[发明专利]一种超高温改性聚合物类固井降失水剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种超高温改性聚合物类固井降失水剂及其制备方法与应用，属于油气井固井外加剂技术领域。本发明的超高温改性聚合物类固井降失水剂的原料包括0.1～2份氧化石墨烯、0.1～1份引发剂、12～48份2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、3～24份不饱和酰胺、2～12份不饱和羧酸、130～170份水。本发明所提供的降失水剂具有性能稳定、耐温能力强(30～240℃)、抗盐达饱和、降失水性能优异、适应性强以及显著改善水泥石力学性能(增强增韧)等优点，可满足深井超深井、复杂天然气井、非常规油气井和储气库井等复杂工况下固井技术的需求。

技术领域

本发明涉及油气井固井外加剂技术领域，特别是涉及一种超高温改性聚合物类固井降失水剂及其制备方法与应用。

背景技术

深层、超深层、非常规油气资源已成为油气增储上产的主要领域，高温、超高温及大型体积压裂等复杂工况对固井水泥浆技术提出了严峻挑战，固井难度骤增，固井质量无法保障。井下复杂工况对固井水泥浆体系及外加剂提出更高的要求，其中，降失水剂是提高固井水泥浆综合性能的主要外加剂之一，对保障固井作业安全和提高固井质量意义重大。

随着油田化学和高分子材料技术迅速发展，固井降失水剂逐渐由单一性向超高温、多功能型方向转变，逐渐实现聚合物分子结构的精细化设计，产品性能得到大幅提升，其中，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)类共聚物最为突出。AMPS共聚物降失水剂具有分子结构可设计、耐温抗盐性能优异、降失水能力强、协同增效显著等优势。同时，通过有机-无机接枝改性技术，拓宽AMPS类聚合物的功能性和适用范围，从而成为国内外固井领域研究和应用的热点。然而，高温、超高温等复杂工况下固井对水泥浆体系及外加剂性能要求越来越高，当前AMPS聚合物类降失水剂仍存在一系列问题，主要表现为：①线性聚合物分子量大，低温增粘、高温稀释现象明显，严重影响高温超高温水泥浆体系的流变性和沉降稳定性能，固井作业安全和固井质量无法保障；②分子结构中含有大量酰胺衍生基团，超高温高碱液相条件下聚合物分子主侧链易断裂，降失水性能失效，体系综合性能恶化；③功能单一，需复配使用其它功能材料提高体系综合性能，但材料之间存在不兼容的风险。因此，开发一种抗超高温、多功能型聚合物降失水剂对提高深井超深井、复杂天然气井、非常规油气井等固井质量具有非常重要的意义。

现有技术已公开多种方法来解决AMPS类聚合物的上述问题。如CN110551262A公开了一种双面丛状结构抗温抗盐油井水泥降失水剂，是通过AMPS、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)及石墨烯通过原位接枝法制备而成，其耐温200℃，抗盐达饱和，可应用于深井、超深井超高温及高含盐地层固井；然而，该公开技术并未介绍对水泥石力学性能的影响以及温度超过200℃的应用情况。CN106977651A公开了一种聚合物/插层蒙脱石复合降失水剂，通过AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、马来酸酐(MAH)在插层剂作用下于蒙脱石片层间引发聚合而成的液体降失水剂，具有优异的抗钙镁离子污染和控失水能力，特别适用于海洋固井；然而，该技术并未公开80℃以上的高温水泥浆的综合性能。以上述专利为代表的现有技术，虽在聚合物类固井降失水剂的耐温、抗盐等方面取得了突破，但在200℃以上超高温固井作业以及大型体积压裂等工况对水泥石力学完整性要求较高的环境中作业仍存在问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高温改性聚合物类固井降失水剂及其制备方法与应用，以解决深井超深井、复杂天然气井、非常规油气井和储气库井等复杂工况下固井作业存在的问题，本发明所提供的降失水剂具有性能稳定、耐温能力强(30～240℃)、抗盐达饱和、降失水性能优异、适应性强以及显著改善水泥石力学性能(增强增韧)等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种超高温改性聚合物类固井降失水剂，包括如下重量份的原料：一种超高温改性聚合物类固井降失水剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：0.1～2份氧化石墨烯、0.1～1份引发剂、12～48份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、3～24份不饱和酰胺、2～12份不饱和羧酸、130～170份水。