CN102786918B

CN102786918B - 降失水剂组合物、包含它的水泥组合物、制备方法及用途

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Publication number: CN102786918B
Application number: CN201110127389.2A
Authority: CN
Inventors: 孙建平; 王成文; 孙晗森; 王瑞和; 周卫东
Original assignee: China University of Petroleum East China; China United Coalbed Methane Corp Ltd
Current assignee: China University of Petroleum East China; China United Coalbed Methane Corp Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: CN102786918A

Abstract

本发明涉及降失水剂组合物、包含它的水泥组合物、制备方法及用途。所述降失水剂组合物包括：55-75重量份的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物，28-45重量份的磺化的甲醛丙酮缩聚物，和0.7-2.0重量份的有机胺类早强剂。其中所述N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物由包括如下步骤的聚合方法制备：使N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺进行聚合反应得到所述共聚物，其中加入的N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的重量比为1∶0.12至1∶0.4，优选为1∶0.2至1∶0.3。

Description

降失水剂组合物、包含它的水泥组合物、制备方法及用途

技术领域

本发明涉及一种降失水剂组合物，包含它的水泥组合物，其制备方法，及其在油田化学及油气井固井领域中的用途。本发明的降失水剂组合物可用于石油、天然气和煤层气固井过程中降低水泥浆的失水量，特别适用于煤层气井固井。

背景技术

煤层气的主要成分是甲烷，发热量可达8000大卡，燃烧后产物主要为CO₂和H₂O，是一种较清洁、高效、安全的新型能源。我国煤层气在埋深300-2000m范围内总储量达31.46万亿m³，是继俄罗斯、加拿大之后居世界第三位。煤层气是我国重要的现实替代能源，煤层气的开发具有广阔的市场利用前景。另外，我国煤炭储量占总化石能源储量的90％以上，这种以煤为主的能源结构决定了我国必须重视煤层气开发，用最有效的途径治理瓦斯，减少煤矿安全生产事故，降低煤矿瓦斯排放对大气臭氧层的污染破坏。

煤层气是一种在煤层中自生自储的非常规天然气，以吸附和储集方式存在于煤层孔隙中，是一种巨大的新兴潜在能源。与常规天然气井相比校，煤层气井具有以下特点：(1)煤层气井的井深较浅，固井须采用低密度水泥浆，防止压漏地层；(2)煤层割理多、微孔隙发育，容易发生漏失，必须严格控制水泥浆的失水量，防止水泥浆对煤储层的伤害；(3)煤层气井的井深一般在200～2000m之间，井底循环温度和静止温度都较低，煤层气固井面临着低温问题。

在煤层气井注水泥固井施工中，当水泥浆在压力作用下流经高渗透地层时，将发生“渗滤”，水泥浆液相漏入地层，通常将这过程称为水泥浆的失水。如果水泥浆失水不能控制，随着液相体积减少水泥浆密度会增加，水泥浆的稠化时间、流变性必将严重偏离原设计要求，大量的液体漏入地层会使水泥浆变成不可泵送，严重时将导致固井作业失败；另外，大量的碱性水泥浆液相漏入煤储层，将对煤储层产生伤害，不利于煤储层的保护。降失水剂组合物是一种能控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，从而保持水泥浆有适当水灰比的物质。目前，已有许多类型的水泥降失水剂用于注水泥作业。常用的有纤维素醚类(羟乙基纤维素、羧甲基纤维素和羧甲基羟乙基纤维素等)、聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类、聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)类。然而，纤维素醚类、聚丙烯酰胺类、聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)类降失水剂对油井水泥具有较强的缓凝副作用，无法在低温条件下获得较短的固井候凝时间。目前油田低温固井使用的降失水剂以聚乙烯醇类为主，具有低温下基本无缓凝副作用、不增稠和失水量较小的优点，其应用较广泛。中国专利ZL 011309792、ZL 2005101190057和ZL 200510119070X公开了聚乙烯醇类降失水剂的组成和制备方法，但这些方法仍然没有改变聚乙烯醇类降失水剂抗盐性差的不足。

对于煤层气井固井，由于煤层气井浅、煤储层易漏和温度较低等原因，要求降失水剂不仅应具备低温下无缓凝副作用、不增稠和失水量小等优良性能，保证低密度(超低密度)水泥浆具有流动性较好、失水量小、较高早期强度和减少对煤储层的伤害，而且降失水剂还应具备较好的抗盐性，保证与低温固井作业时加入的较大掺量早强剂盐类物质相配伍。然而，目前的聚乙烯醇类降失水剂由于不耐盐，与大多数早强剂盐类物质不配伍，水泥浆失水量难以控制，无法满足煤层气低密度(超低密度)水泥浆性能要求，因此，需要研究一种适用于低温环境下煤层气井固井作业的非缓凝抗盐型降失水剂。

N-乙烯基吡咯烷酮是一种乙烯基类单体，可以均聚，也可以和很多乙烯基单体共聚或接枝，生成具有良好耐温、耐盐性的均聚物或共聚物。在“丙烯酰胺与N-乙烯基吡咯烷酮共聚物水凝胶的合成与性能研究”(高文华，汕头大学学报，1999/02)一文中采用溶液聚合法合成丙烯酰胺/N-乙烯基吡咯烷酮共聚物水凝胶，利用该水凝胶来浓缩蛋白质稀溶液。在“P(AM-NVP-DMDA)疏水缔合水溶性共聚物的研究”(叶林，功能高分子学报，1999/01)一文中通过在共聚物中引入NVP结构单元，提高P(AM-NVP-DMDA)疏水缔合水溶性共聚物溶液的热稳定性。在“AM/NVP二元共聚物的溶液性能”(钟景兴，高分子材料科学与工程，2005/04)一文中采用丙烯酰胺/N-乙烯基吡咯烷酮共聚，合成出一种具有一定耐温、耐盐性的疏水缔合水溶性聚合物。在“新型采油化学助剂NVP-AM共聚物的合成与性能评价”(宋林花，化工时刊，2009/06)一文中采用N-乙烯基吡咯烷酮/丙烯酰胺共聚，合成出一种具有较好耐温、耐盐性的水驱采油用聚合物。但是，目前国内还没有N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺共聚制备降失水剂的报道。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种降失水剂组合物、包含它的水泥组合物、制备方法，及其在油田化学及油气井固井领域中的用途。

具体地，本发明包括以下内容：

实施方式1.一种降失水剂组合物，其包括：

55-75重量份的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物，

28-45重量份的磺化的甲醛丙酮缩聚物，和

0.7-2.0重量份的有机胺类早强剂。

实施方式2.其它实施方式中的降失水剂组合物，其中所述N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物由包括如下步骤的聚合方法制备：

使N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺进行聚合反应得到所述共聚物，其中加入的N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的重量比为1∶0.12至1∶0.4，优选为1∶0.2至1∶0.3。

实施方式3.其它实施方式中的降失水剂组合物，其中所述聚合反应在40～80℃的温度，在氮气覆盖下进行100～180分钟。

实施方式4.其它实施方式中的降失水剂组合物，其中所述共聚物的重均分子量Mw为200000～500000。

实施方式5.其它实施方式中的降失水剂组合物，其中所述聚合反应是自由基聚合反应，其中自由基引发剂的量为原料N-乙烯基吡咯烷酮重量的2至5wt％。

实施方式6.其它实施方式中的降失水剂组合物，其中所述引发剂为过硫酸钾。

实施方式7.其它实施方式中的降失水剂组合物，其特征在于，所述有机胺类早强剂选自三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺、及其组合。

实施方式8.其它实施方式中的降失水剂组合物，其特征在于，所述有机胺类早强剂为三乙醇胺。

实施方式9.一种制备降失水剂组合物的方法，该方法包括：

混合

55-75重量份的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物，

28-45重量份的磺化的甲醛丙酮缩聚物，和

0.7-2.0重量份的有机胺类早强剂，得到所述降失水剂组合物。

实施方式10.其它实施方式中的制备降失水剂组合物的方法，其中所述N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物由包括如下步骤的聚合方法制备：

实施方式11.其它实施方式中的制备降失水剂组合物的方法，其中所述聚合反应在40～80℃的温度，在氮气覆盖下进行100～180分钟。

实施方式12.其它实施方式中的制备降失水剂组合物的方法，其中所述共聚物的重均分子量Mw为200000～500000。

实施方式13.其它实施方式中的制备降失水剂组合物的方法，其中所述聚合反应是自由基聚合反应，其中自由基引发剂的量为原料N-乙烯基吡咯烷酮重量的2至5wt％。

实施方式14.其它实施方式中的制备降失水剂组合物的方法，其中所述引发剂为过硫酸钾。

实施方式15.其它实施方式中的制备降失水剂组合物的方法，其特征在于，所述有机胺类早强剂选自三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺、及其组合。

实施方式16.其它实施方式中的制备降失水剂组合物的方法，其特征在于，所述有机胺类早强剂为三乙醇胺。

实施方式17.其它实施方式中的制备降失水剂组合物的方法，其中所述混合在常温至60℃的温度进行10～30分钟。

实施方式18.一种水泥组合物，其包括水泥，和其它实施方式所述的降失水剂组合物，其中所述水泥是硅酸盐水泥，优选是油井水泥，其中所述降失水剂组合物的用量为所述水泥的0.5wt％至8wt％，更优选1wt％至5wt％，还更优选2wt％至3wt％。

实施方式19.其它实施方式的降失水剂组合物或水泥组合物在固井应用，尤其是油气井固井应用中的用途。

实施方式20.其它实施方式中的降失水剂组合物或水泥组合物在油气井浅层固井应用中，特别是在低温条件下的煤层气固井应用中的用途。

附图说明

图1是实施例1制得的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物的红外光谱图。

具体实施方式

一方面，本发明提供一种降失水剂组合物，其包括：55-75重量份的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物，28-45重量份的磺化的甲醛丙酮缩聚物；和0.7-2.0重量份的有机胺类早强剂。

上述降失水剂组合物具有优异的抗盐性，并且对水泥浆没有缓凝作用。该降失水剂组合物在淡水或一定浓度盐水中都能较好地控制住水泥浆失水，并且对油井水泥无缓凝副作用，解决了现有降失水剂在油田低温固井中存在的严重缓凝、抗盐性差的不足，因此是一种具有优异性能的降失水剂组合物。

本发明的组合物中，包含乙烯基类单体N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的共聚物。N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物是非离子型聚乙烯类聚合物，其主链上强吸水基团少，因此不是强吸水聚合物，并且抗盐性好。本发明同时利用了聚合物胶束堵塞孔隙形成低渗透膜来降低失水的原理。

在优选的实施方式中，本发明降失水剂组合物所用的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物可以由包括如下步骤的聚合方法制备：使N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺进行聚合反应得到所述共聚物，其中加入的N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的重量比为1∶0.12至1∶0.4，优选为1∶0.2至1∶0.3。制备N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物的方法可以通过与现有技术中披露的方法类似的方法进行，所不同的是使用以上所披露的原料比例。

对于本发明来说，用于制备N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物的聚合反应机理的类型没有特别限制，通常使用自由基聚合方法。在自由基聚合反应中，可以使用本领域已知的各种自由基引发剂。自由基引发剂一般为各种含有O-O、S-S、N-O键的化合物，例如过氧化物类(如烷基过氧化物、氢过氧化物、过酸的酯类、过氧化酰类如过氧化苯甲酰)和偶氮类化合物例如偶氮二异丁腈。在本发明中，通常优选使用的引发剂为过硫酸钾。自由基引发剂的用量可以根据所需的共聚物的分子量以及引发剂的效率等因素决定。在本发明中，所用的引发剂可以为1wt％～10wt％，优选2wt％～5wt％的过硫酸钾，基于原料N-乙烯基吡咯烷酮的重量。

可以使用溶液聚合，悬浮聚合，乳液聚合等来实现聚合反应。从反应的操作容易程度来说，溶液聚合是优选的。在溶液聚合中，可以使用去离子水作为溶剂。去离子水的添加量通常为所用的原料N-乙烯基吡咯烷酮重量的16至20倍。

聚合反应的温度可以根据聚合反应的所需速度等因素选择，通常选择在40～80℃的温度进行聚合反应是优选的。

在聚合反应的过程中，通常使反应物保持在惰性气体气氛下。所述的惰性气体是指与反应物以及溶剂等在反应条件下不发生显著化学反应的气体。通常使用氮气气氛是合适的。

聚合反应进行的时间根据所需的转化率，以及进行聚合反应的条件等进行选择。在使用自由基进行反应时，反应时间优选为30至500分钟，优选80至150分钟，更优选100～180分钟。

在优选的实施方式中，所述N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物的重均分子量Mw为200000～500000。

本发明人发现，所述的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物本身可以用作水泥的降失水剂。

N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物的分子量对于本发明来说是关键的，200000～500000范围内的聚合物分子量使得该聚合物的粘度适合用于固井作业中，进而使得该组合物的粘度适合用于固井作业中。在实施方式中，N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物含有以下式(1)的结构单元和式(2)的结构单元：

和

其中，式(1)的结构单元在该共聚物的主链中的数目平均为205～1505，式(2)的结构单元在该共聚物的主链中的数目平均为903～3756。在优选的实施方式中，式(1)的结构单元在该共聚物的主链中的数目平均为329～1179，式(2)的结构单元在该共聚物的主链中数目平均为1100～3292。

在本发明的降失水剂组合物中，所述有机胺类早强剂选自三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺、及其组合。在一种实施方式中，所述有机胺类早强剂为三乙醇胺。

磺化的甲醛丙酮缩聚物本身是一种减水剂(或减阻剂、分散剂)，是重要的油井水泥外加剂。在本发明中，对于磺化的甲醛丙酮缩聚物没有特别限制，可以使用现有技术已知的方法(如CN1066448中所述)制备，也可市购获得，例如购自中石油渤星固井公司(CF40S减阻剂)，山东沃尔德公司(SWJZ-1减阻剂)，河南卫辉公司(USZ减阻剂)等等。可用于本发明的磺化的甲醛丙酮缩聚物是油田常用的减阻剂产品，能够从市场上购得的现有的产品都能满足要求，对分子量和磺化度没有特别要求。

本发明的降失水剂组合物的优点在于：

(1)虽然不受理论限制，但是认为，在本发明的降失水剂组合物中，向N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物中加入一定量的有机胺类早强剂、磺化的甲醛丙酮缩聚物，可以使N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物与含羟基等活性氢原子的有机胺类早强剂、磺化的甲醛丙酮缩聚物之间发生络合作用，生成无定形的胶束络合物，有利于在水泥浆滤失过程中形成致密、坚韧的滤饼，有效降低水泥浆失水量，对于煤层气井低密度(和超低密度)固井特别适用；

(2)所制得的降失水剂组合物具有良好的抗盐性，并且在低温条件下不但对水泥无缓凝副作用，而且由于加入了有机胺类早强剂，还有利于提高水泥石早期抗压强度；

(3)所制得的降失水剂组合物，在加入到水泥浆中后，对水泥浆的初始稠度影响小、水泥浆体稳定性好、基本无自由液、水泥浆的流变性能好，有利于保证注水泥作业安全。

另一方面，本发明提供一种制备降失水剂组合物的方法。

该制备降失水剂组合物的方法包括：混合55-75重量份的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物；28-45重量份的磺化的甲醛丙酮缩聚物，和0.7-2.0重量份的有机胺类早强剂，得到所述降失水剂组合物。

本发明对混合的方式没有限制，例如可通过混合设备混合，可手工混合，只要将组合物的组分混合均匀即可。也可将各种组分在水中进行混合。可使用本领域中通常使用的混合设备进行混合。本发明对混合的条件也没有限制，可以在环境温度和环境压力下进行混合。在一种实施方式中，所述的混合在混合机内在常温常压下进行。在制备根据本发明的降失水剂组合物的过程中，对加料次序没有限制，各组分可以以任何顺序加入。

在本发明的制备降失水剂组合物的方法中，对于混合各组分的温度和混合时间没有具体限制，只要所使用的混合条件容许将各种组分混合均匀即可。

优选地，在制备降失水剂组合物的实施方式中，混合可以在常温至60℃的温度进行10～30分钟。在制备降失水剂组合物的另一实施方式中，所述混合在40～60℃进行10～30分钟。不受理论限制，认为，本发明的制备降失水剂组合物的方法在该条件下进行，有利于在将降失水剂组合物用于水泥中之前，使N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物与含羟基等活性氢原子的有机胺类早强剂、磺化的甲醛丙酮缩聚物之间预先发生络合作用，进而在应用时更好地发挥降失水效果。

本发明的降失水剂组合物可应用于各种硅酸盐水泥，例如普通硅酸盐水泥。本发明所述的含有硅酸盐的水泥可包括(按用途及性能分类)：

(1)通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175-2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

(2)专用水泥：专门用途的水泥。油井水泥，如：G级油井水泥，道路硅酸盐水泥。

(3)特性水泥：某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。

以下以油井水泥为例说明本发明的降失水剂组合物的用途，但是本发明的应用不限于此。虽然油井水泥按照API的标准可以分为A至J总共9类，但是它们主要都由硅酸三钙(3CaO·SiO₂，简称C₃S)、硅酸二钙(2CaO·SiO₂，简称C₂S)、铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃，简称C₃A)和铁铝酸四钙(4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃，简称C₄AF)组成，水化反应相同，具有类似的降失水原理。因此，在本发明中仅示例性地使用目前在现场主要应用的G级水泥为例考察本发明的降失水剂组合物的效果。

另一方面，本发明还提供一种水泥组合物，其包括水泥和本发明的降失水剂组合物，所述水泥优选是油井水泥，更优选是根据API标准的油井G级水泥，其中所述降失水剂组合物的用量为所述水泥的0.5wt％至8wt％，更优选1wt％至5wt％，还更优选2wt％至3wt％。

制备本发明的水泥组合物的方法没有限制。在一种制备本发明的水泥组合物的方法中，可以先制备本发明的降失水剂组合物，然后将所需比例的降失水剂组合物添加到水泥中，混合均匀，从而形成本发明的水泥组合物。在另一种制备本发明的水泥组合物的方法中，可以将本发明的降失水剂组合物的各个组分按照所需的比例直接单独添加到水泥中，然后混合均匀，从而形成本发明的水泥组合物。在制备根据本发明的水泥组合物的过程中，加料次序没有限制。在此处，本发明对混合的方式也没有限制，例如可通过混合设备混合，可手工混合，只要将组合物的组分混合均匀即可。可使用本领域中通常使用的混合设备进行混合。本发明混合的条件也没有限制，可以在环境温度和环境压力下进行混合。在一种实施方式中，所述的混合在混合机内在常温常压下进行。

在实际工程建设中，当仅靠调节水泥的化学成分不能完全满足灌注水泥工艺要求时，就需要添加外加剂来调节水泥浆的性能。本发明的降失水剂组合物作为水泥的外加剂的一种，可以与其它外加剂同时使用，特别是可以与在煤层气开采以及固井领域中使用的外加剂同时使用。可用于本发明的水泥外加剂有：加重剂、减轻剂、促凝剂、减阻剂、早强剂、防漏失剂等。但是，在使用各种外加剂之前，需要对该外加剂进行相容性试验，以验证该外加剂与本发明的组合物各种组分之间的相互作用不会显著有害地影响本发明的降失水剂组合物的效果，以及不会显著有害地影响工程应用。

如上所述，在固井应用中，常常会遇到的条件是循环温度和静止温度都较低的情况。低温会降低油井水泥的水化速率，使固井水泥浆的凝结时间变长，处于液态的水泥浆长时间与漏失地层接触，这无疑增大了水泥浆在煤层的漏失风险，严重影响煤层气固井质量。因此常常会加入早强剂盐类物质来满足低温早强要求。同时，还会加入降失水剂。然而，由于现有技术的降失水剂不耐盐，与大多数早强剂盐类物质不配伍，所以水泥浆失水量难以控制。本发明的降失水剂组合物克服了这一缺点，具有低温耐盐、非缓凝的效果，因此特别适合于固井应用。

在一种实施方式中，将本发明所述的组合物(包括降失水剂组合物和水泥组合物)用于固井应用，尤其是油气井固井应用。

在一种实施方式中，将本发明所述的组合物(包括降失水剂组合物和水泥组合物)用于油气井浅层固井应用中，特别是用于在低温条件下的煤层气井固井应用中。

实施例

1.原料

以下实施例采用表1中所列出的物质。除非另外说明，实施例中所有物质的用量都以重量份计，所采用的重量百分比都是基于水泥的重量。

表1

2.测试方法

在实施例中，测试水泥浆的抗压强度、稠化时间、降失水性能和流变性能等的方法分别根据标准GB/T 19139-2003“油井水泥试验方法”第7章、第9章、第10章、第12章进行。在实施例中，水泥浆在不同温度下的凝结时间参考GB/T 1346-2001“水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法”进行测量。

实施例1.制备N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物

将5重量份N-乙烯基吡咯烷酮、1.2重量份丙烯酰胺和85重量份去离子水加入带有搅拌器和温度计的反应器中搅拌，反应温度控制在60℃，通氮气15分钟后，加入0.20重量份过硫酸钾引发剂，使聚合反应进行120分钟，制得重均分子量Mw为300000的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物，分子量的测量方法是光散射法，得到的共聚物的红外光谱图如图1中所示。通过核磁共振碳谱、氢谱分析，确定了所合成聚合物中的结构单元比例与反应物中的单体比例保持一致。

图1中的红外光谱表明共聚物产物中具有N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物中的典型化学键(3450cm^-1处的最强宽吸收峰对应于N-乙烯基吡咯烷酮吸收水分所出的峰，3300cm^-1处的吸收峰对应于丙烯酰胺中N-H键，2957cm^-1处的吸收峰对应于丙烯酰胺中N-H键、N-乙烯基吡咯烷酮中C-H键，1670cm^-1处的强吸收峰对应于N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺中C＝O键，1410cm^-1、1280cm^-1为N-乙烯基吡咯烷酮的特征谱带，1020cm^-1为丙烯酰胺的特征谱带)。

实施例2.制备降失水剂组合物A1

将实施例1制备的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物(NVP-AM)、磺化的甲醛丙酮缩聚物和三乙醇胺按重量百分比65.5∶33.0∶1.5在环境条件下混合，即制得液体状的降失水剂组合物A1。

实施例3水泥组合物B1的制备

在胜潍油井G级水泥中加入2.2wt％(以水泥重量为基准)的降失水剂组合物A1，获得本发明的水泥组合物B1。

实施例4水泥组合物B2的制备

在胜潍油井G级水泥中加入2.4wt％(以水泥重量为基准)的降失水剂组合物A1，获得本发明的水泥组合物B2。

对比例1胜潍油井G级水泥

使用未添加任何降失水剂的胜潍油井G级水泥作为本发明的对比例。

测试1降失水性能评价

测定水泥组合物B1和B2(实施例3和实施例4)在不同的盐水溶液中在不同的温度下的失水量，结果见表1。实验结果表明，水泥组合物B1和B2在去离子水、7％和18％的盐水溶液中的失水量都小于等于30mL/30min，同时表明本发明的降失水剂组合物，在20℃～60℃范围内的去离子水、7％和18％的盐水溶液中都具有非常好的降失水性能(失水量≤30mL/30min)，这说明本发明的降失水剂组合物具有非常优异的抗盐、降失水性能。

表1

测试2测定降失水剂组合物A1对水泥浆的凝结时间和抗压强度的影响

为了测定降失水剂组合物A1对水泥浆的凝结时间和抗压强度的影响，将胜潍油井G级水泥(对比例1)和组合物B2(实施例4)分别按GB/T19139-2003标准制备水灰比为0.44的水泥浆，测定水泥浆的初凝时间、终凝时间和抗压强度，结果见表2。实验结果对比表明，本发明的降失水剂组合物在10℃～60℃范围内可以略微缩短水泥浆凝结时间和提高抗压强度，这说明本发明降失水剂的不仅无缓凝副作用，而且还具有一定的早强促凝作用。

表2

测试3测定降失水剂组合物A1对水泥浆的流变性能的影响

为测定降失水剂组合物A1对水泥浆的流变性能的影响，将胜潍油井G级水泥(对比例1)和组合物B2(实施例4)分别按GB/T 19139-2003标准制备水灰比为0.44的水泥浆，测定水泥浆的流变性能，结果见表3。实验结果对比表明，组合物B2(实施例5)的水泥浆粘度略有升高，但水泥浆的流变参数(即n，水泥浆的流性指数)却好于G级水泥原浆(即对比例1)，说明本发明的降失水剂组合物对水泥浆流变性能基本无影响。

表3

水泥组合物	温度/℃	Φ₃₀₀	Φ₂₀₀	Φ₁₀₀	Φ₆	Φ₃	n	K/(Pa·sⁿ)
									对比例1	15	61	50	38	18	11	0.430	2.134
B2	15	70	54	39	23	17	0.531	1.304

Ф₃₀₀：水泥浆在旋转粘度计转速为300转/分钟时的读数。

Ф₂₀₀：水泥浆在旋转粘度计转速为200转/分钟时的读数。

Ф₁₀₀：水泥浆在旋转粘度计转速为100转/分钟时的读数。

Ф₆：水泥浆在旋转粘度计转速为6转/分钟时的读数。

Ф₃：水泥浆在旋转粘度计转速为3转/分钟时的读数。

n：水泥浆的流性指数，表示水泥浆的流动能力大小，其值越大，水泥浆流动性越好。

K/(Pa·sⁿ)：水泥浆的稠度系数，表示水泥浆的稠度大小，其值越大，水泥浆流动性越差。

测试4测定降失水剂组合物A1对水泥浆稠化时间的影响

为了测定降失水剂组合物A1对水泥浆稠化时间的影响，将胜潍油井G级水泥(对比例1)和组合物B2(实施例4)分别按GB/T 19139-2003标准制备水灰比为0.44的水泥浆，测定水泥浆的稠化时间，结果见表4。结果表明，本发明的降失水剂组合物对水泥浆的稠化时间基本没有影响。

表4

Claims

1.一种降失水剂组合物，其包括：

55-75重量份的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物，

28-45重量份的磺化的甲醛丙酮缩聚物，和

0.7-2.0重量份的有机胺类早强剂。

2.权利要求1的降失水剂组合物，其中所述N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物由包括如下步骤的聚合方法制备：

使N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺进行聚合反应得到所述共聚物，其中加入的N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的重量比为1：0.12至1：0.4。

3.权利要求2的降失水剂组合物，其中所述聚合反应在40～80℃的温度，在氮气覆盖下进行100～180分钟。

4.权利要求1至3中任一项的降失水剂组合物，其中所述共聚物的重均分子量Mw为200000～500000。

5.权利要求2至3中任一项的降失水剂组合物，其中所述聚合反应是自由基聚合反应，其中自由基引发剂的量为原料N-乙烯基吡咯烷酮重量的2至5wt%。

6.权利要求5中的降失水剂组合物，其中所述引发剂为过硫酸钾。

7.权利要求1至3中任一项的降失水剂组合物，其特征在于，所述有机胺类早强剂选自三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺、及其组合。

8.权利要求7的降失水剂组合物，其特征在于，所述有机胺类早强剂为三乙醇胺。

9.权利要求2的降失水剂组合物，其中加入的N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的重量比为1：0.2至1：0.3。

10.一种制备降失水剂组合物的方法，该方法包括：

混合

55-75重量份的N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物，

28-45重量份的磺化的甲醛丙酮缩聚物，和

0.7-2.0重量份的有机胺类早强剂，得到所述降失水剂组合物。

11.权利要求10的制备降失水剂组合物的方法，其中所述N-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺共聚物由包括如下步骤的聚合方法制备：

12.权利要求11的制备降失水剂组合物的方法，其中所述聚合反应在40～80℃的温度，在氮气覆盖下进行100～180分钟。

13.权利要求10至12中任一项的制备降失水剂组合物的方法，其中所述共聚物的重均分子量Mw为200000～500000。

14.权利要求11至12中任一项的制备降失水剂组合物的方法，其中所述聚合反应是自由基聚合反应，其中自由基引发剂的量为原料N-乙烯基吡咯烷酮重量的2至5wt%。

15.权利要求14的制备降失水剂组合物的方法，其中所述引发剂为过硫酸钾。

16.权利要求10至12中任一项的制备降失水剂组合物的方法，其特征在于，所述有机胺类早强剂选自三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺、及其组合。

17.权利要求15的制备降失水剂组合物的方法，其特征在于，所述有机胺类早强剂为三乙醇胺。

18.权利要求10至12中任一项的制备降失水剂组合物的方法，其中所述混合在常温至60℃的温度进行10～30分钟。

19.权利要求11的制备降失水剂组合物的方法，其中加入的N-乙烯基吡咯烷酮与丙烯酰胺的重量比为1：0.2至1：0.3。

20.一种水泥组合物，其包括水泥，和权利要求1至7中任一项所述的降失水剂组合物，其中所述水泥是硅酸盐水泥，其中所述降失水剂组合物的用量为所述水泥的0.5wt%至8wt%。

21.权利要求20的水泥组合物，其中所述水泥是油井水泥。

22.权利要求20的水泥组合物，其中所述降失水剂组合物的用量为所述水泥的1wt%至5wt%。

23.权利要求20的水泥组合物，其中所述降失水剂组合物的用量为所述水泥的2wt%至3wt%。

24.权利要求1至9中任一项的降失水剂组合物或权利要求20至23任一项中的水泥组合物在固井应用的用途。

25.权利要求24的用途，其用于油气井固井应用。

26.权利要求1至9中任一项的降失水剂组合物或权利要求20至23任一项中的水泥组合物在油气井浅层固井应用中的用途。

27.权利要求26的用途，其用于在低温条件下的煤层气井固井应用。