CN103881021A - 一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法 - Google Patents

一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103881021A
CN103881021A CN201410097891.7A CN201410097891A CN103881021A CN 103881021 A CN103881021 A CN 103881021A CN 201410097891 A CN201410097891 A CN 201410097891A CN 103881021 A CN103881021 A CN 103881021A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminate cement
cement slurry
preparation
add
slurry system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410097891.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103881021B (zh
Inventor
程小伟
李早元
郭小阳
王岩
龙丹
刘开强
罗解
李明
刘健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Petroleum University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN201410097891.7A priority Critical patent/CN103881021B/zh
Publication of CN103881021A publication Critical patent/CN103881021A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103881021B publication Critical patent/CN103881021B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法，该降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙与N-异丙基丙烯酰胺二元共聚物，制备如下：（1）在氢氧化钙饱和溶液中加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙；（2）向反应器中加入乳化剂、水及保护胶体，混合均匀后再加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙和N-异丙基丙烯酰胺；（3）温度升至55～57℃，加入引发剂、分子量调节剂，反应3～3.5h；（4）将反应液体慢速离心，将产物减压蒸馏，干燥至恒重。该降失水剂可提高铝酸盐水泥浆的稳定性及减小铝酸盐水泥浆体系的失水量，同时改善水泥石耐高温性能，其制备方法原理可靠，操作简便。

Description

一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法，主要用于油气井固井领域。
背景技术
目前全球常规原油的可采储量预计为1272×108m3，稠油可采储量约1510×108m3，全球剩余石油资源70%以上是稠油资源，稠油资源远远超过常规原油。我国稠油资源十分丰富，已探明油气储量数据表明，我国陆地27%以上油气资源为稠油，海洋65%以上油气资源为稠油。随着常规原油产量的递减，全球将转向非常规能源开采，稠油资源将是非常规油气资源开采的重点，如何高效、安全开发稠油资源是全球石油开采面临的难题和挑战，也是未来能源安全的关键之一。
铝酸盐水泥浆体系是一种用于稠油热采井固井的新型水泥浆体系，在水泥浆的研发过程中发现现有的降失水剂与铝酸盐水泥配伍性差，调节出的水泥浆浆体稳定性差且失水量不易控制，且对铝酸盐水泥的耐温性能有一定的影响，而目前国内没有针对铝酸盐水泥浆特点开发的降失水剂，因此开发适合于铝酸盐水泥浆的降失水剂具有重要意义。
目前，有数篇文献专利报道了各种不同特点及性能的降失水剂（见ZL200710089263.4，ZL200710113760.3，ZL201110072174.5，ZL201110337361.1，ZL201210099125.5等）。这些降失水剂对水泥浆有良好的降低失水量、抗温抗盐等作用，有利于水泥石强度的发展，但是它们都是针对硅酸盐水泥设计的，而国内并没有针对铝酸盐水泥浆体系的特点及应用而开发的降失水剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂，与铝酸盐水泥配伍性好，可有效提高铝酸盐水泥浆的稳定性及减小铝酸盐水泥浆体系的失水量，同时改善水泥石耐高温性能，特别适用于稠油热采井等高温井。
本发明的另一目的还在于提供该降失水剂的制备方法，原理可靠，操作简便，具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂，为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙与N-异丙基丙烯酰胺二元共聚物，其结构如下：
Figure BDA0000477732980000021
其中，m=45～95.5%，n=4.5～55%。
本发明降失水剂的相对分子质量在600～1400万之间（相对分子质量按公式[η]=3.73×10-4M0.66计算，其中特性粘数[η]按GB12005.1-89测定）。
上述铝酸盐水泥浆体系降失水剂的制备方法，依次包括以下步骤：
（1）室温下将30～50g氢氧化钙溶于水中，在氢氧化钙的饱和溶液中加入15～30g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌，反应0.5～1h后过滤，取滤液进行重结晶，烘干得到单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙；
（2）向反应器中加入5～10g乳化剂和120～150g水，搅拌，使乳化剂混合均匀，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间0.5h～1h后，通入10～20min氮气，加入8～15g保护胶体，混合均匀后再加入35～50g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙和15～25gN-异丙基丙烯酰胺，提高搅拌速度至1500r/min，使单体乳化；
（3）当混合溶液的温度升至55～57℃时，在搅拌下加入10质量%的引发剂溶液2～3g，待反应1～1.5h后加入2～3.5g分子量调节剂，待反应3～3.5h后，停止聚合反应，冷却至室温；
（4）将反应液体移入离心机中，慢速离心，以确保乳液密实无气泡，取出产物，将产物减压蒸馏，于50～60℃真空中干燥至恒重。
所述乳化剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
所述保护胶体为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠。
所述引发剂为过硫酸钾—亚硫酸氢钾或过氧化氢—硫酸亚铁。
所述分子量调节剂为十二烷基硫醇或醋酸正十二烷基硫醇酯。
上述物质均为市售。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该降失水剂化学性质稳定，降失水剂中引入的耐高温基团和交联结构，能有效控制浆体的稳定性和失水量，在高温下对水泥浆仍能发挥降失水作用的同时，有利于提高水泥石的力学强度，工艺简单、操作方便，生产可控性强，产品一致性好。且该降失水剂稳定，时效性影响小，用该降失水剂配制的铝酸盐水泥浆失水量小、沉降稳定性好、流动性好、适用温度范围广，特别适合于稠油热采井等高温井。
具体实施方式
实施例1：
（1）室温下将30g氢氧化钙溶于水中，在氢氧化钙的饱和溶液中加入18g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌，反应0.7h后过滤，取滤液进行重结晶，烘干得到单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙；
（2）向反应器中加入5g十二烷基磺酸钠和130g水，搅拌，使十二烷基磺酸钠混合均匀，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间0.5h后，通入15min氮气，加入9g聚乙烯醇，混合均匀后再加入35g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙和15gN-异丙基丙烯酰胺，提高搅拌速度至1500r/min，使单体乳化；
（3）当混合溶液的温度升至57℃时，在搅拌下加入10质量%的过硫酸钾—亚硫酸氢钾2g，待反应1h后加入2g十二烷基硫醇，待反应3h后，停止聚合反应，冷却至室温；
（4）将反应液体移入离心机中，慢速离心，以确保乳液密实无气泡，取出产物，减压蒸馏，于50℃真空中干燥至恒重。
实施例2：
（1）室温下将35g氢氧化钙溶于水中，在氢氧化钙的饱和溶液中加入20g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌，反应0.5h后过滤，取滤液进行重结晶，烘干得到单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙；
（2）向反应器中加入8g十二烷基硫酸钠和125g水，搅拌，使十二烷基硫酸钠混合均匀，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间0.7h后，通入20min氮气，加入10g聚丙烯酰胺，混合均匀后再加入40g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙和18gN-异丙基丙烯酰胺，提高搅拌速度至1500r/min，使单体乳化；
（3）当混合溶液的温度升至55℃时，在搅拌下加入10质量%的过氧化氢—硫酸亚铁2.5g，待反应1.3h后加入2.5g醋酸正十二烷基硫醇酯，待反应3.2h后，停止聚合反应，冷却至室温；
（4）将反应液体移入离心机中，慢速离心，以确保乳液密实无气泡，取出产物，减压蒸馏，于60℃真空中干燥至恒重。
实施例3：
（1）室温下将40g氢氧化钙溶于水中，在氢氧化钙的饱和溶液中加入25g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌，反应1h后过滤，取滤液进行重结晶，烘干得到单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙；
（2）向反应器中加入7g十二烷基磺酸钠和140g水，搅拌，使十二烷基磺酸钠混合均匀，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间0.7h后，通入10min氮气，加入12g聚丙烯酸钠，混合均匀后再加入45g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙和20gN-异丙基丙烯酰胺，提高搅拌速度至1500r/min，使单体乳化；
（3）当混合溶液的温度升至56℃时，在搅拌下加入10质量%的过硫酸钾—亚硫酸氢钾2.5g，待反应1.0h后加入3.5g十二烷基硫醇，待反应3h后，停止聚合反应，冷却至室温；
（4）将反应液体移入离心机中，慢速离心，以确保乳液密实无气泡，取出产物，减压蒸馏，于55℃真空中干燥至恒重。
实施例4：
（1）室温下将50g氢氧化钙溶于水中，在氢氧化钙的饱和溶液中加入30g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌，反应0.8h后过滤，取滤液进行重结晶，烘干得到单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙；
（2）向反应器中加入8g十二烷基硫酸钠和145g水，搅拌，使十二烷基硫酸钠混合均匀，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间0.8h后，通入15min氮气，加入12g聚丙烯酰胺，混合均匀后再加入45g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙和20gN-异丙基丙烯酰胺，提高搅拌速度至1500r/min，使单体乳化；
（3）当混合溶液的温度升至55℃时，在搅拌下加入10质量%的过氧化氢—硫酸亚铁2.5g，待反应1.3h后加入3.2g醋酸正十二烷基硫醇酯，待反应3.2h后，停止聚合反应，冷却至室温；
（4）将反应液体移入离心机中，慢速离心，以确保乳液密实无气泡，取出产物，减压蒸馏，于55℃真空中干燥至恒重。
配制水泥浆：
水泥浆体系：配制密度为1.85g/cm3的水泥浆，水泥浆配方为铝酸盐水泥+2%降失水剂+0.2%消泡剂+自来水，其中铝酸盐水泥和消泡剂为市售。水泥浆的稳定性、失水量及抗压强度按API标准执行。
表1为加入降失水剂样品的水泥浆性能测试结果。
由表1可知，与常规降失水剂相比，本发明降失水剂可有效控制铝酸盐水泥浆的失水量，有利于水泥石的抗压强度的发展。
表1加入降失水剂样品的水泥浆性能
Figure BDA0000477732980000051
表2为加入降失水剂的铝酸盐水泥石耐高温性能的测试结果。
由表2可知，该降失水剂适合于铝酸盐水泥浆体系，不仅有利于水泥浆低温下的性能，也有利于保持或提高水泥石高温抗压强度。
表2加入降失水剂的水泥石耐高温性能
Figure BDA0000477732980000052

Claims (6)

1.一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂，为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙与N-异丙基丙烯酰胺二元共聚物，其结构如下：
Figure FDA0000477732970000011
其中m=45～95.5%，n=4.5～55%，相对分子质量在600～1400万之间。
2.如权利要求1所述的铝酸盐水泥浆体系降失水剂的制备方法，依次包括以下步骤：
（1）室温下将30～50g氢氧化钙溶于水中，在氢氧化钙的饱和溶液中加入15～30g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，搅拌，反应0.5～1h后过滤，取滤液进行重结晶，烘干得到单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙；
（2）向反应器中加入5～10g乳化剂和120～150g水，搅拌，使乳化剂混合均匀，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间0.5h～1h后，通入10～20min氮气，加入8～15g保护胶体，混合均匀后再加入35～50g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钙和15～25gN-异丙基丙烯酰胺，提高搅拌速度至1500r/min，使单体乳化；
（3）当混合溶液的温度升至55～57℃时，在搅拌下加入10质量%的引发剂溶液2～3g，待反应1～1.5h后加入2～3.5g分子量调节剂，反应3～3.5h后冷却至室温；
（4）将反应液体移入离心机中，慢速离心，将产物减压蒸馏，于50～60℃真空中干燥至恒重。
3.如权利要求2所述的铝酸盐水泥浆体系降失水剂的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
4.如权利要求2所述的铝酸盐水泥浆体系降失水剂的制备方法，其特征在于，所述保护胶体为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠。
5.如权利要求2所述的铝酸盐水泥浆体系降失水剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾—亚硫酸氢钾或过氧化氢—硫酸亚铁。
6.如权利要求2所述的铝酸盐水泥浆体系降失水剂的制备方法，其特征在于，所述分子量调节剂为十二烷基硫醇或醋酸正十二烷基硫醇酯。
CN201410097891.7A 2014-03-17 2014-03-17 一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法 Active CN103881021B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410097891.7A CN103881021B (zh) 2014-03-17 2014-03-17 一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410097891.7A CN103881021B (zh) 2014-03-17 2014-03-17 一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103881021A true CN103881021A (zh) 2014-06-25
CN103881021B CN103881021B (zh) 2016-02-24

Family

ID=50950179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410097891.7A Active CN103881021B (zh) 2014-03-17 2014-03-17 一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103881021B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104178094A (zh) * 2014-08-26 2014-12-03 山东聚鑫化工有限公司 复合型油井水泥降滤失剂及其制法
CN104388063A (zh) * 2014-10-31 2015-03-04 中国石油化工集团公司 一种钻井液用微交联聚合物类降滤失剂及其制备方法
CN104531104A (zh) * 2015-01-19 2015-04-22 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种抗高温抗盐降滤失剂及其制备方法
CN105349127A (zh) * 2015-12-16 2016-02-24 中国石油大学(华东) 一种预螯合铝酸盐基水泥降失水剂及制备方法和包含它的水泥浆
CN106995686B (zh) * 2016-01-25 2020-04-14 中石化石油工程技术服务有限公司 一种可控胶凝堵漏剂
CN115417950A (zh) * 2022-11-04 2022-12-02 中石化西南石油工程有限公司 固井水泥浆用温敏降失水剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040094070A1 (en) * 2002-06-20 2004-05-20 Eoff Larry S. Cementing compositions
US20040159431A1 (en) * 2002-06-20 2004-08-19 Eoff Larry S. Methods and compositions for cementing wells
CN101250397A (zh) * 2008-04-03 2008-08-27 中国地质大学（武汉） 一种两性离子聚合物降滤失剂的制备方法
CN101429425A (zh) * 2007-11-07 2009-05-13 中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究院 乙烯基磺酸盐聚合物钻井液处理剂的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040094070A1 (en) * 2002-06-20 2004-05-20 Eoff Larry S. Cementing compositions
US20040159431A1 (en) * 2002-06-20 2004-08-19 Eoff Larry S. Methods and compositions for cementing wells
CN101429425A (zh) * 2007-11-07 2009-05-13 中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究院 乙烯基磺酸盐聚合物钻井液处理剂的制备方法
CN101250397A (zh) * 2008-04-03 2008-08-27 中国地质大学（武汉） 一种两性离子聚合物降滤失剂的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王中华: "钻井液降滤失剂P(AMPS-IPAM-AM)的合成与评价", 《钻井液与完井液》, no. 02, 30 March 2010 (2010-03-30) *
赵昊炜等: "抗高温抗盐钻井液降滤失剂研究现状", 《西部探矿工程》, no. 10, 25 October 2006 (2006-10-25) *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104178094A (zh) * 2014-08-26 2014-12-03 山东聚鑫化工有限公司 复合型油井水泥降滤失剂及其制法
CN104388063A (zh) * 2014-10-31 2015-03-04 中国石油化工集团公司 一种钻井液用微交联聚合物类降滤失剂及其制备方法
CN104388063B (zh) * 2014-10-31 2020-04-24 中国石油化工集团公司 一种钻井液用微交联聚合物类降滤失剂及其制备方法
CN104531104A (zh) * 2015-01-19 2015-04-22 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种抗高温抗盐降滤失剂及其制备方法
CN105349127A (zh) * 2015-12-16 2016-02-24 中国石油大学(华东) 一种预螯合铝酸盐基水泥降失水剂及制备方法和包含它的水泥浆
CN105349127B (zh) * 2015-12-16 2018-07-31 中国石油大学(华东) 一种预螯合铝酸盐基水泥降失水剂及制备方法和包含它的水泥浆
CN106995686B (zh) * 2016-01-25 2020-04-14 中石化石油工程技术服务有限公司 一种可控胶凝堵漏剂
CN115417950A (zh) * 2022-11-04 2022-12-02 中石化西南石油工程有限公司 固井水泥浆用温敏降失水剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103881021B (zh) 2016-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103881021B (zh) 一种铝酸盐水泥浆体系降失水剂及其制备方法
CN102433107B (zh) 一种钻井液用低分子量聚合物型降滤失剂及其制备方法
CN105037648B (zh) 一种保坍减水型聚羧酸减水剂及其低温快速制备方法
CN104650828B (zh) 润湿反转剂及其制备方法和储层保护剂组合物以及用于低渗透特低渗透储层的钻井液及应用
CN105385279A (zh) 聚合物水泥防水涂料及其制备方法
CN104497188A (zh) 一种水基钻井液用降滤失封堵剂的制备方法
CN104327813A (zh) 耐高温油井水泥分散缓凝剂及其制备方法
CN102433108A (zh) 一种钻井液用耐温抗盐降滤失剂及其制备方法
Jintang et al. The novel fluid loss additive HTF-200C for oil field cementing
CN103740350B (zh) 油气井水泥用聚合物宽温带缓凝剂及其制备方法
CN105315413A (zh) 一种新型改性丙烯酸酯乳液胶粘剂及其制备方法
CN114805679B (zh) 一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法
CN105419545A (zh) 一种聚合物水泥防水涂料及其制备方法
CN113372679B (zh) 一种环保硅烷阻燃抗滴落剂的制备方法
CN104371074A (zh) 一种低温高浓度聚羧酸减水剂及其制备方法
CN112851856A (zh) 一种耐盐型聚合物微球封堵剂及其制备方法
CN104231165A (zh) 一种驱油用聚表剂制备方法
CN103723944B (zh) 一种高效混凝土减水剂及其制备方法
CN103319650A (zh) 一种磷铝酸盐水泥体系降失水剂及其制备方法
CN103408681B (zh) 一种大幅度提高聚氯乙烯产能的方法
CN102321219B (zh) 一种有机硅接枝丙烯酸酯共聚乳液的制备方法
CN104804716A (zh) 固井防窜非离子丁苯胶乳及其制备方法
CN102643047B (zh) 一种酰胺多胺聚羧酸系高分子水泥助磨剂及其制备方法
CN104177542A (zh) 钻井液用微乳液聚合强包被剂及其制备方法
CN106117459A (zh) 一种室温合成的聚羧酸减水剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant