28～45wt％。N,N
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二甲基丙烯酰胺的投料量为单体的总投料量的5～15wt％。换言之，单体包括以下重量份的组分：丙烯酸钠8～16重量份，丙烯酰胺1～5重量份，2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸2～8重量份，苯乙烯磺酸钠10～20重量份，烯丙基聚氧乙烯醚5～10重量份，N
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乙烯基吡咯烷酮28～45重量份，N,N
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二甲基丙烯酰胺5～15重量份。
[0011]进一步地，丙烯酸钠的投料量为单体的总投料量的10～14wt％。丙烯酰胺的投料量为单体的总投料量的2～4wt％。2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸的投料量为单体的总投料量的4～6wt％。苯乙烯磺酸钠的投料量为单体的总投料量的13～17wt％。烯丙基聚氧乙烯醚的投料量为单体的总投料量的7～8wt％。N
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乙烯基吡咯烷酮的投料量为单体的总投料量的35～40wt％。N,N
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二甲基丙烯酰胺的投料量为单体的总投料量的8～12wt％。换言之，单体包括以下重量份的组分：丙烯酸钠10～14重量份，丙烯酰胺2～4重量份，2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸4～6重量份，苯乙烯磺酸钠13～17重量份，烯丙基聚氧乙烯醚7～8重量份，N
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乙烯基吡咯烷酮35～40重量份，N,N
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二甲基丙烯酰胺8～12重量份。
[0012]进一步地，水的投料量为所述单体和水的总投料量的80～88wt％。
[0013]进一步地，水的投料量为所述单体和水的总投料量的83～85wt％。
[0014]进一步地，偶氮二异丁脒盐酸盐的投料量为单体的总投料量的0.01～0.05％。
[0015]进一步地，偶氮二异丁脒盐酸盐的投料量为单体的总投料量的0.03％。
[0016]第二方面，本申请提供了一种油井水泥用耐高温抗水侵材料的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸钠、丙烯酰胺、2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚、N
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乙烯基吡咯烷酮和N,N
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二甲基丙烯酰胺溶解在水中，得到单体溶液。将偶氮二异丁脒盐酸盐溶解在单体溶液中，得到反应液，并使得反应液中的单体在引发剂的作用下发生共聚反应，得到耐高温抗水侵材料。
[0017]进一步地，将丙烯酸钠、丙烯酰胺、2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚、N
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乙烯基吡咯烷酮和N,N
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二甲基丙烯酰胺溶解在水中，得到单体溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油井水泥用耐高温抗水侵材料，其特征在于，以水为溶剂，以偶氮二异丁脒盐酸盐为引发剂，以丙烯酸钠、丙烯酰胺、2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚、N
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乙烯基吡咯烷酮和N,N
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二甲基丙烯酰胺为单体进行共聚反应得到耐高温抗水侵材料。2.如权利要求1所述的油井水泥用耐高温抗水侵材料，其特征在于，所述丙烯酸钠的投料量为所述单体的总投料量的8～16wt％；所述丙烯酰胺的投料量为所述单体的总投料量的1～5wt％；所述2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸的投料量为所述单体的总投料量的2～8wt％；所述苯乙烯磺酸钠的投料量为所述单体的总投料量的10～20wt％；所述烯丙基聚氧乙烯醚的投料量为所述单体的总投料量的5～10wt％；所述N
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乙烯基吡咯烷酮的投料量为所述单体的总投料量的28～45wt％；所述N,N
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二甲基丙烯酰胺的投料量为所述单体的总投料量的5～15wt％。3.如权利要求2所述的油井水泥用耐高温抗水侵材料，其特征在于，所述丙烯酸钠的投料量为所述单体的总投料量的10～14wt％；所述丙烯酰胺的投料量为所述单体的总投料量的2～4wt％；所述2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸的投料量为所述单体的总投料量的4～6wt％；所述苯乙烯磺酸钠的投料量为所述单体的总投料量的13～17wt％；所述烯丙基聚氧乙烯醚的投料量为所述单体的总投料量的7～8wt％；所述N
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乙烯基吡咯烷酮的投料量为所述单体的总投料量的35～40wt％；所述N,N
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二甲基丙烯酰胺的投料量为所述单体的总投料量的8～12wt％。4.如权利要求1所述的油井水泥用耐高温抗水侵材料，其特征在于，所述水的投料量为所述单体和所述水的总投料量的80～88wt％；优选地，所述水的投料量为所述单体和所述水的总投料量的83～85wt％。5.如权利要求1所述的油井水泥用耐高温抗水侵材料，其特征在于，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的投料量为单体的总投料量的0.01～0.05％。6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建瑶，杨昆鹏，孙富全，赵宝辉，辛海鹏，敖康伟，邹双，谢飞燕，涂思琦，
申请(专利权)人：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：