[发明专利]用于低密度、超低密度油井水泥浆的降失水剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥浆降失水剂及其制备方法，属于固井工程领域，尤其是一种用于低密度、超低密度油井水泥浆的降失水剂及其制备方法和用途。

背景技术

随着油田勘探步伐的不断加大及钻探技术的提高，特别是当今开采程度的加剧，深井和长封井的数量越来越多，低压易漏井和深井长封井的固井难点也日益突显出来。为避免易漏井和长封井固井施工中出现漏失，并保证封固质量，对固井水泥浆的各项性能提出了更高的要求，常规水泥浆体系已不能满足此类井的固井要求，目前低密度水泥浆体系的使用是解决该类固井问题的主要方法，但是，由于漂珠本身的密度与水泥等其它外掺料密度差异大，低密度水泥浆极易沉降分层，其流变性及稳定性变差，尤其经过高温会进一步加剧分层，综合性能调节难度大。水泥浆稳定性是水泥浆体系设计首要考察的基本性能指标，也是其他性能的基础，较差的沉降稳定性会导致水泥浆性能不稳定，抗压强度下降，固井施工过程中容易引起憋泵等复杂情况；同时，由于低密度水泥浆体系水灰比较高，自由水含量大，API失水量难以控制，游离水和失水的产生将会使水泥浆拌合水明显减少，造成流变参数、稠化时间等浆体性能偏离原始设计，影响顶替效率和施工质量，甚至产生桥堵造成憋泵或阻止液柱压力的传递，加剧水泥凝固过程中的失重，影响固井施工安全和油气的勘探开发。因此，有必要开发一种降失水剂，既具有良好的控制低密度水泥浆失水作用，又可以有助于低密度水泥浆高温下浆体稳定性的提高。

传统的线性高分子聚合物和成膜型降失水剂，由于低密度高强度水泥浆中超细材料过多而导致其成膜效果不好，从而导致失水性能较差，同时该降失水剂不能有效抗温和耐盐，而采用成饼型AMPS类降失水剂，可提高低密度水泥浆的失水性能，并具有良好的抗温耐盐性能。

专利号为201110063542.X的专利提供了一种耐高温油井水泥降失水剂及其制备方法，该降失水剂的原料包括：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酰胺(AM)、马来酸酐(MA)，其中四种单体的质量份数为：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)50份-65份，N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)8份-25份，丙烯酰胺(AM)10份-15份，马来酸酐(MA)5份-10份，该降失水剂具有很好的耐温耐盐能力。但该降失水剂具有分散作用，其稠度系数较低，不适合用于低密度超低密度水泥浆。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于低密度、超低密度油井水泥浆的降失水剂及其制备方法和用途，采用该方法制备的降失水剂抗温耐盐，可以有效控制低密度超低密度油井水泥浆失水，提高低密度超低密度油井水泥浆高温下的沉降稳定性，改善其流变性，尤其应用于低压易漏井和深井长封井的固井工程。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种用于低密度、超低密度油井水泥浆的降失水剂，降失水剂是由A、B、C、D四种单体组分通过水溶液聚合而成，以质量份数计，包括60份-70份的A组分，10份-20份的B组分，15份-25份的C组分，10份-18份的D组分；

所述A组分为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐中的一种或它们的混合物；

所述B组分为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐的一种或它们的混合物；

所述C组分为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或它们的混合物；

所述D组分为N-乙烯基吡咯烷酮、马来酸、富马酸中的一种或它们的混合物。

所述A、B、C、D四种单体质量总和占水质量的35％-45％。

所述A组分为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；B组分为甲基丙烯酸；C组分为N,N-二甲基丙烯酰胺；D组分为富马酸。

聚合的引发剂是过硫酸盐类，终止剂是次亚磷酸盐类。

所述引发剂的加入量是占所述A、B、C、D四种单体质量总和的0.2％-1.0％；终止剂的加入量是占所述A、B、C、D四种单体质量总和的0.5％-1.5％。

所述引发剂为过硫酸铵，终止剂为次亚磷酸钠。