[发明专利]一种油井水泥用硅烷改性聚羧酸分散剂及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种油井水泥用硅烷改性聚羧酸分散剂及制备方法与应用，制备方法为：(1)将不饱和聚醚大单体，阳离子单体，加入蒸馏水中，搅拌得混合液；(2)取硅烷单体，羧酸类单体，加入蒸馏水，搅拌均匀为A液；取引发剂溶于蒸馏水，搅拌均匀为B液；(3)向步骤(1)获得的混合液中同时滴加A液和B液，加完后，在65‑75℃保温，调节pH，得到油井水泥用硅烷改性聚羧酸分散剂。本发明以水为溶剂，工艺简单，成本低；能有效增加分散剂在水泥颗粒表面的吸附量，改善水泥浆的分散性能与流变性能，降低水泥浆的粘度，对油井水泥有较好的适应性。缓解了缓凝现象，提高耐硫酸盐能力。提高水泥浆的分散性与分散保持性，改善水泥浆的流变性。

技术领域

本发明涉及油井水泥外加剂技术领域，特别涉及一种油井水泥用硅烷改性聚羧酸分散剂及制备方法与应用。

背景技术

在油气井固井工程中，油井水泥外加剂是改善水泥浆性能，提高固井质量的有效助剂。分散剂(又称减阻剂)是一种重要的油井水泥外加剂，主要作用是调节油井水泥浆的流变性能，降低水泥浆的粘度，提高可泵送性。目前应用于油田固井的分散剂主要以磺化酮醛缩聚物和萘系分散剂为主，这些分散剂虽然对水泥浆具有一定的分散性，但是存在流动保持性差的问题，而且制备工艺复杂、合成过程中多采用甲醛等有毒物质，对环境造成污染，并与其它水泥外加剂配伍性差，不能较好地满足固井工程需要。近年来，聚羧酸型分散剂因具有掺量低、分散性好、结构可控以及对环境友好等优异的性能受到广泛关注，因此，许多石油公司已开始将其引入油田固井行业。

聚羧酸分散剂具有很强的分子结构设计性，通过采用含不同官能团的单体相互聚合，可以得到不同性能的聚羧酸分散剂。中国专利《用于油井水泥的聚羧酸分散剂及其制备方法》(申请号：201610543851.X)根据聚合物分子设计原理，采用丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、衣康酸、2-丙基酰胺基-2甲基丙磺酸、乙烯基磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠以及烯丙基聚乙二醇为单体，合成具有良好的耐高温和流变性能的聚羧酸分散剂，但是上述分散剂并不适用硫酸盐含量较高的油井水泥中。为提高聚羧酸分散剂的耐盐性，中国专利《海水体系用油井水泥分散剂及其制备方法》(申请号：201610650154.4)通过水溶液聚合合成两性共聚物，该分散剂可以有效控制海水中的高价金属离子对水泥浆流动性的影响，但这种分散剂的流动保持性较差，不利于水泥浆的长期泵送。

近年来，虽然对油井水泥用聚羧酸分散剂的研究取得了一定的进展，但都有一些不足，因为目前聚羧酸分散剂主要为含羧基官能团的单体，羧基会吸附到水泥颗粒表面，抑制水泥水化进程，造成水泥石的早期强度发展缓慢，同时在硫酸盐浓度较大时，硫酸根离子会和聚羧酸分散剂在水泥颗粒表面发生竞争吸附，使水泥浆的分散与流变性变差，因此难以满足调控固井过程水泥浆综合性能的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种对油井水泥浆分散能力强，流变性好、具有一定的抗硫酸盐能力且促进水泥石早期强度发展的油井水泥用硅烷改性聚羧酸分散剂。

本发明的第二个目的是提供一种油井水泥用硅烷改性聚羧酸分散剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种油井水泥用硅烷改性聚羧酸分散剂的应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种油井水泥用硅烷改性聚羧酸分散剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量比例，称取39.02-40.69份不饱和聚醚大单体，1.30-1.36份阳离子单体，加入35-45份蒸馏水中，搅拌升温至65-75℃得混合液；

(2)称取1.22-1.24份硅烷单体，2.35-3.05份羧酸类单体，加入30-40份蒸馏水，搅拌均匀为A液；称取0.80-1.0份引发剂溶于25-35份蒸馏水，搅拌均匀为B液；