CN103087693A - 一种深水低温固井用降失水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种深水低温固井用降失水剂，所述降失水剂为包括聚乙烯醇和硫代硫酸盐的水悬浮液。所述降失水剂具有降失水和低温促凝的双重作用，起到“一剂两用”的效果，简化现场使用。同时，所述降失水剂不需与水泥干混，可直接加入固井混合水中使用，而且降失水组分有效浓度高，可有效地节省海上平台有限的材料存放空间。

Description

一种深水低温固井用降失水剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及一种降失水剂，更具体地，涉及一种深水低温固井用降失水剂及其制备方法。

背景技术

目前对海洋油气田的开发，仍主要集中在近大陆架区域。对于蕴藏丰富油气资源的作业水深大于500m的深水区域，有待加大开发力度。在深水区域勘探开发中，固井专业面临低温、浅层流、松软地层、异常高压、窄“窗口”等困难。对于水泥浆性能的要求有：①在低温下，要求水泥浆过渡时间短且抗压强度高；②水泥浆密度要低；③泵送中要求低摩阻及高顶替效率；④水泥石的二界面胶结要好；⑤水泥浆要低失水等。

在控制水泥浆失水方面，主要是通过在水泥浆中添加一定量的降失水剂来实现。目前，固井降失水剂从组成上主要有3类，纤维素及其衍生物类、聚乙烯醇（PVA）类以及以AMPS为主要单体的合成聚合物类。纤维素及其衍生物对水泥水化有一定的缓凝作用，这不利于低温深水固井使用。合成聚合物类使水泥浆的表观粘度增加明显，这不满足深水固井的低摩阻要求，而且合成聚合物类在低温下也表现出一定程度的缓凝作用。聚乙烯醇类在低温下缓凝作用小、对水泥水化反应和水泥浆的表观粘度影响均小，以及在提高水泥石界面胶结方面较其他两类要好。

固井常用的聚乙烯醇降失水剂，在产品应用形态上，有粉体和液体两种形态。粉体形态的聚乙烯醇类降失水剂，需预先与水泥干混，且容易造成混配不匀。目前，液体形态的聚乙烯醇类降失水剂浓度普遍较低，浓度不超过15%，这在运输、存放及使用上均不经济。

发明内容

本申请的目的是提供一种深水低温固井用降失水剂。

具体地，本申请提供一种深水低温固井用降失水剂，所述降失水剂为包括聚乙烯醇和硫代硫酸盐的水悬浮液。

在一些实施方式中，为消除制备过程中的泡沫，以及考虑悬浮液的长期储存稳定性，所述降失水剂还可以包括稳定剂、消泡剂和杀菌剂。

在一些实施方式中，硫代硫酸盐的重量百分数可以为15%～35%；聚乙烯醇的重量百分数可以为25%～35%；以及余量的水，优选地，所述水为去离子水。

在一些实施方式中，硫代硫酸盐的重量百分数可以为15%～35%；聚乙烯醇的重量百分数可以为25%～35%；消泡剂的重量百分数可以为0.1%～0.5%；稳定剂的重量百分数可以为0.1%～0.5%；杀菌剂的重量百分数可以为0.1%～0.5%；以及余量的水，优选地，所述水可以为去离子水。

在一些实施方式中，聚乙烯醇的聚合度可以为1700～2400，醇解度可以为88%。

在一些实施方式中，硫代硫酸盐可以为不含结晶水或含结晶水的钠盐或钾盐，优选为不含结晶水或含结晶水的钠盐。进一步优选为五水硫代硫酸钠（大苏打或海波）。其中含结晶水的硫代硫酸盐的称取是以盐的量来计算。

在一些实施方式中，消泡剂可以为矿物油类、硅油类、聚醚类或磷酸酯类消泡剂，优选地，所述消泡剂可以为聚醚类消泡剂。

在一些实施方式中，杀菌剂可以为醛类或苯甲酸钠，优选地，所述杀菌剂为苯甲酸钠。

在一些实施方式中，稳定剂可以为纤维素醚、黄原胶或温轮胶，优选地，所述稳定剂为黄原胶。

本申请的又一目的是提供一种深水低温固井用降失水剂的制备方法，所述制备方法包括：在室温下，将硫代硫酸盐搅拌溶于水中，再加入聚乙烯醇搅拌均匀，得到所述降失水剂。

本申请还提供一种深水低温固井用降失水剂的制备方法，所述制备方法包括：按比例称取水和稳定剂，并在室温下将稳定剂溶解在水中，然后加入消泡剂搅拌均匀，加入硫代硫酸盐搅拌溶解，加入聚乙烯醇搅拌均匀，以及加入杀菌剂搅拌溶解，即得深水低温固井用降失水剂。

本申请的另一目的是提供深水低温固井用降失水剂在低温深水固井中控制水泥浆失水中的应用。

本申请的深水低温固井用降失水剂具有降失水和低温促凝的双重作用，能够在低温深水固井中应用。在本申请的深水低温固井用降失水剂中，聚乙烯醇的成膜作用使其在水泥浆中具有降失水作用。而硫代硫酸盐除了与聚乙烯醇具有较好的配伍性外，还具有较好的低温促凝作用。将聚乙烯醇悬浮在硫代硫酸盐溶液中还具有以下益处：由于悬浮在盐溶液中的聚乙烯醇没有充分溶胀，在配制高浓度时仍具有较好的流动性；在使用过程中，当悬浮液被水稀释时，聚乙烯醇能充分溶胀和溶解，从而能够发挥其降失水作用。

与现有技术相比，本申请的深水低温固井用降失水剂具有降失水和低温促凝的双重作用，起到“一剂两用”的效果，简化现场使用。另外，在现有的以聚乙烯醇为固井降失水剂的技术中，若采用粉体，需事先与水泥干混（容易造成混配不匀），若采用液体，降失水组分聚乙烯醇的浓度较低，在运输、存放及使用上均不经济。而本发明所提供的聚乙烯醇悬浮液作为深水低温固井用降失水剂，不需与水泥干混，可直接加入混合水中使用。另外，降失水组分有效浓度高，可有效地节省海上平台有限的材料存放空间。

实施例

下面通过实施例来描述本申请的实施方式，本领域的技术人员应当认识到，这些具体的实施例仅表明为了达到本申请的目的而选择的实施技术方案，并不是对技术方案的限制。根据本申请的教导，结合现有技术对本申请技术方案的改进是显然的，都属于本申请保护的范围。

以下实施例中采用的原料均可由市售获得。

实施例1

配方：

五水硫代硫酸钠（廊坊亚太龙兴化工有限公司，工业级），47%；

聚乙烯醇BP-24（台湾春光公司，工业级），30%；

余量为去离子水。

制备上述配方的降失水剂的方法为：

向反应釜中加入五水硫代硫酸钠和水并搅拌溶解，然后缓慢加入聚乙烯醇并搅拌均匀，即得深水低温固井用降失水剂。

测得所述降失水剂的固含量为60%（质量百分比），与计算值相一致。该降失水剂在制备后立即使用是有效的。但该降失水剂容易离析，放置一段时间后有分层现象，不适宜于长期储存后使用。

实施例2

配方：

聚醚消泡剂Basopur DF5（德国BASF公司），0.5%；

黄原胶XC-CH（河北鑫合生物化工有限公司，工业级），0.2%；

五水硫代硫酸钠（廊坊亚太龙兴化工有限公司，工业级），47%；

聚乙烯醇BP-24（台湾春光公司，工业级），30%；

苯甲酸钠（天津市鑫大宇化工有限公司，工业级），0.3%；

余量为去离子水。

制备上述配方的降失水剂的方法为：

称取去离子水和黄原胶，并在室温下，在带搅拌装置的反应釜中使黄原胶溶解于水中，完全溶解且增粘后，然后加入聚醚消泡剂Basopur DF5搅拌均匀，加入五水硫代硫酸钠搅拌溶解，充分搅拌溶解后，加入聚乙烯醇搅拌均匀，加入苯甲酸钠搅拌溶解，即得深水低温固井用降失水剂。

测得所述降失水剂的固含量为60%（质量百分比），与计算值相一致。在室温下，测得其表观粘度为115mPa·s并在室温下储存半年无发臭、分层等现象。

实施例3

将本申请的深水低温固井用降失水剂（命名为G72LA，依据实例2制备）与传统粉体形态的G72S降失水剂（购自天津中海油田化学有限公司）和液体形态的G72L（购自天津中海油田化学有限公司）进行性能测试。

表1列出了采用本申请的G72LA降失水剂与传统粉体形态的G72S降失水剂和液体形态的G72L在10℃、20℃和50℃的条件下测得的水泥浆性能。

表11.50S.G水泥浆配方及性能评价

注：1.BWOC为依据水泥的重量百分比计算的其他外加剂的量；

2.X601L为醚类消泡剂，G72S为传统PVA类降失水剂，G72L为传统液体形态PVA类降失水剂（有效浓度10%），A92S为传统的氯盐早强剂，P60为玻璃微珠材质的减轻剂，BT-1为硅酸材质的增强剂，H21L为含羧聚合物类缓凝剂，F40L为磺化醛酮缩合物类分散剂，以上外加剂均来自于天津中海油服化学公司；G72LA为本申请所制备的降失水剂。

3.旋转粘度、游离液、API失水、稠化时间、超声波强度按照API RP10B《油井水泥试验推荐做法》第22版1997的规定进行测试，测试方法没有作任何改进。

从表1对比性的评价结果中可看出，在所评价的各温度条件下，用本申请制备的降失水剂G72LA与传统降失水剂G72S的使用性能相当。

另外，在操作上，一方面液体形态的G72LA有利于海上使用，另一方面G72LA具有降失水和低温促凝双作用，特别适合海上深水固井使用。

Claims (10)

1.一种深水低温固井用降失水剂，所述降失水剂为包括聚乙烯醇和硫代硫酸盐的水悬浮液。

2.根据权利要求1所述的降失水剂，其中，所述降失水剂还包括稳定剂、消泡剂和杀菌剂。

3.根据权利要求1所述的降失水剂，其中，所述硫代硫酸盐的重量百分数为15%～35%；聚乙烯醇的重量百分数为25%～35%；以及余量的水，优选地，所述水为去离子水。

4.根据权利要求2所述的降失水剂，其中，硫代硫酸盐的重量百分数为15%～35%；聚乙烯醇的重量百分数为25%～35%；消泡剂的重量百分数为0.1%～0.5%；稳定剂的重量百分数为0.1%～0.5%；杀菌剂的重量百分数为0.1%～0.5%；以及余量的水，优选地，所述水为去离子水。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的降失水剂，其中，所述聚乙烯醇的聚合度为1700～2400，醇解度为88%。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的降失水剂，其中，所述硫代硫酸盐为不含结晶水或含结晶水的钠盐或钾盐，优选不含结晶水或含结晶水的钠盐。

7.根据权利要求2或4所述的降失水剂，其中，所述消泡剂为矿物油类、硅油类、聚醚类或磷酸酯类消泡剂，优选地，所述消泡剂为聚醚类消泡剂；其中，所述杀菌剂为醛类或苯甲酸钠，优选地，所述杀菌剂为苯甲酸钠；其中，所述稳定剂为纤维素醚、黄原胶或温轮胶，优选地，所述稳定剂为黄原胶。

8.一种制备如权利要求1或3所述的降失水剂的方法，包括：在室温下，将硫代硫酸盐搅拌溶于水中，再加入聚乙烯醇搅拌均匀，得到所述降失水剂。

9.一种制备如权利要求2或4所述的降失水剂的方法，包括：在室温下，将稳定剂溶解在水中，然后加入消泡剂搅拌均匀，加入硫代硫酸盐搅拌溶解，加入聚乙烯醇搅拌均匀，以及加入杀菌剂搅拌溶解，得到所述降失水剂。

10.如权利要求1-9中任一项所述的降失水剂在深水低温固井中用于控制水泥浆失水中的应用。