CN101775274A - 一种固井水泥降失水剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有耐高温性能和抗盐性能的油田固井水泥降失水剂，本发明固井水泥降失水剂由所述定义的组分和以下质量分数组成：A组分1％~80％，B组分1％~60％，C组分1％~30％和D组分1％~20％。本发明固井水泥降失水剂适用温度范围广，抗盐性能可达饱和盐水，降失水效果明显，稠化时间可调且性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种油井固井用水泥降失水剂，属于油田建材领域。
背景技术
油井水泥是用于封固井壁和套管间的环隙的。封固时，一般是在套管中泵入水泥浆，水泥浆再从环隙中返出。使用这种方法时水泥在压力作用下通过渗透性地层时会产生虑失现象即水泥中的水相分离出来进入地层，而留下水泥颗粒，这种现象称为“失水”，如果在注水泥过程中遇到页岩层，水泥浆中的水就会渗入地层，造成水相体积不断减少，严重时水泥浆会变的无法泵送，就是俗话说的“灌香肠”，这样会造成重大损失，甚至使油井报废。
加入水泥降失水剂可以降低水泥的失水现象，降失水剂的作用是减少水泥浆的失水量，作用有：①防止水泥浆在渗透性地层，特别是在尾管注水泥时先期脱水；②保护水敏性地层；③改善挤水泥作业。
当前降失水剂面临的两大难题是耐温性能差和抗盐性能差，因此市场一直期待着一种在较高温度下也具有较好抗失水效果的水泥降失水剂，以及在盐水体系下也能够降低水泥浆失水的水泥降失水剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有耐高温性能和抗盐性能的固井水泥降失水剂，本发明固井水泥降失水剂适用温度范围广，且无论是在在淡水还是盐水中都能很好的控制失水。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明组分的质量分数为：A组分1％~80％，B组分1％~60％，C组分1％~30％和D组分1％~20％。
所述A组分是指具有如下分子式的物质：
R1为氢或者甲基；R2为2到10个碳的烷基基团，含有1到10个碳原子的烷基，苯甲基，含有7到16个碳原子的烷基苯；Me代表氢，锂，钠或者钾；
所述B组分是指具有如下分子式的物质：
R5为氢或者甲基，R6和R7为独立的氢，甲基，乙基或者丙基；
所述C组分是指具有如下分子式的物质：
R8为氢或者甲基，R9为羧酸，羧酸盐，羧酸酯，磺酸，磺酸盐或者腈；
所述D组分是指具有如下分子式的物质：CnH2n-603，n为含有3~10个碳环的芳烃。
为了获得更好的效果，
优选A组分是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐，烷基乙烯基酸，烷基乙烯基酸盐，乙烯基苯磺酸，烷基乙烯基苯磺酸中的一种或它们的混合物。
优选B组分是乙烯基不饱和N-代羧酸类物质，如：丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，甲基丙烯酸酯，N-烷基丙烯酰胺，N，N-二烷基丙烯酰胺中的一种或它们的混合物。
优选C组分是丙烯酸，丙烯酸盐，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸盐，乌头二酸，乌头二酸盐，丙烯腈，烷氧基丙烯酸酯，烷氧基甲基丙烯酸酯，乙烯基磺酸，乙烯基磺酸盐中的一种或它们的混合物。
优选D组分是顺丁烯二酸酐，苯甲酸酐，丁二酸酐，二碳酸二叔丁酯，邻苯二甲酸酐中的一种或它们的混合物。
更优选，A组分是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠；B组分是丙烯酰胺，C组分是丙烯酸或者丙烯酸钠，D组分是顺丁烯二酸酐。
本发明组分的质量分数优选A组分50％~80％，B组分1％~40％，C组分1％~30％，D组分1％~20％。
本发明产品的分子量范围可以为3000到10000或者更大。
本发明制备时不需要特殊技术和设备，按照现有技术中制备溶液、分散相或乳液中的基本聚合技术即可制备。
在制备过程中可以使用高活性的聚合体系、化学或电磁提供的显著过量的引发能量，包括电，伽马射线，慢中子，紫外，利用过剩的能量以形成适合粘度产品。
本发明可以单独使用，当用作水泥的降失水剂时，用量范围是水灰比为2.0~10％，优选用量范围是：用于淡水，水灰比为4~5％，用于盐水，水灰比为6~7％。
本发明的优点和特点：
1.本发明为水溶性聚合物，有较好的水溶性，常温自然状态下可溶。
2.适用温度范围广，常温至180℃均有较好的抗失水效果，在较高温度下仍可以很好的控制水泥浆的失水量。
3.耐盐性能高，最高耐盐可达36％，在半饱和盐水或饱和盐水中仍能继续使用。
4.与各种水泥配伍性好，稠化时间可调，有较高的抗压强度和较高的抗污染能力。
5.在降低水泥浆失水量的同时，不会影响水泥石的强度及缓凝时间。
具体实施方式
为了理解本发明，下面以实施例进一步说明本发明，但不限制本发明。
实施例1
实施例1
取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠200g，丙烯酰胺33g，丙烯酸5g，丁二酸酐25g，600g水；开启搅拌，将四种单体依次加入到水中，搅拌均匀后加入165g Na2CO3；之后升温至65℃，加入过硫酸盐30g，在80℃恒温100分钟，进行聚合反应；然后加入苯甲酸盐35g，继续搅拌半小时，制得本发明四元聚合物降失水剂。
按照行业规定的标准方法对本发明降失水剂进行测定，检测上述产品失水量为55mL。
实施例2
取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸150g，丙烯酰胺50g，丙烯酸8g，D组分丁二酸酐25g，水600g，165g Na2CO3，过硫酸盐20g，苯甲酸盐25g；
按照实施例1所述方法进行操作和检测，得本发明降失水剂，检测其失水量为52mL 。
实施例3
取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠200g，丙烯酰胺65g，丙烯酸10g，丁二酸酐25g，水600g，163g Na2CO3，过硫酸盐25g，苯甲酸盐30g，得本发明降失水剂。
按照实施例1所述方法进行操作和检测，得本发明降失水剂，检测其失水量为58mL。
实施例4
取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠100g，丙烯酰胺40g，丙烯酸6g，丁二酸酐13g，水500g，125g Na2CO3，过硫酸盐35g，苯甲酸盐35g；
按照实施例1所述方法进行操作和检测，得高粘度本发明降失水剂，检测其失水量为56mL。
实施例5
取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠150g，丙烯酰胺30g，丙烯酸6g，丁二酸酐25g，水500g，125g Na2CO3，过硫酸盐40g，苯甲酸盐35g；
按照实施例1所述方法进行操作和检测，得中粘度本发明降失水剂，检测其失水量为50mL。
实施例6
取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠150g，丙烯酰胺15g，丙烯酸2g，丁二酸酐18g，水400g，40g Na2CO3，过硫酸盐等)30g，苯甲酸盐20g；
按照实施例1所述方法进行操作和检测，得低粘度本发明降失水剂，检测其失水量为60mL。
上述实施例所制备的产品，在新疆克拉玛依油田、大庆油田等地试用结果表明，本发明在耐高温抗盐等方面效果较好，从而有效地保证了固井质量。
Claims (10)
1.一种固井水泥降失水剂，其特征在于由以下质量分数的组分组成：A组分1％～80％，B组分1％～60％，C组分1％～30％和D组分1％～20％；
所述A组分是指具有如下分子式的物质：
R1为氢或者甲基；R2为2到10个碳的烷基基团、含有1到10个碳原子的烷基、苯甲基或者含有7到16个碳原子的烷基苯；Me代表氢、锂、钠或者钾；
所述B组分是指具有如下分子式的物质：
R5为氢或者甲基，R6和R7为独立的氢、甲基、乙基或者丙基；
所述C组分是指具有如下分子式的物质：
R8为氢或者甲基，R9为羧酸、羧酸盐、羧酸酯、磺酸、磺酸盐或者腈；
所述D组分是指具有如下分子式的物质：R1R2(CO)2O，R1、R2为4～10个碳原子的烷烃或烯烃。
2.根据权利要求1所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于A组分是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、烷基乙烯基酸、烷基乙烯基酸盐、乙烯基苯磺酸、烷基乙烯基苯磺酸中的一种或它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于B组分是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、N-烷基丙烯酰胺、N，N-二烷基丙烯酰胺中的一种或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于C组分是丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、乌头二酸、乌头二酸盐、丙烯腈、烷氧基丙烯酸酯、烷氧基甲基丙烯酸酯、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸盐中的一种或它们的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于D组分是顺丁烯二酸酐、醋酸酐、丁二酸酐中的一种或它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于由以下质量分数的组分组成：A组分50％～80％，B组分1％～40％，C组分1％～30％，D组分1％～20％。
7.根据权利要求6所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于A组分是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠，B组分是丙烯酰胺，C组分是丙烯酸，D组分是丁二酸酐。
8.根据权利要求1所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于各组分的质量分数为：A组分50％～60％，B组分20％～30％，C组分5％～15％，D组分1％～10％。
9.根据权利要求1所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于各组分的质量分数为：A组分55％～70％，B组分10％～20％，C组分15％～25％，D组分1％～10％。
10.根据权利要求1所述的一种固井水泥降失水剂，其特征在于各组分的质量分数为：A组分65％～75％，B组分1％～10％，C组分10％～20％，D组分1％～10％。
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