[发明专利]一种预螯合铝酸盐基水泥降失水剂及制备方法和包含它的水泥浆

说明书

本发明公开了一种油田固井水泥降失水剂及制备方法和包含它的水泥浆，属于油田化学及油气井固井领域，其包括以下重量份的原料：2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸（AMPS）40份～45份，N,N’‑二甲基丙烯酰胺（DMAA）10份～15份，丙烯酸（AA）1份～3份，螯合剂20份～25份，引发剂0.1～5份，余量为水；所述螯合剂为氯化钡、氢氧化钡和氯化钙中的一种或几种；所述引发剂包括过硫酸铵和/或亚硫酸氢钠。本发明的目的在于针对专利“一种固井用铝酸盐水泥基耐二氧化碳腐蚀水泥体系”的水泥的一种水泥降失水剂，其可以有效的控制水泥浆API失水量在50mL/30min以内。

技术领域

本发明涉及一种油田固井水泥降失水剂及制备方法和包含它的水泥浆，属于油田化学及油气井固井领域。采用该方法制备的预螯合降失水剂用于石油、天然气井的一种固井铝酸盐水泥基耐CO₂腐蚀水泥体系，可有效降低失水量。

背景技术

油气井钻井完成后，需要下入套管并泵入水泥浆来封固套管与地层之间的环形空间。正常条件下注水泥采用正循环的方法，即将水泥浆通过套管泵达井底、然后从环形空间上返至设计的高度。由于地层条件复杂，井下环境恶劣，加之注水泥过程以及候凝过程中压稳地层的要求，使得环空浆柱结构形成的静液压力稍大于地层压力，在此压差的作用下，水泥浆中的自由水会从水泥浆中滤出，进入地层，通常将这种过程称为水泥浆的失水。如果水泥浆的失水得不到很好地控制，随着水泥浆液相含量的降低，水泥浆的流动性变差，稠化时间缩短，严重时导致水泥浆失去流动能力，变得不可泵送，造成严重的事故；大量的水泥浆滤液进入油气层，会对油气层产生伤害，不利于油气层的保护；在固井的候凝阶段，如果水泥浆失水量得不到控制，会引起严重的水泥浆失重，而引发环空气窜。为此，需要在水泥浆中加入降失水剂来保证固井施工安全和改善固井质量。

在油气井固井领域，耐CO₂腐蚀的油井水泥是当今热点。铝酸盐水泥具有优异的抗腐蚀性能，国外学者Benge(Benge G.，2009.Improving wellbore seal integrity in CO₂injection wells.Energy Procedia 1:3523-3529.)在铝酸盐水泥，通过加入多聚磷酸盐开发出了耐CO₂腐蚀的铝酸盐固井水泥。但是由于多聚磷酸盐的加入使水泥浆滤液矿化度急剧增高，而且多聚磷酸盐对水泥颗粒表面具有较强的吸附作用，使得传统的油井水泥降失水剂在该体系中达不到控制失水量的效果。本研究团队在2013年也开发了一种固井用铝酸盐基耐二氧化碳腐蚀水泥体系(授权专利号：ZL 201310030129.2，2015年6月3日)，由于体系中主要的成分为铝酸盐水泥，使得传统的油井水泥(硅酸盐水泥)降失水剂在该体系中达不到控制失水量的效果。