油井水泥降失水劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油井水泥用助劑領(lǐng)域，是一種油井水泥降失水劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開采、易采儲量不斷減少的情況下，油田勘探開發(fā)已向海洋、復(fù)雜地層、中株井、?米井以及超株井方面發(fā)展。中國西部油田、南方海相等的油減基本處于6000m左右的地層，井底溫度隨井深的增加迅速提高，給固井施工帶來許多問題，在高溫、高壓、高礦化度的情況下，原有的許多水泥漿添加劑達不到要求，不能保證順利固井和固井質(zhì)量。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1、高溫、高壓情況下，降失水劑分解嚴重失去原有的控失水能力，嚴重影響固井質(zhì)量；2、高溫、高壓情況下，漿體穩(wěn)定性變差，增加固井風(fēng)險；3、抗鹽能力差，在鹽水水泥漿中失水變大，漿體增稠，易出現(xiàn)固井事故。
[0003]據(jù)檢索，發(fā)現(xiàn)如下與本申請相關(guān)的專利文獻，具體公開內(nèi)容如下:
[0004]1、專利文獻CN102220115A公開了一種油井水泥降失水劑，所述油井水泥降失水劑是通過下述方法制備而成的:1)將10-30重量份的單體溶液與70-90重量份的油相混合，再加入0.001-0.1重量份的引發(fā)劑，在氮氣保護下，在65°C -70°C的溫度下進行反相懸浮聚合；其中所述單體溶液由20-40重量份的第一單體、1-10重量份的第二單體、0.1-2重量份的第三單體，與酸性單體總摩爾數(shù)相同摩爾數(shù)的氫氧化鈉以及20-70重量份的蒸餾水混合而成，所述第一單體選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，乙烯基磺酸和甲基丙烯酸；所述第二單體選自N，N- 二甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺和N，N- 二乙基丙烯酰胺；所述第三單體選自馬來酸酐，馬來酸和富馬酸；其中所述油相是0.2-5重量份的分散劑和95-120重量份的環(huán)己烷混合溶解而成；和2)在0.0lMPa-0.05MPa的真空度和50°C _65°C的溫度下，對步驟I)的聚合產(chǎn)物進行共沸除水，過濾、干燥即得。
[0005]2、專利文獻CN101412600公開了一種油井水泥降失水劑，該降失水劑是一種五元共聚物，共聚單體是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N’ 一二甲基丙烯酰胺、一元不飽和羧酸、二元不飽和羧酸、N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺(MBA);五種單體的重量份為:2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸為20?80份，N，N’ 一二甲基丙烯酰胺為20?80份，一元不飽和羧酸為I?15份，二元不飽和羧酸為I?15份，N，N’ 一亞甲基雙丙烯酰胺為0.01?2份；五元共聚物平均相對分子質(zhì)量為50，000?3，000, OOOo
[0006]3、專利文獻CN1840605公開了一種油井水泥漿降失水劑，由如下重量份的物質(zhì)組成:AMPS四元共聚物:35?85，石膏粉:35?65，硼酸:1?9，將上述材料粉碎至直徑(0.85mm的粉末攪拌均勻即制得本發(fā)明的油井水泥漿降失水劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明降失水性能好，與地層及其他外加劑配伍性好，對環(huán)境溫度適應(yīng)寬，尤其是適應(yīng)北方低溫環(huán)境，不影響水泥漿流變性能，并能明顯增加水泥抗壓強度，具有良好的懸浮穩(wěn)定性和溶解分散性。
[0007]4、專利文獻CN101698794A公開了一種耐高溫抗鹽油井水泥降失水劑，生產(chǎn)原料包括AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)、丙烯酸、丙烯酰胺、氫氧化鈉、過硫酸鉀和水，其質(zhì)量份數(shù)比為AMPS (2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸):丙烯酸:丙烯酰胺:氫氧化鈉:過硫酸鉀:水=32-36: 2.5-3: 12-15: 4-6: 0.3-0.5: 120。按其配方生產(chǎn)的耐高溫油井水泥降失劑適用于API標準的各級水泥，在210°C高溫的泥漿體系下加量為總泥漿體積的5% _8%，固井時的失水量可有效控制在50ml以內(nèi)。
[0008]上述失水劑的成分與本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案差異較大，獲得的技術(shù)效果不同，重點解決的問題不同，屬于不同的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種油井水泥降失水劑及制備方法，本失水劑有效解決了高溫高壓下降失水劑得分解情況，能夠有效得控制API失水在30ml以內(nèi)。
[0010]本發(fā)明實現(xiàn)目的的技術(shù)方案如下:
[0011]一種油井水泥降失水劑，組成及摩爾比如下:
[0012]2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸鈉及N-乙烯吡咯烷酮單體，比例為:2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸:丙烯酰胺:N-乙烯吡咯烷酮:苯乙烯磺酸鈉的摩爾比例為 45:45:10:5o
[0013]而且，所述降失水劑的平均分子量為:
[0014]一種制備如權(quán)利要求1所述的油井水泥降失水劑的方法，步驟如下:
[0015]⑴取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸鈉及N-乙烯吡咯烷酮單體，摩爾比例為45:45:10:5 ；
[0016]⑵聚合反應(yīng)溫度為60°C，單體質(zhì)量分數(shù)為25%，引發(fā)劑摩爾百分數(shù)為0.6%，反應(yīng)介質(zhì)pH為4.5，反應(yīng)時間為4h ；
[0017]⑶在反應(yīng)器中按比例加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸鈉及N-乙烯吡咯烷酮配制得水溶液，通入氮氣攪拌升溫，調(diào)節(jié)pH為4.5，依次加入引發(fā)劑，引發(fā)單體聚合，反應(yīng)4h后，得到共聚物油井水泥降失水劑產(chǎn)品。
[0018]而且，所述引發(fā)劑中氧化劑為硝酸銨鈰，加入的質(zhì)量分數(shù)0.05%、還原劑為亞硫酸氫鈉，加入的質(zhì)量分數(shù)0.05%。
[0019]而且，所述降失水劑的分子量為4X104。
[0020]本發(fā)明取得的優(yōu)點和有益效果是:
[0021]1、本發(fā)明提供的油井水泥降失水劑有效解決了高溫、高壓下降失水劑的分解情況，加量為5% (BffOC)能夠有效得控制API失水在30ml以內(nèi)。
[0022]2、本發(fā)明的產(chǎn)品通過實驗證實，在飽和食鹽水水泥漿中，加量為5% (BWOC)API失水量在50ml以內(nèi)。
[0023]3、本產(chǎn)品可以直接加入到水泥漿中使用，使用溫度高達180°C。
【附圖說明】
[0024]圖1為飽和鹽水曲線；
[0025]圖2為本發(fā)明實驗圖。
【具體實施方式】
[0026]下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0027]一種油井水泥降失水劑，組成及重量比如下:
[0028]2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、苯乙烯磺酸鈉(SSS)及N-乙烯吡咯烷酮(NVP)單體，使用比例為:2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸:丙烯酰胺:N-乙烯吡咯烷酮:苯乙烯磺酸鈉的摩爾比例為45:45:10:5。
[0029]上述制備方法如下:
[0030]1、本降失水劑成分為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、苯乙烯磺酸鈉(SSS)及N-乙烯吡咯烷酮(NVP)單體，通過設(shè)計正交實驗，確定了共聚物得最佳合成條件為:AMPS/AM/SSS/NVP的摩爾比例為45:45:10:5 ；
[0031]2、聚合反應(yīng)溫度為60°C，單體總質(zhì)量分數(shù)為25%，引發(fā)劑的質(zhì)量分數(shù)0.05%，反應(yīng)介質(zhì)PH為4.5，反應(yīng)時間為4h ；
[0032]3、在反應(yīng)器中按比例加入AMPS、AM、SSS、NVP配制得水溶液，通入氮氣攪拌升溫，用NaOH調(diào)節(jié)pH為4.5，依次加入引發(fā)劑(氧化劑:硝酸銨鈰的質(zhì)量分數(shù)0.05%、還原劑:亞硫酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)0.05% )，引發(fā)4種單體聚合，反應(yīng)4h后，即得到共聚物油井水泥降失水劑產(chǎn)品。
[0033]產(chǎn)品分子量在4X104。
[0034]本發(fā)明提供的油井水泥降失水劑有效解決了高溫、高壓下降失水劑的分解情況，加量為5% (BffOC)能夠有效得控制API失水在30ml以內(nèi)。通過實驗證實，在飽和食鹽水水泥漿中，加量為5% (BTOC)API失水量在50ml以內(nèi)。
[0035]使用實施
[0036]古城8井是我國塔里木東部油田鉆探的一口超深井，原設(shè)計井深井溫預(yù)計220°C，提前完鉆井溫184°C，為防止井下巖性變化造成鉆井出現(xiàn)復(fù)雜情況采用有機鹽鉆井液，因此固井設(shè)計采用抗超高溫抗有機鹽污染高溫穩(wěn)定防竄的水泥漿體系，根據(jù)技術(shù)參數(shù)AMPS/AM/NVP/SSS的摩爾比例45:45:10:5加入到反應(yīng)釜中，聚合反應(yīng)溫度為60°C，單體總質(zhì)量分數(shù)為25%，引發(fā)劑占單體總量的0.15%，反應(yīng)介質(zhì)pH為4.5，反應(yīng)時間為4h，得到聚合物產(chǎn)品，加入到半飽和鹽水水泥漿中，順利固井，各項檢測指標符合要求。
【主權(quán)項】
1.一種油井水泥降失水劑，其特征在于:組成及摩爾比如下: 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸鈉及N-乙烯吡咯烷酮單體，比例為:2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸:丙烯酰胺:N-乙烯吡咯烷酮:苯乙烯磺酸鈉的摩爾比例為 45:45:10:5o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井水泥降失水劑，其特征在于:所述降失水劑的平均分子量為:
3.一種制備如權(quán)利要求1所述的油井水泥降失水劑的方法，其特征在于:步驟如下: ⑴取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸鈉及N-乙烯吡咯烷酮單體，摩爾比例為45:45:10:5 ； ⑵聚合反應(yīng)溫度為60°C，單體質(zhì)量分數(shù)為25%，引發(fā)劑摩爾百分數(shù)為0.6%，反應(yīng)介質(zhì)pH為4.5，反應(yīng)時間為4h ； ⑶在反應(yīng)器中按比例加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸鈉及N-乙烯吡咯烷酮配制得水溶液，通入氮氣攪拌升溫，調(diào)節(jié)pH為4.5，依次加入引發(fā)劑，引發(fā)單體聚合，反應(yīng)4h后，得到共聚物油井水泥降失水劑產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備油井水泥降失水劑的方法，其特征在于:所述引發(fā)劑中氧化劑為硝酸銨鈰，加入的質(zhì)量分數(shù)0.05%、還原劑為亞硫酸氫鈉，加入的質(zhì)量分數(shù)0.05%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備油井水泥降失水劑的方法，其特征在于:所述降失水劑的分子量為4X 140
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油井水泥降失水劑及制備方法，組成及摩爾比如下：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸鈉及N-乙烯吡咯烷酮(NVP)單體，比例為：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸：丙烯酰胺：N-乙烯吡咯烷酮：苯乙烯磺酸鈉的摩爾比例為45：45：10：5。本發(fā)明提供的油井水泥降失水劑有效解決了高溫、高壓下降失水劑的分解情況，能夠有效得控制API失水在30ml以內(nèi)，通過實驗證實，在飽和食鹽水水泥漿中，API失水量在50ml以內(nèi)。
【IPC分類】C08F220-56, C09K8-487, C08F226-10, C08F220-58, C08F212-14
【公開號】CN104531112
【申請?zhí)枴緾N201410814444
【發(fā)明人】王威, 高敬山, 盧書義
【申請人】廊坊古萊特石油技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月24日