[发明专利]一种耐盐耐高温油井水泥浆降失水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，具体涉及一种耐盐耐高温油井水泥浆降失水剂的制备方法。

背景技术

固井是油气井建井过程中的关键环节，其主要目的是封固地层、支撑井壁和套管、防止套管腐蚀、建成可控的油气流生产通道，为后续的油气井增产、产层改造、修井等工程提供基础条件。

在油田固井注水泥过程中，水泥浆流经渗透性地层时在压力作用下会发生渗滤，液相体积的减少将使水泥浆密度增加，其稠化时间、流变性也会偏离原设计要求；由于石油资源的不可再生性以及对其需求的不断增加，油气资源开发向深层、深海发展成为必然趋势；石油开采深度愈来愈深，井底温度也越来越高；同时，不同地层盐含量的差异，这些因素都导致失水更加的严重，对地层造成不同程度的伤害，严重时可使固井作业失败。

目前的油井水泥浆失水剂虽然能解决部分高温耐盐的固井问题，但是远远不能满足当前200℃固井的需要，研制性能优良的耐盐耐高温降失水剂成为该领域的迫切需求。

发明内容

本发明提供了一种可应用于深井、超深井高温及高含盐地层的水泥浆降失水剂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐盐耐高温油井水泥浆降失水剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照摩尔比为，磺酸基单体：丙烯酰胺单体：丙烯酸单体＝1.0∶0.5∶0.5，称取原料；

(2)将步骤(1)中原料放入反应釜中，加水搅拌直至溶解；所述水按照溶液质量浓度为20％进行添加；

(3)在步骤(2)溶液中加入NaOH，调节溶液pH＝5～6；

(4)加热步骤(3)所得溶液至温度为75℃；

(5)在步骤(4)所述溶液中通氮气15分钟，通入氮气的速度为2L/min；

(6)加入单体质量0.3％的过硫酸氨，保温反应24h，制得产品溶液。

作为优选，所述步骤(6)中制备的溶液干燥为固体粉末。

本发明的有益效果是：

(1)可以在阻止油井水泥浆失水的同时，增大其耐温耐盐性能，适用于高温深井作业；

(2)本发明合成方法简单易操作，原材料便宜，便于工业推广；

(3)本发明制备的产品与常用的其他水泥添加剂有良好的配伍性，对水泥浆的流变性、

稳定性、稠化时间、强度等固井工程要求的性能无不良影响。

附图说明

图1为本发明制备产品的红外光谱图；

图2为本发明制备产品的热重曲线图；

图3为本发明制备产品150℃稠化实验结果图；

图4为本发明制备产品180℃稠化实验结果图；

图5为本发明制备产品200℃稠化实验结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种耐盐耐高温油井水泥浆降失水剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照摩尔比为，磺酸基单体(TS)：丙烯酰胺单体(AM)：丙烯酸单体(AA)＝1.0∶0.5∶0.5，称取原料；

(2)将步骤(1)中原料放入反应釜中，加水搅拌直至溶解；所述水按照溶液质量浓度为20％进行添加；

(3)在步骤(2)溶液中加入NaOH，调节溶液pH＝5～6；

(4)加热步骤(3)所得溶液至温度为75℃；

(5)在步骤(4)所述溶液中通氮气10分钟；

(6)加入单体质量0.3％的过硫酸氨，保温反应24h，制得产品溶液。

过硫酸氨作为引发剂，在引发剂的作用下原料发生反应聚合生成所需产品；磺酸基单体中含有-SO₃H及刚性基团，耐温、抗盐性较好；丙烯酰胺(AM)中的酰胺基团有很好的降失水性能，同时它与丙烯酸(AA)结构相似，可实现无规共聚；

所述步骤(5)中通入氮气的速度为2L/min；所述步骤(6)中制备的溶液可以直接使用，也可以使用喷雾干燥法制备成固体粉末使用；步骤(6)中制备得到的溶液为浓度为20％高分子聚合物水溶液；本发明制备的产品可在温度为75℃～200℃(循环温度)范围使用；200℃条件下，在加入该降失水剂1.0％(有效含量)时，水泥浆API失水可以控制在50ml以内。

1、红外光谱测试

将本发明制备的耐盐耐高温油井水泥浆降失水剂(代号：FR)用乙醇提纯，剪碎烘干，磨粉；再用乙醇清洗3遍，烘干，除去体系中未反应单体及副产物；采用KBr压片法在WKUF-510傅里叶变换红外光谱仪上测定聚合物中官能团。