[发明专利]一种高温防气窜聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高温防气窜聚合物及其制备方法和应用。一种高温防气窜聚合物，其中，所述高温防气窜聚合物的结构如下所示：[Hsubgt;2/subgt;NCOCHCHRsubgt;1/subgt;]subgt;o/subgt;‑[Rsubgt;2/subgt;CHCHCONHC(CHsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;CHsubgt;2/subgt;SOsubgt;3/subgt;H]subgt;m/subgt;‑[Rsubgt;3/subgt;CHCHCONH(CHsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;]subgt;q/subgt;‑[Rsubgt;4/subgt;CHCH[CHsubgt;2/subgt;N(CHsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;(CHsubgt;2/subgt;)subgt;n/subgt;CHsubgt;3/subgt;]supgt;+/supgt;HClsupgt;‑/supgt;]subgt;p/subgt;；其中，o、m、q和p的摩尔比为o：m：q：p＝(0.18‑0.25)：(0.22‑0.32)：(0.19‑0.26)：(0.08‑0.10)，且o、m、q和p的总和为1；Rsubgt;1/subgt;、Rsubgt;2/subgt;、Rsubgt;3/subgt;和Rsubgt;4/subgt;各自独立地选自H、甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基；n为7、9或11。

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体的说，本发明提供了一种高温防气窜聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

自上世纪60年代在储气井完井过程发现了气窜问题以来，国内外众多学者致力于气窜理论和防气窜方法研究。防气窜的方法主要从利用外加剂优化水泥浆胶凝性能、切断气窜通道等多方面入手，形成了以低失水、微膨胀、短静胶凝强度过渡时间、非渗透胶乳防窜水泥浆、高韧性防窜水泥浆及自愈合水泥浆为研究重点的防窜水泥浆体系，以管外封隔器、膨胀尾管、脉冲振动发生器等工具为研究特点的防气窜工艺措施。水泥浆在凝固过程中存在无法避免的胶凝失重现象，导致静液柱压力和孔隙压力降低，无法有效平衡地层压力，如何提高水泥浆的孔隙阻力来防止气窜非常关键。

由于水泥颗粒自身无法提高孔隙阻力，现有方法就是在水泥浆中加入胶乳、聚合物类防气窜剂，其中包括：“微交联AMPS共聚物油井水泥防气窜剂的室内研究”(邹建龙等，钻井液与完井液，2014)一文中以AMPS、AM、N，N-二甲基丙烯酰胺(NNDMA)为主要共聚单体、N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，合成了具有微交联结构AMPS多元共聚物防气窜剂，该共聚物有较明显的增粘和提切作用，防气窜性能较好，但耐高温性能较差，在高温下易发生分解；“180℃液硅防气窜剂粒径优化及性能研究”(张鑫等，钻井液与完井液，2020)一文中研发了一种液硅防气窜剂，但在浆体中可能会导致稠化曲线异常；“新型防气窜剂DA34L的室内评价及现场应用”(李望军，重庆科技学院学报，2015)一文中开发了一种防气窜剂DA34L，在中高温条件下能有效提高水泥浆防气窜能力，但加量较大；“高温防窜乳液水泥浆体系研究与应用”(杨广国等，化学工程与装备，2019)一文中优选了胶乳防气窜剂与新型纳米液硅防气窜剂，将二者有机复配后，可以有效提高浆体防气窜性能，但会导致水泥浆初始稠度较高，不利于现场生产作业。