CN112341576B

CN112341576B - 一种降失水剂及其制备方法和应用

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Publication number: CN112341576B
Application number: CN201910733256.6A
Authority: CN
Inventors: 袁中涛; 章景城; 艾正青; 王银东; 高海洋; 夏修建; 张峰; 刘子帅; 于永金; 刘忠飞; 徐力群; 王中丽
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2022-12-02
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: CN112341576A

Abstract

本发明提供一种降失水剂及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将聚醚大单体、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、N,N‑二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸与水混合，搅拌生成单体水溶液；调整所述单体水溶液的pH为6～7，加热所述单体水溶液至50～70℃后，加入引发剂水溶液并反应2～5h，得到所述降失水剂；所述聚醚大单体、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、N,N‑二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸的质量比为(3～15)：(35～90)：(5～40)：(2～10)。本发明的降失水剂可明显改善水泥浆的初期流变性能以及提高水泥石早期抗压强度，从而在对油气井开发时能够有效改善对油气井的固井质量。

Description

一种降失水剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种降失水剂及其制备方法和应用，属于油气井固井外加剂技术领域。

背景技术

随着油气勘探开发进程的不断深入，深井超深井数量越来越多，井下地质条件越来越复杂，固井质量要求越来越高，给固井带来巨大挑战。固井是指在油气井采油之前要进行注入水泥作业，以达到封隔油、气、水层，阻止地层间流体相互窜流，保护生产层的目的。但若在注入过程中，水泥浆大量失水，水泥浆的密度、稠化时间、流变性能等都将随之改变，从而使水泥浆变得难以泵送甚至不可泵送，对地层也会造成不同程度的伤害，严重时可使固井作业失败。通过使用降失水剂可降低水泥浆失水量，保证水泥浆体稳定性，提高固井质量。

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主体的聚合物体系，降失水性能较好，耐温性能优异，抗盐能力强，品种繁多，是目前降失水剂的研究热点，但仍然存在一定问题，尤其应用在高温深井和小间隙固井时问题更加突出。首先，国内该类降失水剂分子量高、表观粘度大，高温高掺量会严重影响水泥浆粉体材料的混拌效率，进而增大现场配浆难度，尤其是低密度水泥浆体系，此种现象更加明显。其次，高粘度的降失水剂会使水泥浆初始稠度增加，为获得良好的初始流变性能需向体系中加入大量分散剂，但该措施会影响水泥浆的稳定性。此外，在小间隙固井中，流变性能较差的水泥浆会使替浆摩阻增加，顶替效率降低，泵压升高，更甚者造成固井事故。再者，AMPS类聚合物的高温剪切变稀和高温分散作用使水泥浆体系高温时会发生沉降，影响固井施工安全。

因此，为改善水泥浆初始流变性能，解决AMPS类降失水剂低温增粘和高温稀释的矛盾，进行减阻型聚合物降失水剂的研究具有非常重要的意义。

发明内容

本发明提供一种降失水剂，该降失水剂适用温度范围广(30～200℃)，抗盐达饱和，降失水性能优异，适应性强，且可明显改善水泥浆的初期流变性能以及提高水泥石早期抗压强度，从而在对油气井开发时能够有效改善对油气井的固井质量。

本发明还提供一种降失水剂的制备方法，该制备方法简单易行，可以得到适用温度范围广(30～200℃)，抗盐达饱和，降失水性能优异，适应性强，且可明显改善水泥浆的初期流变性能以及提高水泥石早期抗压强度的降失水剂，从而能够有效改善油气井的固井质量。

本发明还提供一种降失水剂的应用。

本发明提供一种降失水剂的制备方法，包括以下步骤：

将聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸与水混合，搅拌生成单体水溶液；

调整所述单体水溶液的pH为6～7，加热所述单体水溶液至50～70℃后，加入引发剂水溶液并反应2～5h，得到所述降失水剂；

所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸的质量比为(3～15)：(35～90)：(5～40)：(2～10)。

如上所述的降失水剂的制备方法，其中，所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸之和与水的质量比为1：(3～4)。

如上所述的降失水剂的制备方法，其中，所述聚醚大单体选自异戊烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、二烯丙基胺聚氧乙烯醚、二烯丙基胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或多种。

如上所述的降失水剂的制备方法，其中，所述聚醚大单体的分子量为4500～5500。

如上所述的降失水剂的制备方法，其中，所述二元不饱和羧酸选自亚甲基丁二酸、顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、反丁烯二酸、顺式甲基丁烯二酸中的一种或多种。

如上所述的降失水剂的制备方法，其中，所述引发剂水溶液中，引发剂的质量为所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸总质量的0.4～1.0％。

如上所述的降失水剂的制备方法，其中，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种。

本发明还提供一种降失水剂，按照上述任一所述的制备方法得到。

如上所述的降失水剂，其中，所述降失水剂的粘度为800～10000mPa.s，分子量为10万～300万。

本发明还提供一种水泥浆，所述水泥浆包括上述任一所述的降失水剂。

本发明的实施，至少包括以下优势：

1、本发明的降失水剂合理引入高分子量聚醚大单体，使降失水剂具有优异的减阻能力，提高水泥浆的初期流变性能，易于现场混配；

同时，有助于改善水泥石微观结构，提高水泥石早期抗压强度。

2、本发明的降失水剂可有效解决水泥浆低温增粘和高温稀释强的矛盾，降低分散剂的加量，提高水泥浆高温稳定性。

3、本发明的降失水剂耐温可达200℃，抗盐达饱和，降失水性能优异，适应性强，相比常规AMPS类降失水剂的缓凝性能大大减弱。

4、本发明的降失水剂的制备方法简单，绿色安全环保，条件温和，且无需大型或复杂加工设备协助，因此能够在施工现场进行大量生产，保证施工的顺利进行。

5、本发明降失水剂的制备方法具有较低的原料成本和加工成本，因此能够进行大规模的生产和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明降失水剂制备方法的流程图；

图2为本发明水泥浆1-4#的API失水量与温度的关系图；

图3为水泥浆5#和6#在90℃×45MPa的稠化曲线对比图；

图4为水泥浆2#和4#在200℃×100MPa的稠化曲线对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明降失水剂制备方法的流程图，如图1所示，本发明的降失水剂的制备方法包括以下步骤：

S101：将聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸与水混合，搅拌生成单体水溶液；

其中，所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸的质量比为(3～15)：(35～90)：(5～40)：(2～10)。

具体地，聚醚大单体选自异戊烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、二烯丙基胺聚氧乙烯醚、二烯丙基胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或多种。当聚醚大单体为上述至少两种化合物的混合物时，本发明不限制化合物之间的比例。

为了使降失水剂具有较强的分散性能，在上述基础上，可以选取分子量为4500～5500的聚醚大单体，进一步地，分子量为5000。

二元不饱和羧酸选自亚甲基丁二酸、顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、反丁烯二酸、顺式甲基丁烯二酸中的一种或多种。

在制备单体水溶液时，可以将上述四种单体(聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸)分别加入水中(例如去离子水)搅拌，也可以将上述四种单体同时加入水中搅拌，本发明不限制上述四种单体的添加顺序。

此外，控制四种单体总质量与水的质量比为1：(3～4)，从而保证四种单体在水中的溶解度。

为了使降失水剂能够稳定的存在于地下环境中，例如使其具有优异的分散性、耐盐性，并且可明显改善水泥浆的初期流变性能以及提高水泥石早期抗压强度，在制备单体水溶液时，聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸的质量比为(3～15)：(35～90)：(5～40)：(2～10)。

S102：调整单体水溶液的pH为6～7，加热单体水溶液至50～70℃后，加入引发剂水溶液并反应2～5h，得到降失水剂。

向S101中的单体水溶液加入碱性溶液调整单体水溶液的pH为6～7，进一步增加四种单体在水中的溶解性。其中，碱性溶液可以是质量浓度为32％的氢氧化钠水溶液。

将pH为6～7的单体水溶液加热至50～70℃后，向其中加入引发剂水溶液，搅拌反应2～5h，停止反应后，使反应体系在室温下冷却，最终得到有效固含量为20-30％粘稠状的聚合物降失水剂。

所述引发剂水溶液中，引发剂的质量为所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸总质量的0.4～1.0％。即，当单体总质量为100g时，引发剂的质量为(0.4～1.0)g。

在S102之前，需要将上述质量的引发剂配制为引发剂水溶液，具体地，可以配制为质量分数为5～30％的引发剂水溶液。

其中，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种。

本发明的制备方法通过将聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸作为单体进行聚合反应，生成具有聚醚大单体结构的聚合物，该结构一方面可提供空间位阻效应，赋予聚合物降失水剂较强的分散能力，改善水泥浆的流变性能；另一方面，还能有效地防止水泥颗粒的凝聚，促进C3A水化，加快钙矾石的形成，使体系更加分散，改善水泥石的微观结构致密性，从而提高水泥石的早期强度。并且，通过引入耐水解单体N，N-二甲基丙烯酰胺和具有强吸附性的双羧基单体，增强了聚合物的耐热性能和高温下的吸附性能，使降失水剂在高温下仍具有较强的控制失水的能力。

本发明还提供一种降失水剂，通过上述任一所述的制备方法得到。

本发明的降失水剂，由聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸聚合得到，由于聚合物中含有聚醚大单体引入的长侧链，因此具有一定的空间位阻效应，可以使聚合物降失水剂具有较强的分散能力，从而能够有效改善水泥浆的流变性能，而且长侧链高分子量的结构还能够有效防止水泥颗粒的凝聚，促进C3A水化，加快钙矾石的形成，使体系更加分散，改善水泥石的微观结构致密性，从而提高水泥石的早期强度。

同时，聚合物降失水剂中的N，N-二甲基丙烯酰胺和双羧基的结构，有助于增强聚合物降失水剂的耐热性能和高温下的吸附性能，使聚合物降失水剂在高温下仍具有较强的控制失水的能力。

因此，本发明的降失水剂具有优异的减阻能力，能够提高水泥浆的初期流变性能，易于现场混配；有助于改善水泥石微观结构，提高水泥石早期抗压强度；还可有效解决水泥浆低温增粘和高温稀释强的矛盾，降低分散剂的加量，提高水泥浆高温(200℃)稳定性，降失水性能优异，适应性强。

进一步地，通过对制备过程中的相关工艺进行进一步地控制，能够实现降失水剂的分子量以及粘度可控，从而进一步提高降失水剂与目标油气井的适配性，从而最大化发挥降失水剂的作用，提高固井质量。

具体地，本发明的降失水剂的粘度为800～10000mPa.s，分子量为10万～300万，更进一步地，本发明的降失水剂的粘度可为1500～6000mPa.s，分子量可为30万～100万。

该水泥浆能够用于对油气井的固井注入，由于水泥浆中包含了上述降失水剂，因此，本发明的水泥浆收缩率低、失水性低，能够使施工固井质量得到提高，从而能够更好地进行油气资源的开发。

以下，通过具体实施例对本发明的降失水剂及其制备方法进行详细的介绍。

实施例1

本发明制备降失水剂的原料包括：

聚醚大单体：二烯丙基胺聚氧乙烯醚(分子量为5000)

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸

N,N-二甲基丙烯酰胺

二元不饱和羧酸：亚甲基丁二酸

引发剂：过硫酸铵

本实施例的降失水剂的制备方法包括以下步骤：

1)单体水溶液的制备

将二烯丙基胺聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺和亚甲基丁二酸加入水中，搅拌，得到单体水溶液；

其中，二烯丙基胺聚氧乙烯醚为2.5g；

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为35g；

N,N-二甲基丙烯酰胺为10g；

亚甲基丁二酸为2.5g

水为152.5g。

2)利用质量浓度为32％的氢氧化钠溶液(约20.7g)调节上述单体水溶液的pH为6后，将该pH为6的体系转至带有搅拌、加热、温度计的250mL四口烧瓶中，并以200r/min±10r/min持续搅拌，单体完全溶解后，逐渐升温至60℃后，向体系中缓慢加入6g过硫酸铵水溶液(质量浓度为5％)，保温持续反应3h后，自然冷却至室温，制得本实施例的降失水剂。

经检测，本实施例的降失水剂的表观粘度为2300mPa.s，相对分子量为54.5万。

实施例2

本发明制备降失水剂的原料包括：

聚醚大单体：二烯丙基胺聚氧乙烯醚(分子量为5000)

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸

N,N-二甲基丙烯酰胺

二元不饱和羧酸：亚甲基丁二酸

引发剂：过硫酸铵

本实施例的降失水剂的制备方法包括以下步骤：

1)单体水溶液的制备

其中，二烯丙基胺聚氧乙烯醚为5.0g；

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为32.5g；

N,N-二甲基丙烯酰胺为10g；

亚甲基丁二酸为2.5g

水为151.8g。

2)利用质量浓度为32％的氢氧化钠溶液(约19.5g)调节上述单体水溶液的pH为6后，将该pH为6的体系转至带有搅拌、加热、温度计的250mL四口烧瓶中，并以200r/min±10r/min持续搅拌，单体完全溶解后，逐渐升温至60℃后，向体系中缓慢加入6g过硫酸铵水溶液(质量浓度为5％)，保温持续反应3h后，自然冷却至室温，制得本实施例的降失水剂。

经检测，本实施例的降失水剂的表观粘度为2850mPa.s，相对分子量为60.4万。

实施例3

本发明制备降失水剂的原料包括：

聚醚大单体：二烯丙基胺聚氧乙烯醚(分子量为5000)

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸

N,N-二甲基丙烯酰胺

二元不饱和羧酸：亚甲基丁二酸

引发剂：过硫酸铵

本实施例的降失水剂的制备方法包括以下步骤：

1)单体水溶液的制备

其中，二烯丙基胺聚氧乙烯醚为7.5g；

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为30.0g；

N,N-二甲基丙烯酰胺为10g；

亚甲基丁二酸为2.5g

水为151.5g。

2)利用质量浓度为32％的氢氧化钠溶液(约18.3g)调节上述单体水溶液的pH为6后，将该pH为6的体系转至带有搅拌、加热、温度计的250mL四口烧瓶中，并以200r/min±10r/min持续搅拌，单体完全溶解后，逐渐升温至60℃后，向体系中缓慢加入6g过硫酸铵水溶液(质量浓度为5％)，保温持续反应3h后，自然冷却至室温，制得本实施例的降失水剂。

经检测，本实施例的降失水剂的表观粘度为2030mPa.s，相对分子量为48.6万。

实施例4

本发明制备降失水剂的原料包括：

聚醚大单体：二烯丙基胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚(分子量为5000)

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸

N,N-二甲基丙烯酰胺

二元不饱和羧酸：亚甲基丁二酸

引发剂：过硫酸钾

本实施例的降失水剂的制备方法包括以下步骤：

1)单体水溶液的制备

将二烯丙基胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺和亚甲基丁二酸加入水中，搅拌，得到单体水溶液；

其中，二烯丙基胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚为5.0g；

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为37.7g；

N,N-二甲基丙烯酰胺为5g；

亚甲基丁二酸为2.3g

水为152.5g。

2)利用质量浓度为32％的氢氧化钠溶液(约21.7g)调节上述单体水溶液的pH为6后，将该pH为6的体系转至带有搅拌、加热、温度计的250mL四口烧瓶中，并以200r/min±10r/min持续搅拌，单体完全溶解后，逐渐升温至60℃后，向体系中缓慢加入6g过硫酸钾水溶液(质量浓度为5％)，保温持续反应4h后，自然冷却至室温，制得本实施例的降失水剂。

经检测，本实施例的降失水剂的表观粘度为2850mPa.s，相对分子量为62.6万。

实施例5

本发明制备降失水剂的原料包括：

聚醚大单体：异戊烯醇聚氧丙烯醚(分子量为5000)

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸

N,N-二甲基丙烯酰胺

二元不饱和羧酸：亚甲基丁二酸

引发剂：偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐

本实施例的降失水剂的制备方法包括以下步骤：

1)单体水溶液的制备

将异戊烯醇聚氧丙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺和亚甲基丁二酸加入水中，搅拌，得到单体水溶液；

其中，异戊烯醇聚氧丙烯醚为5.6g；

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为38.7g；

N,N-二甲基丙烯酰胺为8.4g；

亚甲基丁二酸为3.3g

水为143g。

2)利用质量浓度为32％的氢氧化钠溶液(约23.7g)调节上述单体水溶液的pH为6后，将该pH为6的体系转至带有搅拌、加热、温度计的250mL四口烧瓶中，并以200r/min±10r/min持续搅拌，单体完全溶解后，逐渐升温至55℃后，向体系中缓慢加入5.6g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐溶液(质量浓度为5％)，保温持续反应5h后，自然冷却至室温，制得本实施例的降失水剂。

经检测，本实施例的降失水剂的表观粘度为5300mPa.s，相对分子量为78.7万。

实施例6

本发明制备降失水剂的原料包括：

聚醚大单体：异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚(分子量为5000)

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸

N,N-二甲基丙烯酰胺

二元不饱和羧酸：顺丁烯二酸酐

引发剂：过硫酸铵

本实施例的降失水剂的制备方法包括以下步骤：

1)单体水溶液的制备

将异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺和顺丁烯二酸酐加入水中，搅拌，得到单体水溶液；

其中，异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚为2.5g；

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为35g；

N,N-二甲基丙烯酰胺为10g；

顺丁烯二酸酐为2.5g

水为152.5g。

经检测，本实施例的降失水剂的表观粘度为3050mPa.s，相对分子量为50.8万。

对照例1

分别称取37.5g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、10g N,N-二甲基丙烯酰胺和2.5g亚甲基丁二酸完全溶解于152.4g水中，加入22.0g氢氧化钠溶液(质量浓度为32％)调节上述混合溶液的pH为6后，将该溶液转至带有搅拌、加热、温度计的250mL四口烧瓶中，并以200r/min±10r/min持续搅拌，使单体完全溶解。逐渐升温至60℃后，向体系中缓慢加入6g过硫酸铵溶液(质量浓度为5％)，保温持续反应3h后，自然冷却至室温，制得降失水剂。

经检测，该降失水剂的表观粘度为4500mPa.s，相对分子量为98.8万。

试验例1

按照下述水泥浆配方，制备得到水泥浆1-4#：

水泥浆配方为：600g G级水泥+30％硅粉+5％微硅+x％降失水剂+2％缓凝剂+0.6％分散剂+0.5％消泡剂+(55-x)％水；

水泥浆1#：采用实施例1的降失水剂，且x＝3；

水泥浆2#：采用实施例1的降失水剂，且x＝4；

水泥浆3#：采用对照例1的降失水剂，且x＝3；

水泥浆4#：采用对照例1的降失水剂，且x＝4。

按照下述水泥浆配方，制备得到水泥浆5-6#：

水泥浆的配方为：600g G级油井水泥+x％降失水剂+(44-x)％水；

水泥浆5#：采用实施例1的降失水剂，且x＝4；

水泥浆6#：采用对照例1的降失水剂，且x＝4。

水泥浆1-6#中，硅粉、微硅、降失水剂、缓凝剂、分散剂、消泡剂、水的质量基于水泥的质量。G级水泥为四川嘉华G级油井水泥，硅粉为200目(天津市渔阳超细矿粉加工有限公司)，微硅购自北京邦德印合成材料研究所，缓凝剂为AMPS类聚合物，分散剂为磺化醛酮缩聚物，消泡剂为膦酸三丁酯。

依据GB/T 19139-2012中相关规定对水泥浆1-4#进行高温失水测试，图2为本发明水泥浆1-4#的API失水量与温度的关系图。如图2所示，本发明实施例1的降失水剂的降失水性能明显优于对比例1，且其在循环温度为200℃条件下仍具有较强的降失水性能，此外，根据现场固井技术需求，可通过提高降失水剂的加入质量使水泥浆的API失水量控制在50mL以内。

图3为水泥浆5#和6#在90℃×45MPa的稠化曲线对比图。如图3所示，相较于含有对照例降失水剂的水泥浆，含有实施例1降失水剂的水泥浆初始稠度较低，且稠度曲线较平稳，说明其可改善水泥浆的流变性能。同时，相同加量下，含有实施例1降失水剂的水泥浆稠化时间较含有对照例降失水剂的水泥浆缩短了40min，说明本发明的降失水剂的缓凝性较弱。

图4为水泥浆2#和4#在200℃×100MPa的稠化曲线对比图。由图4可知，掺对照例降失水剂的水泥浆初始稠度较高，但随着温度升高，稠度严重下降，说明对照例降失水剂具有较强的高温分散性能，不利于水泥浆的高温稳定性；此外，含有实施例1降失水剂的水泥浆初始稠度较低，且稠度随温度升高变化较小，后期稠度曲线平稳，说明本发明的降失水剂可改善常规AMPS类降失水剂低温增粘和高温稀释性强的问题，提高水泥浆的高温稳定性能。

试验例2

按照石油行业标准SY/T5546-92和API10中有关规定对实施例1～6和对照例1的降失水剂配制成水泥浆后进行相关性能评价，评价结果如表1所示。

表1

表1中，水泥浆配方为600g G级油井水泥+x％降失水剂+(44-x)％水，其中，降失水剂和水的质量以G级油井水泥的质量为基础进行计算，且G级油井水泥为四川嘉华G级油井水泥(高抗硫)；“*”代表NaCl占水泥浆中水的质量分数；“-”表示未检测；试验温度为60℃，表1中掺降失水剂的水泥浆在该条件下均无游离液。

由表1可知：

1、含本发明降失水剂的水泥浆稠度系数明显低于对照例体系，说明本发明降失水剂可明显改善水泥浆的流变性能；

2、相较于对照例体系，含有相同添加量的实施例1～6的水泥浆API失水量明显较低，相同养护龄期的抗压强度较高，说明高分子量聚醚大单体的引入有利于水泥石早期强度发展；

3、随着降失水剂加量增加，含对照例降失水剂的水泥浆稠度系数增幅较大，而含有实施例1降失水剂的水泥浆的稠度系数增幅较小，说明后者的流变性能受温度变化影响较小；

4、本发明降失水剂抗盐能力较强，可达饱和。

综上，本发明的降失水剂具有良好的综合性能，可解决常规降失水剂低温增粘和高温稀释的难题，在深井、超深井、小间隙固井等复杂井况下的固井作业中具有广阔的应用前景。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种降失水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸的质量比为(3～15)：(35～90)：(5～40)：(2～10)；

或，将聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐与水混合，搅拌生成单体水溶液；

所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐的质量比为(3～15)：(35～90)：(5～40)：(2～10)。

2.根据权利要求1所述的降失水剂的制备方法，其特征在于，所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸之和与水的质量比为1：(3～4)。

3.根据权利要求1所述的降失水剂的制备方法，其特征在于，所述聚醚大单体选自异戊烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、二烯丙基胺聚氧乙烯醚、二烯丙基胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的降失水剂的制备方法，其特征在于，所述聚醚大单体的分子量为4500～5500。

5.根据权利要求1所述的降失水剂的制备方法，其特征在于，所述二元不饱和羧酸选自亚甲基丁二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、顺式甲基丁烯二酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的降失水剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂水溶液中，引发剂的质量为所述聚醚大单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、二元不饱和羧酸总质量的0.4～1.0％。

7.根据权利要求6所述的降失水剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种。

8.一种降失水剂，其特征在于，按照权利要求1-7任一所述的制备方法得到。

9.根据权利要求8所述的降失水剂，其特征在于，所述降失水剂的粘度为800～10000mPa.s，分子量为10万～300万。

10.一种水泥浆，其特征在于，所述水泥浆包括权利要求8-9任一所述的降失水剂。