本申請涉及油田開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種油井水泥用抗分散絮凝劑的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，國內(nèi)外對于抗分散絮凝劑的報道大多集中于混凝土體系，在油井水泥中的研究極為少見。德國和日本早在1974和1978年率先研制出了水下不分散混凝土，我國于1986年由中國石油工程技術(shù)研究院研制出了丙烯系抗分散絮凝劑。水下不分散混凝土的組成材料中加入了絮凝劑，使其拌合物成為一種在水中不分散、不離析、水泥不流失、能自流平和自密實的新型建筑材料，并在海底管線敷設(shè)、管線跨越工程、沼澤地基礎(chǔ)、搶險“雙快”混凝土、油田以及水利工程等諸多方面都得到廣泛應(yīng)用。

目前混凝土抗分散絮凝劑主要有水溶性纖維素醚類和水溶性丙烯酸類的聚合物。中國石油工程技術(shù)研究院研發(fā)生產(chǎn)了緩凝型、普通型、早強(qiáng)型、雙快型、注漿性以及高性能型的六種UWB系列抗分散絮凝劑。交通部第二航務(wù)工程局科研所制成的PN劑量，也同樣屬于聚丙烯酰胺類的水下抗分散絮凝劑。南京水利科學(xué)研究院也成功開發(fā)了NNDC-2型水下抗分散絮凝劑。

石油研究所近些年還致力于高分子絮凝劑的改性，包括絮凝劑聚合物分子量的改變，分子結(jié)構(gòu)中支鏈嫁接和轉(zhuǎn)移、合成方法的改變、單體含量的調(diào)整等，從而制備出新型的滿足混凝土材料使用性能的接枝聚合物。此種聚合物可以極大的改變混凝土拌合物組粗分散體系中的顆粒的表面電位、降低了離子間的排斥是能，增加了顆粒間的吸引能，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。在歐洲國家還出現(xiàn)了一種被成為威蘭樹脂的水溶性生物多糖類聚合物作為絮凝劑，效果同樣好。

用抗分散絮凝劑配置的水下不分散混凝土具有以下特點：1、抗分散性?？稍诓慌潘臈l件下施工，及時受到水的沖刷作用仍具有優(yōu)良的抗分散性；2、優(yōu)良的流動性。富有粘稠性，又富于塑性，灌入水下后能自流平、自密實。3、保水性。基本不會出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。4、凝結(jié)特性。使用緩凝劑可控制凝結(jié)時間。5、無污染。由于水下不分散混凝土具有良好的抗水洗能力，因此水泥很少流失，不污染施工水域，為環(huán)保型產(chǎn)品，并且丙烯系列絮凝劑為無毒產(chǎn)品，可用于一切水下工程。水下不分散混凝土的這些特性在油井水泥中也顯得尤為重要，尤其是抗分散性，對于解決固井作業(yè)中存在的水侵、水竄極為有利，但目前國內(nèi)并未見到油井水泥研究使用抗分散絮凝劑的相關(guān)報道。由于油井水泥的使用環(huán)境較之混凝土更為苛刻，經(jīng)常面臨高溫高壓等較為復(fù)雜的地下環(huán)境，此外對于水泥的濾失性、流變性、稠化時間以及抗壓強(qiáng)度等各方面也都有著更高的要求，因此有必要研究出一種適用于井下作業(yè)抗分散絮凝劑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明了提供了一種油井水泥用抗分散絮凝劑的制備方法，以解決目前的抗分散絮凝劑無法滿足油井水泥的需求的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種油井水泥用抗分散絮凝劑的制備方法，所述方法包括：

采用自由基聚合的方法，以水為溶劑，以偶氮二異丁脒鹽酸鹽和過硫酸銨為引發(fā)劑，以乙二胺四乙酸二鈉為金屬離子絡(luò)合劑，以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基磺酸鈉、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨和N-乙烯基吡咯烷酮為單體在預(yù)設(shè)溫度范圍下共聚反應(yīng)得到抗分散絮凝劑。

優(yōu)選的，所述采用自由基聚合的方法，以水為溶劑，以偶氮二異丁脒鹽酸鹽和過硫酸銨為引發(fā)劑，以乙二胺四乙酸二鈉為金屬離子絡(luò)合劑，以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基磺酸鈉、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨和N-乙烯基吡咯烷酮為單體在預(yù)設(shè)溫度范圍下共聚反應(yīng)得到抗分散絮凝劑，包括：

步驟1：向水中加入單體丙烯酰胺，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述單體丙烯酰胺投料比為單體總質(zhì)量的5～15wt％；

步驟2：向步驟1制得的體系加入單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸投料比為單體總質(zhì)量的1～10wt％；

步驟3：向步驟2制得的體系加入單體乙烯基三甲氧基硅烷，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述單體乙烯基三甲氧基硅烷投料比為單體總質(zhì)量的0～2wt％；

步驟4：向步驟3制得的體系加入單體乙烯基磺酸鈉，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述單體乙烯基磺酸鈉投料比為單體總質(zhì)量的0～5wt％；

步驟5：向步驟4制得的體系加入單體N,N-二甲基丙烯酰胺，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述單體N,N-二甲基丙烯酰胺投料比為單體總質(zhì)量的30～60wt％；

步驟6：向步驟5制得的體系加入單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨投料比為單體總質(zhì)量的5～15wt％；

步驟7：向步驟6制得的體系加入單體二甲基二烯丙基氯化銨，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述單體二甲基二烯丙基氯化銨投料比為單體總質(zhì)量的5～15wt％；

步驟8：向步驟7制得的體系加入單體N-乙烯基吡咯烷酮，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述單體N-乙烯基吡咯烷酮鈉投料比為單體總質(zhì)量的0～30wt％；

步驟9：向步驟8制得的體系加入所述乙二胺四乙酸二鈉，25℃-35℃下攪拌至溶解，所述乙二胺四乙酸二鈉投料比為單體總質(zhì)量的0～1wt％；

步驟10：向步驟9制得的體系加入引發(fā)劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽，攪拌溶解后置于50℃-70℃的恒溫水浴中，攪拌20-40分鐘，相對于單體總質(zhì)量，所述過偶氮二異丁脒鹽酸鹽加入量為0.10～1％；

步驟11：向步驟10制得的體系加入引發(fā)劑過硫酸銨，攪拌溶解后置于50℃-70℃的恒溫水浴中，攪拌20-40分鐘，相對于單體總質(zhì)量，所述過硫酸銨加入量為0.10～1％；

步驟12：將步驟11制得的體系在40～95℃反應(yīng)2～4h，得到半透明凝膠狀的抗分散絮凝劑。

優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)溫度范圍是：40℃-95℃。

優(yōu)選的，所述單體丙烯酰胺投料比為單體總質(zhì)量的7～10wt％；

所述單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸投料比為單體總質(zhì)量的5～8wt％；所述單體乙烯基三甲氧基硅烷投料比為單體總質(zhì)量的0.5～1.5wt％；

所述單體乙烯基磺酸鈉投料比為單體總質(zhì)量的2～4wt％；

所述單體N,N-二甲基丙烯酰胺投料比為單體總質(zhì)量的40～50wt％。

優(yōu)選的，所述單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨投料比為單體總質(zhì)量的7～13wt％。

優(yōu)選的，所述單體二甲基二烯丙基氯化銨投料比為單體總質(zhì)量的7～13wt％。

優(yōu)選的，所述單體N-乙烯基吡咯烷酮鈉投料比為單體總質(zhì)量的10～20wt％。

優(yōu)選的，所述乙二胺四乙酸二鈉投料比為單體總質(zhì)量的0.2～0.5wt％。

優(yōu)選的，所述引發(fā)劑過偶氮二異丁脒鹽酸鹽加入量為0.35％。

優(yōu)選的，所述引發(fā)劑過硫酸銨加入量為0.25％。

通過本發(fā)明的一個或者多個技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點：

本發(fā)明提供了一種油井水泥用抗分散絮凝劑的制備方法，采用自由基聚合的方法，以水為溶劑，以偶氮二異丁脒鹽酸鹽和過硫酸銨為引發(fā)劑，以乙二胺四乙酸二鈉為金屬離子絡(luò)合劑，以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基磺酸鈉、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨和N-乙烯基吡咯烷酮為單體在預(yù)設(shè)溫度范圍下共聚反應(yīng)得到抗分散絮凝劑，使得抗分散絮凝劑具有較好的絮凝作用，可使水泥漿在80℃水中不離析不分散，具有良好的降失水作用，合成的抗分散絮凝劑在水泥漿體系中不破壞強(qiáng)度、不緩凝，使用安全，易于生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中一種油井水泥用抗分散絮凝劑的制備方法流程圖。

具體實施方式

為了使本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員更清楚地理解本申請，下面結(jié)合附圖，通過具體實施例對本申請技術(shù)方案作詳細(xì)描述；

本發(fā)明提供一種油井水泥用抗分散絮凝劑的制備方法。采用自由基聚合的方式得到了一種抗分散絮凝劑，該絮凝劑為兩性高分子絮凝劑，高分子鏈上同時含有正、負(fù)兩種電荷基團(tuán)，不僅有電性中和、吸附橋聯(lián)作用，而且具有分子間的纏繞包裹作用。此外，帶有磺酸基團(tuán)的多種單體被引入，使得聚合物具有較好的耐鹽抗溫性能。加入該抗分散絮凝劑的水泥漿體系，其固相顆粒在抗分散絮凝劑的纏聯(lián)作用下能夠抵御外來水的沖擊，可在80℃水中不離析不分散，抗水沖刷能力明顯強(qiáng)于普通水泥漿體系。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種油井水泥用抗分散絮凝劑的制備方法，采用自由基聚合的方法，以水為溶劑，以偶氮二異丁脒鹽酸鹽和過硫酸銨為引發(fā)劑，以乙二胺四乙酸二鈉為金屬離子絡(luò)合劑，以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基磺酸鈉、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨和N-乙烯基吡咯烷酮為單體在預(yù)設(shè)溫度范圍下共聚反應(yīng)得到抗分散絮凝劑。預(yù)設(shè)溫度范圍具體為40℃-95℃，優(yōu)選為45℃、50℃、65℃等等。

步驟如下：

步驟1，向水中加入單體丙烯酰胺，25℃-35℃下攪拌至溶解，單體丙烯酰胺投料比為單體總質(zhì)量的5～15wt％，優(yōu)選投料比為7～10wt％。

步驟2，向步驟1制得的體系加入單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，25℃-35℃下攪拌至溶解，單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸投料比為單體總質(zhì)量的1～10wt％，優(yōu)選投料比為5～8wt％。

步驟3，向步驟2制得的體系加入單體乙烯基三甲氧基硅烷，25℃-35℃下攪拌至溶解，25℃-35℃下攪拌至溶解，單體乙烯基三甲氧基硅烷投料比為單體總質(zhì)量的0～2wt％，優(yōu)選投料比為0.5～1.5wt％。

步驟4，向步驟3制得的體系加入單體乙烯基磺酸鈉，25℃-35℃下攪拌至溶解，25℃-35℃下攪拌至溶解，單體乙烯基磺酸鈉投料比為單體總質(zhì)量的0～5wt％，優(yōu)選投料比為2～4wt％。

步驟5，向步驟4制得的體系加入單體N,N-二甲基丙烯酰胺，25℃-35℃下攪拌至溶解，25℃-35℃下攪拌至溶解，單體N,N-二甲基丙烯酰胺投料比為單體總質(zhì)量的30～60wt％，優(yōu)選投料比為40～50wt％。

步驟6，向步驟5制得的體系加入單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，25℃-35℃下攪拌至溶解，25℃-35℃下攪拌至溶解，單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨投料比為單體總質(zhì)量的5～15wt％，優(yōu)選投料比為7～13wt％。

步驟7，向步驟6制得的體系加入單體二甲基二烯丙基氯化銨，25℃-35℃下攪拌至溶解，25℃-35℃下攪拌至溶解，單體二甲基二烯丙基氯化銨投料比為單體總質(zhì)量的5～15wt％，優(yōu)選投料比為7～13wt％。

步驟8，向步驟7制得的體系加入單體N-乙烯基吡咯烷酮，25℃-35℃下攪拌至溶解，25℃-35℃下攪拌至溶解，單體N-乙烯基吡咯烷酮鈉投料比為單體總質(zhì)量的0～30wt％，優(yōu)選投料比為10～20wt％。

步驟9，向步驟8制得的體系加入乙二胺四乙酸二鈉，25℃-35℃下攪拌至溶解，25℃-35℃下攪拌至溶解，乙二胺四乙酸二鈉投料比為單體總質(zhì)量的0～1wt％，優(yōu)選投料比為0.2～0.5wt％。

步驟10，向步驟9制得的體系加入引發(fā)劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽，攪拌溶解后置于50℃-70℃的恒溫水浴中，攪拌20-40分鐘，相對于單體總質(zhì)量，過偶氮二異丁脒鹽酸鹽加入量為0.10～1％，最佳用量為0.35％。恒溫水浴的優(yōu)選溫度為60℃。

步驟11，向步驟10制得的體系加入引發(fā)劑過硫酸銨，攪拌溶解后置于50℃-70℃的恒溫水浴中，攪拌20-40分鐘，相對于單體總質(zhì)量，過硫酸銨加入量為0.10～1％，最佳用量為0.25％。恒溫水浴的優(yōu)選溫度為60℃。

步驟12，將步驟11制得的體系在40～95℃反應(yīng)2～4h，得半透明凝膠，即為抗分散絮凝劑。

下面結(jié)合具體的實施例作進(jìn)一步的說明，實施例僅用于更好的理解本發(fā)明，不作為對本發(fā)明可實施范圍的限定；以下組成按重量份計。

實施例1

量取240ml水中加入1000ml的塑料量杯中，加入15g丙烯酰胺、12g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2.2g乙烯基三甲氧基硅烷、5g乙烯基磺酸鈉、80g N,N-二甲基丙烯酰胺、15g丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、20g二甲基二烯丙基氯化銨、17g N-乙烯基吡咯烷酮和1g乙二胺四乙酸二鈉，在25℃-35℃下攪拌至完全溶解，攪拌溶解后將量杯置恒溫水浴中，而后將水浴溫度升至70℃，當(dāng)量杯中溶液溫度達(dá)到40℃時，將1g過硫酸銨溶液加入上述混合物中攪拌均勻，再加入1g偶氮二異丁脒鹽酸鹽溶液，反應(yīng)4小時。

實施例2

量取240ml水中加入1000ml的塑料量杯中，然后分別加入17g丙烯酰胺、12g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2g乙烯基三甲氧基硅烷、5g乙烯基磺酸鈉、80g N,N-二甲基丙烯酰胺、15g丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、18g二甲基二烯丙基氯化銨、18g N-乙烯基吡咯烷酮和1g乙二胺四乙酸二鈉，在25℃-35℃下攪拌至完全溶解，攪拌溶解后將量杯置恒溫水浴中，而后將水浴溫度升至70℃，當(dāng)量杯中溶液溫度達(dá)到40℃時，將1g過硫酸銨溶液加入上述混合物中攪拌均勻，再加入1g偶氮二異丁脒鹽酸鹽溶液，反應(yīng)4小時。

實施例3

量取240ml水中加入1000ml的塑料量杯中，加入18g丙烯酰胺、13g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2.5g乙烯基三甲氧基硅烷、6g乙烯基磺酸鈉、82g N,N-二甲基丙烯酰胺、14g丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、18g二甲基二烯丙基氯化銨、17g N-乙烯基吡咯烷酮和1g乙二胺四乙酸二鈉，在25℃-35℃下攪拌至完全溶解，攪拌溶解后將量杯置恒溫水浴中，而后將水浴溫度升至70℃，當(dāng)量杯中溶液溫度達(dá)到40℃時，將1g過硫酸銨溶液加入上述混合物中攪拌均勻，再加入1g偶氮二異丁脒鹽酸鹽溶液，反應(yīng)4小時。

通過本發(fā)明的一個或者多個實施例，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點：

1.合成的抗分散絮凝劑在具有較好的絮凝作用，可使水泥漿在80℃水中不離析不分散。

2.合成的抗分散絮凝劑具有良好的降失水作用。

2.合成的抗分散絮凝劑在水泥漿體系中不破壞強(qiáng)度。

3.合成的抗分散絮凝劑在水泥漿體系中不緩凝。

4.基本不影響水泥漿施工性能，保證施工安全。

5.原料易得，成本低廉，合成簡單，產(chǎn)率高，使用安全，儲存方便。

6.應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品后處理簡單。

上述諸多特點表明，本發(fā)明適于工業(yè)化生產(chǎn)，并且有廣泛的應(yīng)用前景。

盡管已描述了本申請的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改；所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本申請范圍的所有變更和修改；

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍；這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。