[发明专利]一种油气井固井高温缓凝剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种延长油井水泥浆稠化时间的高温缓凝剂，尤其适用于深井超深井固井中存在的高温环境。

背景技术

2004～2005年，中国政府对我国油气资源进行了全面的评价研究，评价结果表明：我国油气资源剩余储量的73％都埋藏在深层。随着井深的增加，高温混凝剂在深井超深井钻探开发中的作用越来越重要。目前，水泥浆缓凝剂的发展已经取得了显著的成就。

第一代水泥缓凝剂是木质素磺酸盐，这类物质是天然资源，为解决某些问题提供了经济有效的方法，但是有些缺点。作为天然的产品，尽管生产过程在改进，但是每批产品的性质还是存在不可避免的差异。

第二代是基于合成分子的缓凝剂，它克服了木质素磺酸盐缓凝剂的一些缺点，减小了分批产品之间的差异，提供了更长的可预测的稠化时间。

国外石油公司的多种合成缓凝剂的使用温度达到200℃以上，如：BJ公司的SR-30(1)型缓凝剂适用温度达到214℃以上；道威尔公司的合成缓凝剂D161，适用温度也高达214℃；哈里伯顿公司研发的合成缓凝剂HR-25，其使用温度高达到218℃。

我国目前可查的使用温度最高的缓凝剂是由谢应权等通过将木质素磺酸盐再次深度磺化改性合成的缓凝剂PQ，能经受200℃的高温。但其属于第一代的水泥缓凝剂，其稳定性受到原材料的限制较大。李长安等合成了有机磷酸油井水泥缓凝剂CT11-3和齐志刚等研制出了高温耐盐缓凝剂SDH-2的使用温度的上限为170℃，是目前国内第二代缓凝剂的佼佼者。

发明内容

为了解决深井固井作业中延长油井水泥浆稠化时间的要求，本专利提供了一种高温下使用的缓凝剂AMPS-IA，它不仅能够延长水泥浆在200℃下的稠化时间，还具有良好的抗盐抗钙性能，也是一种优良的油气井水泥高温分散剂。

本发明采用的技术方案是：将缓凝基团接枝到抗高温的高分子有机体上。AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)具有良好的抗高温性能，而且具有很好的协同增效性；每个衣康酸分子中都带有两个羧酸基团，具有良好的缓凝作用。两种单体都含有碳碳不饱和键，在引发剂的作用下，两者发生自由基聚合反应，生成高分子聚合物。其化学反应方程式如下：

自由基聚合反应的条件为：反应的母液为N，N-二甲基丙酰胺，AMPS与衣康酸质量比为73：27，反应温度为75℃，引发剂过氧化苯甲酰的浓度为0.05mol·L^-1，反应时间为1小时。

本发明的有益效果是：

1、当缓凝剂的加量为1％时，油气井水泥浆在180℃×75MPa条件下，稠化时间可达288min，完全可以满足深井超深井固井安全施工的需要。稠化时间可调，使用温度范围宽，见表1。

   表1  180℃×75MPa条件下缓凝剂加量对稠化时间的影响

 

缓凝剂加量/BWOC％1％1.5％2％2.5％3％稠化时间/min162244291312345