CN105176505A - 一种固井用水泥浆稳定剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固井用水泥浆稳定剂及其制备方法与应用，所述的固井用水泥浆稳定剂包括54～89重量份的石英砂、2～20重量份的温伦胶、0～8重量份的黄原胶、3～10重量份的聚乙烯醇、3～8重量份的接枝高分子聚合物。该稳定剂不仅可提高水泥浆的稳定性，而且在使用过程中对水泥浆的其它性能无不良影响，另外该稳定剂还有益于水泥石的抗压强度。

Description

一种固井用水泥浆稳定剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种固井用水泥浆稳定剂及其制备方法与应用，属于油田固井水泥浆外加剂技术领域。
背景技术
固井是钻完井过程中的重要环节，是评价油气井钻完井周期、固井质量及油气井使用寿命的决定性因素。为加固油气井壁、保证继续钻进、确保勘探期间分层试油及整个开采过程中合理的油气生产，在所钻成井眼中下入预设计尺寸的套管，并在套管与井壁的环空中注入水泥浆的作业称为固井。注水泥作业就是将事先调配好的水泥浆注入地层和套管柱间的环空内，顶替到预定位置后立即凝结硬化，从而达到加固井壁、保护套管和封隔油气水层的目的。水泥浆性能很大程度上决定了固井作业的安全性和固井质量。
水泥浆稳定性是固井水泥浆体系最重要的指标之一，且是影响固井质量、诱导“气窜”的重要因素。尤其是在大斜度井段和水平井段固井中，游离液和固相沉降会导致水泥浆上下部存在密度差，在井眼高边部分形成强度很弱的高渗透水泥，甚至产生微缝隙，可能造成井内流体的环空窜流，严重影响固井质量、后期油井生产和增产等作业。此外，高温水泥浆中加入的大量能改善其性能和保证施工安全的外加剂通常存在高温稀释现象，经过高温、长距离泵送后，水泥浆易出现游离液和固相沉降，可能导致水泥浆失重，从而影响固井质量和水泥环密封完整性。因此，水泥浆稳定性能是确保固井质量及延长油气井寿命的重要因素。
通常，向体系中加入外掺料或稳定剂来提高水泥浆的稳定性能。如纳米级或微米级尺寸的硅灰，其是一种多孔结构材料，具有一定的悬浮能力、较大的比表面积和较强的蓄水能力，可明显降低水泥浆的游离液和防止固相沉积，提高其稳定性。但该材料使水泥浆有严重的增稠现象，若加量过大，则影响配浆和水泥浆的泵注，因此需向体系中加入大量的分散剂以降低硅灰的蓄水量、改善水泥浆的流变性能，但分散剂也会使水泥浆高温下出现游离液和固相沉降，故这是一个矛盾结合体。
国内外对水泥浆稳定剂的研究较多。邱燮和等人介绍了新型Microblock液硅添加剂在油田的应用(邱燮和，王良才，郭广平.Microblock液硅的评价及在中国油田的应用[J].钻井液与完井液，2010,27(4)：68-70)，所述的Microblock液硅具有良好的悬浮能力，可有效防止水泥浆沉降和生成游离液，且有利于提高水泥石强度及防气窜性能，但液硅对水泥浆的流变性能有一定的负面影响。
US7114569B2公开了一种采用硼处理低分子量瓜胶，用其作悬浮稳定剂，该悬浮稳定剂具有低温不增粘、高温增粘的特点，可防止高密度水泥浆由于高温稀释作用所产生的固相沉降及游离液，可有效改善水泥浆的高温稳定性能。
US4963668A与US5004506A公开了一种用作悬浮稳定剂的温伦胶，该温轮胶是采用H2O2、FeSO4和EDTA处理后得到的低粘度温伦胶，尽管其能够提高水泥浆稳定性，但该温伦胶需进行复杂的预处理，操作、使用不便，同时易造成温轮胶每批产品性能差异较大。
CN103694975A公开了一种温伦胶类的水泥浆稳定剂，具体包括温伦胶、矿物油、有机土以及流变调节剂等，其可直接加入水中，能很快水化增粘，且无需对温伦胶进行预处理，使用方便、高效，可有效防止水泥浆产生游离液和沉降，确保固井质量。但该稳定剂加入水中的水化增粘现象将延长下灰时间，影响水泥浆配制过程，若加量较大则可能无法下灰，或导致水泥浆稠度较大，影响泵注过程，固井施工过程存在一定风险。另外，在使用温伦胶类水泥浆稳定剂时，由于加量较少，与水泥干混使用会存在混配不匀的情况，加入水中经常发生“鱼眼”状的团聚现象，影响温伦胶类水泥浆稳定剂性能的发挥。
因此，如何方便、高效利用温伦胶制备水泥浆稳定剂，而对水泥浆的其它性能无不良影响，成为固井用水泥浆稳定剂技术的研究焦点。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种固井用水泥浆稳定剂，该稳定剂不仅可提高水泥浆的稳定性，而且在使用过程中对水泥浆的其它性能无不良影响，另外该稳定剂还有益于水泥石的抗压强度。
本发明的另一目的在于提供所述固井用水泥浆稳定剂的制备方法，所述方法简单、操作方便。
本发明的又一目的在于提供所述固井用水泥浆稳定剂的应用。
本发明的再一目的在于提供一种固井用水泥浆，其包含本发明所述的固井用水泥浆稳定剂。该水泥浆具有良好的稳定性、流变性，适用温度可达150℃。
本发明的再一目的在于提供所述的固井用水泥浆的应用。
为达到前述目的，本发明提供一种固井用水泥浆稳定剂，其包括54～89重量份的石英砂、2～20重量份的温伦(轮)胶、0～8重量份的黄原胶、3～10重量份的聚乙烯醇、3～8重量份的接枝高分子聚合物；其中，所述的接枝高分子聚合物具有式(I)的结构：
其中A链和B链的质量比为2～1:1；式(I)中m+n为丙烯酸的重复单元数，m+n为135～256之间的整数，p为81～145之间的整数，x为40～72之间的整数，y为12～36之间的整数，r，s各自独立的为1～5之间的整数，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立的为C1～C3的烷基，M为碱金属盐；
或所述的接枝高分子聚合物是由以下方法制备得到的：
将50～60重量份N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和40～50重量份N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)溶解在450～900重量份的水中，升温至30～50℃后，加入2.5～4.0重量份的过氧化物和2.5～5.0重量份的巯基乙胺，反应10～20h，所得反应液经冻干后得到N-异丙基丙烯酰胺/N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物；
将35～48重量份的丙烯酸(AA)和52～65重量份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在300～600重量份的水中，升温至50～70℃后，加入0.5～1.5重量份的过氧化物作引发剂，反应5～8h后，调节pH为近中性，所得反应液经冻干得到的丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物；
配制900～1560重量份pH为6.8～7.5的磷酸盐类缓冲溶液，将60～75重量份上述得到的N-异丙基丙烯酰胺/N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物和25～40重量份的上述得到丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物加入到该缓冲溶液中，加入偶联剂，室温下反应6～10h后，所得反应液经冻干后得粉末状的所述接枝高分子聚合物，其中，所述的偶联试剂包括0.3～0.4重量份脱水剂与0.2～0.3重量份羧酸活化试剂；优选地，所述脱水剂包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和/或1H-苯并三唑-1-基氧三吡咯烷基六氟磷酸盐，所述的羧酸活化试剂包括N-羟基丁二酰亚胺、1,8-萘内酰亚胺、丁酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N,N-二叔丁基碳二亚胺等中的一种或多种。
本发明通过优化固井用水泥浆稳定剂中的各组分及其含量，使得各组分协同作用，从而使得本发明所述的固井用水泥浆稳定剂不仅可提高水泥浆的稳定性，尤其是高温稳定性，有效防止水泥浆产生游离液和沉降，而且在使用过程中对水泥浆的其它性能无不良影响，主要是指该稳定剂不影响水泥浆的下灰时间、流变性、初始稠度、稠化时间、失水量，并且还能提高水泥浆的抗压强度。特别地，本发明通过实验证实添加了所述固井用水泥浆稳定剂对水泥浆的流变性无不良影响，这可能是由于所述固井用水泥浆稳定剂在水相中的水化增粘现象弱，在正常的使用量下，所述固井用水泥浆稳定剂对水泥浆的稠度及配制过程的其他性能基本无影响，确保了水泥浆具有良好的流变性能，有利于正常泵送。此外，本发明的稳定剂可适用于密度在1.20～2.60g/cm3范围的水泥浆体系。所述固井用水泥浆稳定剂为粉体状，可直接与水泥、外掺料(或粉体外加剂)等干混，现场施工方便，并且加量易于精确控制。
本发明除另有规定外，所述的含量或比例为重量含量或重量比例，所述的份为重量份，所述的pH近中性是指pH为6.0～8.0，优选pH为6.5～8.5，所述的室温是指温度为0～40℃，优选20～30℃。
根据本发明的具体实施方案，本发明所述的固井用水泥浆稳定剂中，该固井用水泥浆稳定剂包括67～78重量份的石英砂、9.5～13重量份的温伦胶、3～6重量份的黄原胶、5～8重量份的聚乙烯醇、4.5～6重量份的接枝高分子聚合物；优选地，该固井用水泥浆稳定剂包括72～78重量份的石英砂、11～13重量份的温伦胶、5～6重量份的黄原胶、7～8重量份的聚乙烯醇、5～6重量份的接枝高分子聚合物。
本发明中所述的温伦胶是从产碱菌属培养液提取的菌株以淀粉等碳水化合物为主要原料、利用生物工程发酵制取的生物多糖，其结构是由D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、L-鼠李糖、L-甘露糖组成的四糖重复单元，其可从现有技术中购买得到或按现有技术中的方法制备得到。
温伦胶的结构式如下：
本发明中所述的黄原胶为玉米淀粉经野油菜黄单孢菌发酵而生产的复合多糖体，其分子结构是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酰基、丙酮酸组成。其可从现有技术中购买得到或按现有技术中的方法制备得到。
黄原胶的结构式如下：
如上所述，现有技术中的温伦胶类的水泥浆稳定剂，由于其使用量较少，在与水泥干混过程中存在混配不匀的情况，加入水中经常发生“鱼眼”状的团聚现象，影响温伦胶类水泥浆稳定剂性能的发挥。本发明所述的固井用水泥浆稳定剂中的石英砂能够有效的降低混配不匀的风险，提高了现场应用的可操作性，石英砂的主要作用是依靠其球体摩擦作用使加量较少的温伦胶、黄原胶、聚乙烯醇、高聚物等混配均匀，以避免仅加入聚合物时会发生团聚而影响其性能的发挥。根据本发明的具体实施方案，本发明所述的固井用水泥浆稳定剂中，所述的石英砂的平均粒径为6.5～180μm，比表面积为60～923m2/kg。优选地，所述的石英砂的平均粒径为127.3μm，比表面积为182m2/kg。
根据本发明的具体实施方案，本发明所述的固井用水泥浆稳定剂中，所述的聚乙烯醇的聚合度为1000～2000，醇解度为85％～89％。其可从现有技术中购买得到例如PVA-1788(聚合度为1700，醇解度为88％)，或按现有技术中的方法制备得到，例如，可由聚醋酸乙烯酯醇解而得到。
根据本发明的具体实施方案，本发明所述的固井用水泥浆稳定剂中，式(I)中的R1、R2均为甲基，R3、R4均为乙基或R3、R4其中一个为氢，另一个为异丙基，R5、R6均为甲基；r为2，s为1，M为Na；优选地，由式(I)所示的接枝高分子聚合物或由所述方法制备得到的接枝高分子聚合物的分子量为11000～85000，更优选25000～42000。
根据本发明的具体实施方案，本发明所述的固井用水泥浆稳定剂中，所述的过氧化物包括过硫酸盐，例如，所述过硫酸盐包括过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或几种；所述脱水剂包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和/或1H-苯并三唑-1-基氧三吡咯烷基六氟磷酸盐，所述的羧酸活化试剂包括N-羟基丁二酰亚胺、1,8-萘内酰亚胺、丁酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N,N-二叔丁基碳二亚胺中的一种或多种；所述的磷酸盐类缓冲溶液由KH2PO4和Na2HPO4配制而成。
作为本发明的一具体实施方案，所述的接枝高分子聚合物由以下方法制备得到：
侧链的制备：将50～60重量份N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和40～50重量份N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)混合物溶于装有450～900重量份去离子水的10L三口反应器中，开动搅拌并打开加热装置，待升至30～50℃后，将2.5～4.0重量份的过硫酸钾和2.5～5.0重量份的巯基乙胺盐酸盐加入三口反应器中，抽真空通氮气反复三次，在氮气保护下反应10～20h后得到无色透明溶液，使用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥制成粉状聚合物以备用；
主链的制备：将35～48重量份的丙烯酸(AA)和52～65重量份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)溶于装有300～600重量份去离子水的10L三口反应器中，以200r/min转速搅拌并打开加热装置，待升50～70℃后，加入0.5～1.5重量份的过硫酸钾，反应5～8h后得到无色透明溶液。然后，加入适量氢氧化钠调整反应溶液pH为中性，使用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥制成粉状聚合物以备用；
接枝聚合物的制备：将KH2PO4和Na2HPO4配成pH为6.8～7.5的缓冲溶液，将60～75重量份的侧链和25～40重量份的主链(AMPS/AA)二元共聚物加入到900～1560重量份的上述缓冲溶液中，搅拌至完全溶解。随后加入0.3～0.4重量份的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和0.2～0.3重量份的N-羟基丁二酰亚胺，在室温下反应6～10h后，得到无色透明溶液，使用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥制成粉状聚合物以备用。
另一方面，本发明提供所述的固井用水泥浆稳定剂的制备方法，所述方法包括：将本发明所述的固井用水泥浆稳定剂中的各组分混合均匀即可得到所述的固井用水泥浆稳定剂。由于所述固井用水泥浆稳定剂均一性影响其使用效果，进一步地，本发明通过如下方法制备得到所述固井用水泥浆稳定剂：
将所述石英砂加入粉体混料机中，在搅拌条件下依次加入所述的温伦胶、所述的黄原胶、所述的聚乙烯醇和所述的接枝高分子聚合物，混拌后，即得所述的固井用水泥浆稳定剂。所使用的粉体混料机可采用实验室用小型混料机(容量为5-50Kg)，旋转角度为0-90°，对粉体混料机的搅拌速度无特殊要求，本发明制备中采用的搅拌转速为30-100r/min；混拌时间为30-90min，目的是使所加入的化学剂混拌均匀。相较于现有技术，本发明所述的稳定剂中的温伦胶无需进行预处理，制备简单、操作方便。
再一方面，本发明提供所述的固井用水泥浆稳定剂的应用。通过以上描述可知，可将本发明所述的固井用水泥浆稳定剂添加至水泥浆中，以在不影响水泥浆的其他性能的情况下提高水泥浆的稳定性和/或改善水泥石的抗压强度。因此，本发明提供了所述的固井用水泥浆稳定剂在制备水泥浆中的应用。
又一方面，本发明提供一种固井用水泥浆，其包含本发明所述固井用水泥浆稳定剂。具体而言，本发明提供一种固井用水泥浆，以水泥浆的总重量为100％计，其含有0.2％～0.80％本发明所述的固井用水泥浆稳定剂。本发明所述固井用水泥浆稳定剂可与水泥直接干混使用，不会造成“鱼眼”团块现象。本发明所述的水泥浆体系具备良好的稳定性，尤其是高温稳定性及流变性。具体而言，本发明通过实施例验证，含有本发明所述固井用水泥浆稳定剂的水泥浆可适用温度可达150℃，尤其在高温深井、大斜度井、水平井等特殊井固井中，能有效防止水泥浆沉降和生成游离液，具有良好的高温稳定性能。因此，将含有本发明所述的固井用水泥浆稳定剂的水泥浆应用于固井作业中，其能很好的确保固井质量。
本发明再一方面提供所述固井用水泥浆的固井施工中的应用；优选地，所述井为高温深井、超深井、大斜度井及水平油井。
本发明中所述的高温深井通常是指井底循环温度高于120℃且垂直井深在4500～6000m的油气井；所述的超深井是指垂直井深在6000～9000m的油气井；所述的大斜度井是指钻井斜长与垂深之比大于2且井斜角在60°～86°的定向井；所述的水平井是井眼轨迹同油层走向基本一致，井斜角不低于86°的特殊定向井。
综上所述，本发明提供的水泥浆稳定剂，其制备方法简单，操作方便，可与水泥直接干混使用。在适当加量下，其对水泥浆的稠度及配制过程基本无影响，确保了水泥浆具有良好的流变性能，利于正常泵送。此外，本发明的稳定剂可适用于不同密度(1.20-2.60g/cm3)的水泥浆体系中，适用温度可达150℃，尤其在高温深井、大斜度井、水平井等特殊井固井中，能有效防止水泥浆沉降和生成游离液，使其具有良好的高温稳定性能，确保了固井质量。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
以下实施例中所使用的原料除接枝高分子聚合物外均属于市售商品，且为该技术领域的技术人员熟知的产品。
其中，所使用的温伦胶购自安徽龙津生物科技有限公司；所使用的黄原胶购自河北金丰化工产品有限公司，其相对分子质量为8×106～5×107；所使用的石英砂购自峨眉山市托阳油田工程技术有限公司，其平均粒径为127.3μm，比表面积为182m2/kg；所使用的聚乙烯醇为PVA-1788，购自郑州市广耀化工原料有限公司，其聚合度为1700，醇解度为88％；所使用的接枝接枝高分子聚合物的制备如下：
(a)侧链NIPA/DMAA共聚物的制备：将480g的NIPA和420g的DMAA的混合物溶于5100g去离子水中，转移至10L的三口反应器中，以200r/min转速搅拌并打开加热装置，待温度升至40℃时，将0.814g过硫酸钾和3.43g巯基乙胺盐酸盐加入三口反应器中，抽真空通氮气反复三次，在氮气保护下反应16h得到无色透明溶液；反应完成后使用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥制成粉状的NIPA/DMAA共聚物以备用；
(b)主链AA/AMPS共聚物的制备：将471g的AA和729g的AMPS溶于4800g去离子水中，转移至10L的三口反应容器中，以200r/min转速搅拌并打开加热装置，待温度升至60℃时，加入7.2g过硫酸钾，反应5h后得到无色透明溶液；反应完成后，加入适量氢氧化钠调整反应溶液pH为中性，使用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥制成粉状的AA/AMPS共聚物以备用；
(c)接枝高分子聚合物的制备：将KH2PO4和Na2HPO4配成pH为7.4的缓冲溶液，将962g侧链NIPA/DMAA共聚物和438g主链AA/AMPS共聚物加入到5600g的上述缓冲溶液中，搅拌至完全溶解；随后加入5.23g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和4.49g的N-羟基丁二酰亚胺，在室温反应12h得到无色透明溶液，使用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥制成粉状的接枝高分子聚合物。
实施例1
称取14.8Kg石英砂置于粉体混料机中，开动搅拌装置并以30r/min的转速搅拌，然后依次向其中加入1.0Kg温伦胶、1.6Kg黄原胶、1.0KgPVA-1788、1.6Kg接枝高分子聚合物，按照以上转速持续搅拌90min后，即可得本实施例水泥浆稳定剂，记为WDJ-1。
实施例2
称取15.4Kg石英砂置于粉体混料机中，开动搅拌装置并以40r/min的转速搅拌，然后依次向其中加入1.6Kg温伦胶、1.0Kg黄原胶、1.4KgPVA-1788、0.6Kg接枝高分子聚合物，按照以上转速持续搅拌70min后，即可得本实施例水泥浆稳定剂，记为WDJ-2。
实施例3
称取14.4Kg石英砂置于粉体混料机中，开动搅拌装置并以50r/min的转速搅拌，然后依次向其中加入2.2Kg温伦胶、1.0Kg黄原胶、1.4Kg聚乙烯醇-1788、1.0Kg接枝高分子聚合物，按照以上转速持续搅拌50min后，即可得本实施例水泥浆稳定剂，记为WDJ-3。
实施例4
称取14.8Kg石英砂置于粉体混料机中，开动搅拌装置并以60r/min的转速搅拌，然后依次向其中加入3.0Kg温伦胶、0.4Kg黄原胶、0.6KgPVA-1788、1.2Kg接枝高分子聚合物，按照以上转速持续搅拌30min后，即可得本实施例水泥浆稳定剂，记为WDJ-4。
实施例5
称取14.6Kg石英砂置于粉体混料机中，开动搅拌装置并以60r/min的转速搅拌，然后依次向其中加入3.6Kg温伦胶、1.0KgPVA-1788、0.8Kg接枝高分子聚合物，按照以上转速持续搅拌30min后，即可得本实施例水泥浆稳定剂，记为WDJ-5。
性能评价
按照表1中的配方配制水泥浆，其中未加入稳定剂的记为水泥浆A，将实施例1～5制备的WDJ1～WDJ-5直接与粉体材料干混后制备的水泥浆分别记为水泥浆B、C、D、E、F。依据GB/T19139-2003，对水泥浆的初始稠度、游离液、水泥石上下密度差、稠化时间、API失水量、水泥石强度、流变性进行测试，以评价WDJ1～WDJ-5对水泥浆性能的影响，结果如表1所示。
表1
备注：上述水泥浆的制备和性能评价是按照GB/T19139-2003中《油井水泥试验方法》进行；DRF-120L和DRH-200L(购自中国石油基团钻井工程技术研究院)均为AMPS类合成接枝高分子聚合物，具有一定的分散作用；消泡剂为磷酸三丁酯；分散剂为磺化醛酮缩聚物；水泥浆流动度是使用流动环测得；水泥浆的理论密度是1.89g/cm3，水泥石上下密度差为水泥浆经150℃养护30min后在80℃水浴箱中养护24h后，运用阿基米德原理测得水泥石上下密度的差值；水泥浆的流变性能是由六速旋转粘度计测得，计算公式为流性指数n＝2.096×lg(Φ300/Φ100)，稠度系数k＝0.511×Φ300/511n。
从表1中可知，本发明所述的稳定剂耐温可达150℃(井底循环温度，BHCT)；可直接与水泥、外掺料(或粉体外加剂)等干混，现场施工方便，并且加量易于精确控制；该稳定剂具有一定的增稠现象，但不影响水泥浆的流动性能，使其仍保持良好的可泵注性；与其它外加剂有良好的配伍性能，对水泥浆的API失水量、稠化时间影响较小，本发明所述稳定剂有益于水泥石的抗压强度。综上可知，从使用效果上来看，本发明所述稳定剂对水泥浆的综合性能无不利影响，且可有效提高水泥浆的高温稳定性能，确保固井质量。本发明提供的水泥浆稳定剂在高温深井、大斜度井和水平井等特殊井固井过程中，具有良好的应用前景。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种固井用水泥浆稳定剂，其包括54～89重量份的石英砂、2～20重量份的温伦胶、0～8重量份的黄原胶、3～10重量份的聚乙烯醇、3～8重量份的接枝高分子聚合物；其中，所述的接枝高分子聚合物具有式(I)的结构：
其中A链B链的质量比为2～1:1；式(I)中m+n为丙烯酸的重复单元数，m+n为135～256之间的整数，p为81～145之间的整数，x为40～72之间的整数，y为12～36之间的整数，r，s各自独立的为1～5之间的整数，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立的为C1～C3的烷基，M为碱金属盐；
或所述的接枝高分子聚合物是由以下方法制备得到的：
将50～60重量份N-异丙基丙烯酰胺和40～50重量份N,N-二甲基丙烯酰胺溶解在450～900重量份的水中，升温至30～50℃后，加入2.5～4.0重量份的过氧化物和2.5～5.0重量份的巯基乙胺作引发剂，反应10～20h，所得反应液经冻干后得到N-异丙基丙烯酰胺/N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物；
将35～48重量份的丙烯酸和52～65重量份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在300～600重量份的水中，升温至50～70℃后，加入0.5～1.5重量份的过氧化物作引发剂，反应5～8h后，调节pH为近中性，所得反应液经冻干得到的丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物；
配制900～1560重量份pH为6.8～7.5的磷酸盐类缓冲溶液，将60～75重量份上述得到的N-异丙基丙烯酰胺/N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物和25～40重量份的上述得到丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物加入到该缓冲溶液中，加入偶联剂，室温下反应6～10h后，所得反应液经冻干后得所述接枝高分子聚合物，其中，所述的偶联试剂包括0.3～0.4重量份脱水剂与0.2～0.3重量份羧酸活化试剂。
2.根据权利要求1所述的固井用水泥浆稳定剂，其中，该固井用水泥浆稳定剂包括67～78重量份的石英砂、9.5～13重量份的温伦胶、3～6重量份的黄原胶、5～8重量份的聚乙烯醇、4.5～6重量份的接枝高分子聚合物；优选地，该固井用水泥浆稳定剂包括72～78重量份的石英砂、11～13重量份的温伦胶、5～6重量份的黄原胶、7～8重量份的聚乙烯醇、5～6重量份的接枝高分子聚合物。
3.根据权利要求1所述的固井用水泥浆稳定剂，其中，所述的石英砂的平均粒径为6.5～180μm，比表面积为60～923m2/kg。
4.根据权利要求1所述的固井用水泥浆稳定剂，其中，所述的聚乙烯醇的聚合度为1000～2000，醇解度为85％～89％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的固井用水泥浆稳定剂，其中，式(I)中的R1、R2均为甲基，R3、R4均为乙基或R3、R4其中一个为氢，另一个为异丙基，R5、R6均为甲基；r为2，s为1，M为Na；
优选地，由式(I)所示的接枝高分子聚合物或由所述方法制备得到的接枝高分子聚合物的分子量为11000～85000，更优选25000～42000。
6.根据权利要求5所述的固井用水泥浆稳定剂，其中，所述的过氧化物包括过硫酸盐；
所述脱水剂包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和/或1H-苯并三唑-1-基氧三吡咯烷基六氟磷酸盐；
所述的羧酸活化试剂包括N-羟基丁二酰亚胺、1,8-萘内酰亚胺、丁酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N,N-二叔丁基碳二亚胺中的一种或多种；
所述的磷酸盐类缓冲溶液由KH2PO4和Na2HPO4配制而成。
7.权利要求1～6中任一项所述的固井用水泥浆稳定剂的制备方法，所述方法包括：将所述的石英砂加入粉体混料机中，在搅拌条件下依次加入所述的温伦胶、所述的黄原胶、所述的聚乙烯醇和所述的接枝高分子聚合物，混拌后，即得所述的固井用水泥浆稳定剂。
8.权利要求1～6中任一项所述的固井用水泥浆稳定剂或权利要求7中所述的方法制备得到的固井用水泥浆稳定剂在制备水泥浆中的应用。
9.一种固井用水泥浆，以其总重量为100％计，其含有0.2％～0.80％的权利要求1～6中任一项所述的固井用水泥浆稳定剂或权利要求7中所述的方法制备得到的固井用水泥浆稳定剂。
10.权利要求9所述的固井用水泥浆在固井施工中的应用；优选的，所述井为高温深井、超深井、大斜度井及水平井。
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