CN112759722A - 降失水剂、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种降失水剂、制备方法及其应用，属于油气田固井技术领域。本申请实施例提供的降失水剂，包括：共聚单体、引发剂、甲酸钾和水；共聚单体包括：对苯乙烯磺酸钠、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇和苯乙烯，通过添加对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚增强降失水剂的抗高温性能和空间位阻，聚乙烯醇和苯乙烯具有良好的交联作用，通过添加聚乙烯醇和苯乙烯可以连接对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚形成的分子链，形成网状结构，增强降失水剂的稳定性，从而采用该降失水剂配制的水泥浆在高温条件下，在保证其控失水性能的前提下，保持流变性能基本不变，从而可以提高高温条件下水泥浆顶替钻井液的顶替效率，提高固井质量。

Description

降失水剂、制备方法及其应用

技术领域

本申请涉及油气田固井技术领域。特别涉及一种降失水剂、制备方法及其应用。

背景技术

油气田在开发过程中，一般是先进行钻井作业，然后进行固井作业。钻井作业一般采用钻井液，固井作业一般采用水泥浆。固井作业主要是由套管向井壁与套管的环空注入水泥浆，并让其上返至一定高度，水泥浆凝结固化后，将井壁与套管固结起来，从而起到固井的作用。但水泥浆在泵入过程中，在泵压以及地层压力作用下通过渗透性地层时会产生失水现象。若失水较多，则会影响水泥浆性能，严重时引起固井憋堵，造成安全事故。因此，在配制水泥浆时一般会加入降失水剂，减少水泥浆的失水量，避免影响水泥浆性能。

相关技术中所用的降失水剂主要为AMPS(2-Acrylamido-2-MethylPropanesulfonic Acid，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)类聚合物降失水剂。该类降失水剂主要包括：AMPS、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐或衣康酸等。

但水泥浆注入的地层较深，地层温度较高时，相关技术中所用的降失水剂在高温情况下，AMPS、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的酰胺基团易发生分解或水解，分子链易伸展或断裂，导致采用该降失水剂配制的水泥浆剪切变稀，流变性能发生大幅度变化，水泥浆顶替钻井液的顶替效率低，固井质量差。

发明内容

本申请实施例提供了一种降失水剂、制备方法及其应用，可以避免采用该降失水剂配制的水泥浆剪切变稀，流变性能发生大幅度变化，提高顶替效率和固井质量。具体技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种降失水剂，所述降失水剂的制备原料包括以下质量份数的各组分：

共聚单体、引发剂、甲酸钾和水；

所述共聚单体包括对苯乙烯磺酸钠、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇和苯乙烯；

所述异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的20％～50％；所述聚乙烯醇的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.1％～0.5％；所述对苯乙烯磺酸钠的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的5％～15％；所述苯乙烯的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.01％～0.1％；所述引发剂的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.15％～0.6％；所述甲酸钾的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的5％～15％；余量为所述水。

在一种可能的实现方式中，所述异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的30％～40％。

在另一种可能的实现方式中，所述聚乙烯醇的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.15％～0.20％。

在另一种可能的实现方式中，所述对苯乙烯磺酸钠的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的7％～10％。

在另一种可能的实现方式中，所述苯乙烯的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.02％～0.03％。

在另一种可能的实现方式中，所述引发剂为过硫酸铵和硫酸亚铁。

在另一种可能的实现方式中，所述过硫酸铵的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.05％～0.1％；

所述硫酸亚铁的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.1％～0.5％。

在另一种可能的实现方式中，所述过硫酸铵的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.07％～0.09％；

所述硫酸亚铁的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.2％～0.3％。

另一方面，本申请实施例提供了一种降失水剂的制备方法，所述制备方法包括：

按照各组分的质量分数，在反应器通入氮气的条件下向所述反应器中加入所述水；

向所述反应器中依次加入所述对苯乙烯磺酸钠、所述异戊烯醇聚氧乙烯醚、所述聚乙烯醇和所述苯乙烯，每加入一种组分，均搅拌至溶解后再加入另一种组分，得到第一溶液；

将所述第一溶液加热至45℃，加入所述引发剂，在45℃～95℃的温度下反应2h，得到第二溶液；

向所述第二溶液中加入所述甲酸钾，搅拌至溶解，得到所述降失水剂。

另一方面，本申请实施例提供了一种降失水剂在水泥浆中的应用，所述水泥浆为使用所述降失水剂配制而成的。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例提供的降失水剂，包括：共聚单体、引发剂、甲酸钾和水；共聚单体包括：对苯乙烯磺酸钠、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇和苯乙烯。其中，异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的20％～50％；聚乙烯醇的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.1％～0.5％；对苯乙烯磺酸钠的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的5％～15％；苯乙烯的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的5％～15％；引发剂的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.15％～0.6％；甲酸钾的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的5％～15％；余量为水。本申请实施例通过添加对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚增强降失水剂分子的抗高温性能和空间位阻，聚乙烯醇和苯乙烯具有良好的交联作用，通过添加聚乙烯醇和苯乙烯可以连接对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚形成的分子链，形成网状结构，增强降失水剂分子的稳定性，从而采用该降失水剂配制的水泥浆在高温条件下，可以在保证其控失水性能的前提下，保持流变性能基本不变，从而可以提高高温条件下水泥浆顶替钻井液的顶替效率，提高固井质量。

附图说明

图1是本申请实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆在230℃下的稠化曲线图；

图2是本申请实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆在140℃下进行防窜性能测试的示意图。

具体实施方式

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请实施例提供了一种降失水剂，该降失水剂的制备原料包括以下质量分数的各组分：

共聚单体、引发剂、甲酸钾和水；

共聚单体包括对苯乙烯磺酸钠、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇和苯乙烯；

异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的20％～50％；聚乙烯醇的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.1％～0.5％；对苯乙烯磺酸钠的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的5％～15％；苯乙烯的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.01％～0.1％；引发剂的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.15％～0.6％；甲酸钾的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的5％～15％；余量为水。

相关技术的降失水剂中AMPS、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺组分中均含有酰胺基团，酰胺基团在高温条件下易发生分解或水解，分子链易伸展或断裂。并且，酰胺基团具有较强的吸附性，易与水泥浆中的其他组分产生竞争吸附，导致降失水剂的降失水效果减弱。

而在本申请实施例中，通过采用上述各组分以及调整各组分之间的质量分数，使得各组分之间相互配合作用，使该降失水剂具有优异的控失水性能。并且，随着温度的升高，降失水剂的分子形态不发生变化，粘度基本不变。因此，该降失水剂配制的水泥浆在高温情况下，可以在保证其控失水性能的前提下，保持其流变数据基本不变，从而可以提高水泥浆顶替钻井液的顶替效率，提高固井质量。

在本申请实施例中，异戊烯醇聚氧乙烯醚和对苯乙烯磺酸钠用于增加降失水剂分子的体积和空间位阻，提高降失水剂分子的耐高温性能。

聚乙烯醇和苯乙烯具有交联作用，可以连接对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚形成的分子链，形成网状结构，增强分子的稳定性，避免分子链在高温下伸展或断裂，导致使用该降失水剂配制的水泥浆变稀，影响水泥浆的流变性能。

另外，对苯乙烯磺酸钠和苯乙烯均为带有刚性基团的分子，其分子中单双键交替连接，在高温下性质稳定，不会分解。

引发剂用于引发上述共聚单体和水发生反应。

本申请实施例提供的一种降失水剂，包括：共聚单体、引发剂、甲酸钾和水；共聚单体包括：对苯乙烯磺酸钠、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇和苯乙烯。其中，异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的20％～50％；聚乙烯醇的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.1％～0.5％；对苯乙烯磺酸钠的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的5％～15％；苯乙烯的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的5％～15％；引发剂的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.15％～0.6％；甲酸钾的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的5％～15％；余量为水。本申请实施例通过添加对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚增强降失水剂分子的抗高温性能和空间位阻，聚乙烯醇和苯乙烯具有良好的交联作用，通过添加聚乙烯醇和苯乙烯可以连接对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚形成的分子链，形成网状结构，增强降失水剂分子的稳定性，从而采用该降失水剂配制的水泥浆在高温条件下，在保证其控失水性能的前提下，保持流变性能基本不变，从而可以提高高温条件下水泥浆顶替钻井液的顶替效率，提高固井质量。

在本申请实施例中，异戊烯醇聚氧乙烯醚占该总质量的质量分数可以为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％。聚乙烯醇占该总质量的质量分数可以为0.1％、0.15％、0.18％、0.2％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％。对苯乙烯磺酸钠占该总质量的质量分数可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％。苯乙烯占该总质量的质量分数可以为0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％。引发剂占该总质量的质量分数可以为0.15％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％。甲酸钾占该总质量的质量分数可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、13％、15％。

异戊烯醇聚氧乙烯醚的介绍：异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量分数可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。优选地，异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为该总质量的30％～40％。

异戊烯醇聚氧乙烯醚具有较大的分子体积和空间位阻，且高温条件下不会分解或水解，可以增加降失水剂分子的体积和空间位阻，提高降失水剂分子的耐高温性能。

聚乙烯醇的介绍：聚乙烯醇的质量分数可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。优选地，聚乙烯醇的质量为该总质量的0.15％～0.20％。

在一种可能的实现方式中，聚乙烯醇的分子量为1750。

聚乙烯醇具有良好的交联作用，可以连接各组分，形成网状结构，在高温下防止各组分受热分解，从而避免使用该降失水剂配制的水泥浆变稀，影响水泥浆的流变性能。

对苯乙烯磺酸钠的介绍：对苯乙烯磺酸钠的质量分数也可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。优选地，对苯乙烯磺酸钠的质量为该总质量的7％～10％。

对苯乙烯磺酸钠分子中有刚性基团，单双键交替连接，因此其分子稳定，在高温条件下不会分解。

在本申请实施例中，对苯乙烯磺酸钠可以增强降失水剂分子的稳定性，防止降失水剂分子在高温条件下分解。

苯乙烯的介绍：苯乙烯的质量分数也可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。优选地，苯乙烯的质量为该总质量的0.02％～0.03％。

苯乙烯分子中也有刚性基团，单双键交替连接，因此其分子稳定，在高温条件下不会分解。

在本申请实施例中，苯乙烯不仅可以增强降失水剂分子的稳定性，防止降失水剂分子在高温条件下分解，还具有良好的交联作用，可以连接对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚形成的分子链，形成网状结构，在高温下防止该分子链伸展或断裂，从而避免使用该降失水剂配制的水泥浆变稀，影响水泥浆的流变性能。

甲酸钾的介绍：甲酸钾的质量分数也可以根据需要进行设置并更改，在本申请实施例中，对此不作具体限定。优选地，甲酸钾的质量为该总质量的10％～12％。

甲酸钾可以提高水泥浆的早期强度，并且适宜质量的甲酸钾还可以缩短水泥浆稠化过渡时间，避免出现水泥浆失重引起气液窜流的现象。

引发剂的介绍：引发剂为过硫酸铵和硫酸亚铁。

在一种可能的实现方式中，过硫酸铵的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.05％～0.1％；

硫酸亚铁的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.1％～0.5％。

在另一种可能的实现方式中，过硫酸铵的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.07％～0.09％；

硫酸亚铁的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的0.2％～0.3％。

引发剂用于引发上述共聚单体和水发生反应，生成聚合物。

本申请实施例提供了一种降失水剂的制备方法，该制备方法包括：

步骤1：按照各组分的质量分数，在反应器通入氮气的条件下向反应器中加入水；

各组分及其质量分数分别为：异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为共聚单体、引发剂和水总质量的20％～50％，聚乙烯醇的质量为该总质量的0.1％～0.5％，对苯乙烯磺酸钠的质量为该总质量的5％～15％，苯乙烯的质量为该总质量的5％～15％，引发剂的质量为该总质量的0.15％～0.6％，甲酸钾的质量为该总质量的5％～15％，余量为水。

该反应器可以为四口烧瓶，在本申请实施例中，对此不作具体限定。该水可以为自来水，也可以为去离子水，在本申请实施例中，对此不作具体限定。

步骤2：向反应器中依次加入对苯乙烯磺酸钠、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇和苯乙烯，每加入一种组分，均搅拌至溶解后再加入另一种组分，得到第一溶液。

向加有水的反应器中加入5％～15％的对苯乙烯磺酸钠，室温下搅拌至溶解；向加有水和对苯乙烯磺酸钠的反应器中加入20％～50％的异戊烯醇聚氧乙烯醚，室温下搅拌至溶解；向加有水、对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚的反应器中加入0.1％～0.5％的聚乙烯醇，室温下搅拌至溶解；向加有水、对苯乙烯磺酸钠、异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚乙烯醇的反应器中，加入5％～15％的苯乙烯，室温下搅拌至溶解，得到第一溶液。

步骤3：将第一溶液加热至45℃，加入引发剂，在45℃～95℃的温度下反应2h，得到第二溶液。

将该第一溶液加热至45℃，加入0.15％～0.6％的引发剂，在45℃～95℃的温度下反应2h，得到第二溶液。

步骤4：向第二溶液中加入甲酸钾，搅拌至溶解，得到降失水剂。

本步骤中，可以直接向第二溶液中加入甲酸钾，也可以待第二溶液冷却至室温后，再加入甲酸钾，在本申请实施例中，对此不作具体限定。

向该第二溶液中加入5％～15％的甲酸钾，搅拌至溶解，得到该降失水剂。该降失水剂为液体。

上述降失水剂的制备方法简单易行，在高温条件下，可以在保证其控失水性能的前提下，不会剪切变稀，可以保持良好的流变性能。

本申请实施例还提供了一种降失水剂在水泥浆中的应用，该水泥浆为使用本申请实施例制备的降失水剂配制而成的。

本申请实施例提供的降失水剂，通过采用抗高温且空间位阻较大的单体，如对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚，以及具有交联作用的单体，如聚乙烯醇和苯乙烯，制备得到该降失水剂。该降失水剂在高温下具有高温抗剪切效果，随着温度的升高，降失水剂的形态不发生变化。该降失水剂配制的水泥浆在高温情况下，可以在保证其控失水性能的前提下，依旧保持流变数据不下降，从而提高高温固井下的顶替效率。并且，在该降失水剂中还添加有甲酸钾，甲酸钾不仅可以提高水泥浆的早期强度，适宜质量的甲酸钾还可以缩短水泥浆的稠化过渡时间，提高水泥浆的防窜性能，避免水泥浆失重带来的气液窜流的风险。

以下将通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。

实施例1

按照各组分的重量份数，在四口烧瓶通入氮气的条件下向该四口烧瓶中加入565g的水，向该四口烧瓶中依次加入80g对苯乙烯磺酸钠、350g异戊烯醇聚氧乙烯醚、1.8g聚乙烯醇和0.25g苯乙烯，每加入一种组分，均搅拌至溶解后再加入另一种组分，得到第一溶液；将第一溶液置于恒温油浴中，加热至45℃，加入0.8g过硫酸铵和2.5g硫酸亚铁，在95℃的温度下反应2h，得到第二溶液；向第二溶液中加入110g甲酸钾，搅拌至溶解，得到本实施例提供的降失水剂。

实施例2

按照各组分的重量份数，在四口烧瓶通入氮气的条件下向该四口烧瓶中加入715.8g的水，向该四口烧瓶中依次加入80g对苯乙烯磺酸钠、200g异戊烯醇聚氧乙烯醚、1g聚乙烯醇和0.25g苯乙烯，每加入一种组分，均搅拌至溶解后再加入另一种组分，得到第一溶液；将第一溶液置于恒温油浴中，加热至45℃，加入0.8g过硫酸铵和2.5g硫酸亚铁，在95℃的温度下反应2h，得到第二溶液；将第二溶液冷却至室温，得到本实施例提供的降失水剂。

实施例3

按照各组分的重量份数，在四口烧瓶通入氮气的条件下向该四口烧瓶中加入515.05g的水，向该四口烧瓶中依次加入80g对苯乙烯磺酸钠、400g异戊烯醇聚氧乙烯醚、1g聚乙烯醇和1g苯乙烯，每加入一种组分，均搅拌至溶解后再加入另一种组分，得到第一溶液；将第一溶液置于恒温油浴中，加热至45℃，加入0.8g过硫酸铵和2.5g硫酸亚铁，在95℃的温度下反应2h，得到第二溶液；将第二溶液冷却至室温，得到本实施例提供的降失水剂。

实施例4

按照各组分的重量份数，在四口烧瓶通入氮气的条件下向该四口烧瓶中加入714.35g的水，向该四口烧瓶中依次加入80g对苯乙烯磺酸钠、200g异戊烯醇聚氧乙烯醚、1g聚乙烯醇和1g苯乙烯，每加入一种组分，均搅拌至溶解后再加入另一种组分，得到第一溶液；将第一溶液置于恒温油浴中，加热至45℃，加入1g过硫酸铵和3g硫酸亚铁，在95℃的温度下反应2h，得到第二溶液；向第二溶液中加入110g甲酸钾，搅拌至溶解，得到本实施例提供的降失水剂。

按照GB/T 19139-2012标准分别通过上述实施例1～4提供的降失水剂制备水泥浆，其中，在温度不超过90℃时，该水泥浆中不添加缓凝剂；在温度超过90℃时，该水泥浆添加缓凝剂。每个实施例提供的降失水剂的质量分数分别为0.5％、1.0％、2.0％和3.0％。

其中，对于质量分数为0.5％的降失水剂，在温度不超过90℃时，该水泥浆中包括：100g的油井水泥、0.72g的降失水剂和44g的去离子水；在温度超过90℃时，该水泥浆中包括：100g的油井水泥、0.72g的降失水剂、42g的去离子水和2g的缓凝剂。

对于质量分数为1.0％的降失水剂，在温度不超过90℃时，该水泥浆中包括：100g的油井水泥、1.45g的降失水剂和44g的去离子水；在温度超过90℃时，该水泥浆中包括：100g的油井水泥、1.45g的降失水剂、42g的去离子水和2g的缓凝剂。

对于质量分数为2.0％的降失水剂，在温度不超过90℃时，该水泥浆中包括：100g的油井水泥、2.94g的降失水剂和44g的去离子水；在温度超过90℃时，该水泥浆中包括：100g的油井水泥、2.94g的降失水剂、42g的去离子水和2g的缓凝剂。

对于质量分数为3.0％的降失水剂，在温度不超过90℃时，该水泥浆中包括：100g的油井水泥、4.45g的降失水剂和44g的去离子水；在温度超过90℃时，该水泥浆中包括：100g的油井水泥、4.45g的降失水剂、42g的去离子水和2g的缓凝剂。

应用实施例1

本应用实施例对分别通过实施例1～4提供的不同质量分数的降失水剂配制的水泥浆在200℃下的失水性能进行测试，其测试结果可以参见表1。

表1

从表1中可以看出：对于任一实施例提供的降失水剂配制的水泥浆，随着降失水剂质量分数的增加，该水泥浆的失水量逐渐减少。并且，实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆的失水量最小，说明实施例1提供的降失水剂中各组分之间的配比合适，各组分之间具有协同作用，从而降低了水泥浆的失水量，提高了降失水剂的控失水性能。另外，在降失水剂的质量分数为2.0％时，该水泥浆可以将失水量控制在40mL以内，说明实施例1提供的降失水剂具有优异的控失水性能。

应用实施例2

本应用实施例对分别通过实施例1～4提供的质量分数为2.0％的降失水剂配制的水泥浆在不同温度下的失水性能进行测试，其测试结果可以参见表2。

表2

从表2中可以看出：相较于实施例2～4提供的降失水剂配制的水泥浆，实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆在30～230℃下，失水量基本没有下降，均不大于32mL，说明实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆在30～230℃下具有良好的控失水性能。

相较于实施例1，实施例2提供的降失水剂中，异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇和甲酸钾的质量均减少，实施例3提供的降失水剂中，苯乙烯和甲酸钾的质量均减少，实施例4提供的降失水剂中，引发剂过硫酸铵和硫酸亚铁的质量均增加，但实施例2～4提供的降失水剂配制的水泥浆的失水量均远远大于实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆的失水量，说明降失水剂中各组分之间的配比以及相互之间的作用对水泥浆的失水性能有很大的影响。而由于实施例1提供的降失水剂中各组分之间的配比合适以及相互配合作用，从而降低了水泥浆的失水量，提高了降失水剂的控失水性能。

应用实施例3

本应用实施例对分别通过实施例1～4提供的质量分数为2.0％的降失水剂配制的水泥浆在不同温度下的流变性能进行测试，其测试结果可以分别参见表3～表6。

表3

表4

表5

表6

从表3～表6可以看出：实施例1、实施例3和实施例4提供的降失水剂配制的水泥浆在30～230℃的条件下，其流变值基本不变，保持恒定，说明实施例、实施例3和实施例4提供的降失水剂在高温条件下没有分解或水解，形态基本保持不变。并且，随着温度的升高，水泥浆也没有剪切变稀。而实施例2提供的降失水剂配制的水泥浆在温度升高的情况下，其流变值逐渐减小，水泥浆逐渐剪切变稀。

异戊烯醇聚氧乙烯醚具有较大的分子体积和空间位阻，聚乙烯醇具有交联作用，可以连接对苯乙烯磺酸钠和异戊烯醇聚氧乙烯醚形成的分子链，形成网状结构，从而使降失水剂在高温条件下仍具有良好的稳定性。而相较于实施例1提供的降失水剂，实施例2提供的降失水剂中异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量减少，导致降失水剂分子体积减小，并且聚乙烯醇的质量也减少，导致聚乙烯醇和分子链之间没有形成网状结构或形成的网状结构不紧密，该分子链易伸展或断裂，降失水剂分子的稳定性下降。相较于实施例1提供的降失水剂，实施例3和实施例4提供的降失水剂中虽然异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚乙烯醇的质量均减少，但苯乙烯的质量增加，苯乙烯也具有交联作用，可以连接该分子链，形成网状结构，增强降失水剂分子的稳定性。因此，实施例3和实施例4提供的降失水剂配制的水泥浆在高温下也具有恒流变的特性。

应用实施例4

本应用实施例对分别通过实施例1～4提供的质量分数为2.0％的降失水剂配制的水泥浆在230℃下的综合性能进行测试，其测试结果可以分别参见表7。

表7

从表7中可以看出：相较于实施例2～4提供的降失水剂配制的水泥浆，实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆，在230℃条件下，游离液为0，稠化过渡时间为2min，抗压强度高达37.5MPa，其综合性能最高。由此可知，合适配比的组分以及组分之间的相互作用可以影响水泥浆的综合性能。

参见图1，图1为实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆，在230℃下的稠化曲线图。从图1中可以看出：该水泥浆的稠化过渡时间为2min。其中，稠化过渡时间为水泥浆稠度从40Bc到100Bc时所用的时间。

应用实施例5

本应用实施例对分别通过实施例1～4提供的质量分数为2.0％的降失水剂配制的水泥浆在140℃下的防窜性能进行测试，其测试结果可以分别参见表8。

表8

从表8中可以看出：实施例1和实施例4提供的降失水剂配制的水泥浆均未发生窜流，而实施例2和实施例3提供的降失水剂配制的水泥浆均发生了窜流。相较于实施例2和实施例3提供的降失水剂，实施例1和实施例4提供的降失水剂中均添加有甲酸钾，说明甲酸钾可以提高水泥浆的防窜性能。

需要说明的一点是，油气井注入水泥浆后，由于环空内液柱压力与地层压力之间的不平衡，地层中的气体或液体进入环空内并纵向流动，这种现象称为窜流。

参见图2，图2为实施例1提供的降失水剂配制的水泥浆，通过防窜仪在140℃下进行防窜性能测试的示意图。从图2中可以看出：当注气流速开始增加，水泥浆开始水化，验证窜流的阶段开始。水泥浆内部孔隙压力逐渐减小，直至平稳，没有上升，注气流速也逐渐平稳，说明该水泥浆阻止了窜流的发生。

其中，该防窜仪为千德乐7200防气窜分析仪。

综上所述，本申请实施例提供的降失水剂，在制备水泥浆时加入的质量少，水泥浆的失水量小，在高温情况下，在保证其控失水性能的前提下，依旧保持流变数据不下降，具有恒流变的性能。并且，该降失水剂配制的水泥浆具有适用温度范围广，游离液为零，稠化过渡时间短，高温条件下防窜等优异性能。从而该降失水剂可以提高高温固井下的顶替效率，提高固井质量。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降失水剂，其特征在于，所述降失水剂的制备原料包括以下质量分数的各组分：

共聚单体、引发剂、甲酸钾和水；

所述共聚单体包括对苯乙烯磺酸钠、异戊烯醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇和苯乙烯；

所述异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的20％～50％；所述聚乙烯醇的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.1％～0.5％；所述对苯乙烯磺酸钠的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的5％～15％；所述苯乙烯的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.01％～0.1％；所述引发剂的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.15％～0.6％；所述甲酸钾的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的5％～15％；余量为所述水。

2.根据权利要求1所述的降失水剂，其特征在于，所述异戊烯醇聚氧乙烯醚的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的30％～40％。

3.根据权利要求1所述的降失水剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.15％～0.20％。

4.根据权利要求1所述的降失水剂，其特征在于，所述对苯乙烯磺酸钠的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的7％～10％。

5.根据权利要求1所述的降失水剂，其特征在于，所述苯乙烯的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.02％～0.03％。

6.根据权利要求1所述的降失水剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵和硫酸亚铁。

7.根据权利要求6所述的降失水剂，其特征在于，所述过硫酸铵的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.05％～0.1％；

所述硫酸亚铁的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.1％～0.5％。

8.根据权利要求6所述的降失水剂，其特征在于，所述过硫酸铵的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.07％～0.09％；

所述硫酸亚铁的质量为所述共聚单体、所述引发剂和所述水总质量的0.2％～0.3％。

9.一种权利要求1～8任一项所述的降失水剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

按照各组分的质量分数，在反应器通入氮气的条件下向所述反应器中加入所述水；

向所述反应器中依次加入所述对苯乙烯磺酸钠、所述异戊烯醇聚氧乙烯醚、所述聚乙烯醇和所述苯乙烯，每加入一种组分，均搅拌至溶解后再加入另一种组分，得到第一溶液；

将所述第一溶液加热至45℃，加入所述引发剂，在45℃～95℃的温度下反应2h，得到第二溶液；

向所述第二溶液中加入所述甲酸钾，搅拌至溶解，得到所述降失水剂。

10.权利要求1～8任一项所述的降失水剂在水泥浆中的应用，所述水泥浆为使用所述降失水剂配制而成的。

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