[发明专利]一种降失水剂及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种降失水剂及其制备方法、应用。本发明的降失水剂的制备方法，通过使包括35‑40重量份的2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、40‑50重量份的不饱和磺酸盐、1‑5重量份的硫醇以及200‑500份的水的反应体系发生聚合反应得到所述降失水剂。该制备方法通过对原料进行特定的选择，能够在不使用活化剂、乳化剂、木质素磺酸盐以及腐殖酸的情况下，可控的制备出在超高温、超深井复杂地层固井作业中依然具有优异的综合性能的降失水剂。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种降失水剂及其制备方法、应用。

背景技术

在钻井过程中，深井超深井地质工况复杂、井底温度高，对固井水泥浆提出了严峻的挑战。降失水剂是水泥浆中关键的外加剂，能提高水泥浆的静切力，堵塞水泥内部的空隙，降低水泥滤饼的渗透性。

目前一方面通过提高降失水剂的分子量，保证降失水剂在高温分解后仍有一定的降失水能力，进而提高水泥浆在高温下的降失水效果；另一方面通过增加水泥浆中降失水剂的用量以提高水泥浆在高温下的降失水效果。然而在实际应用中，这两种方法都存在低温或室温下水泥浆稠度大，高温浆体稀释严重的问题。

为进一步解决上述问题，CN 107964068 A公开了一种由AMPS、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、木质素磺酸盐、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、丙烯腈、富马酸和苯乙烯等通过自由基水溶液聚合方法制得的深井固井耐高温降失水剂。虽然其在温度为200～230℃的情况下依然具有优异的降失水能力，但是该降失水剂通过多种聚合单体反应形成，聚合反应的过程存在不可控的缺陷，并且该降失水剂中的活化剂、乳化剂及大量木质素磺酸盐，容易使水泥浆增稠和起泡，导致水泥浆的密度无法调控，进而增加作业难度。

现有技术还公开一种通过AMPS、AM、AA和腐殖酸合成的超高温固井降失水剂C-FL94，其在温度为230℃的情况下依然具有优异的降失水能力，但是该降失水剂中含有大量酰胺基团，酰胺基团在高温强碱下容易水解成羧基，进而强吸附在水泥颗粒表面，容易引起水泥浆稠化时间“倒挂”以及容易影响水泥石力学强度的发展，并且，使用腐殖酸进行接枝改性容易使降失水剂变成黑色粘稠液体，在固井配制和作业中容易对环境和地下水等造成污染。

因此现有技术仍然无法获得在进行超高温、超深井复杂地层固井作业中具有满意的综合性能的降失水剂，所以有必要提供一种能够克服上述缺陷的降失水剂。

发明内容

本发明提供一种降失水剂的制备方法，该制备方法通过对原料进行特定的选择，能够在不使用活化剂、乳化剂、木质素磺酸盐以及腐殖酸的情况下，可控的制备出在超高温、超深井复杂地层固井作业中依然具有优异的综合性能的降失水剂。

本发明提供一种降失水剂，使用上述的制备方法制备得到，因此在超高温、超深井复杂地层固井作业中依然具有优异的综合性能，并且制备方法简单，原料环保，适用于广泛应用推广。

本发明提供一种水泥浆，包括上述的降失水剂，因此在超高温、超深井复杂地层固井作业中依然具有优异的综合性能。

本发明提供一种降失水剂的制备方法，其中，通过使包括35-40重量份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、40-50重量份的不饱和磺酸盐、1-5重量份的硫醇以及200-500份的水的反应体系发生聚合反应得到所述降失水剂。

如上所述的制备方法，其中，所述聚合反应的温度为190-205℃。

如上所述的制备方法，其中，所述聚合反应的时间为48-72h。

如上所述的制备方法，其中，所述反应体系通过以下步骤得到：

将包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、不饱和磺酸盐、硫醇以及水的原料混合得到混合体系，调节所述混合体系的pH为7-9得到反应体系。

如上所述的制备方法，其中，使用碳酸钠水溶液调节所述混合体系的pH。