[发明专利]多元共聚油井水泥降滤失剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多元共聚油井水泥降滤失剂及其制备方法，属于高分子材料的制备技术领域。

背景技术

固井施工时，水泥浆在压力下流经渗透性地层时将发生渗滤，导致水泥浆液相漏入地层，这个过程通称为“失水”。如果不控制失水，液相体积的减少将使水泥浆密度增加，稠化时间、流变性偏离原设计要求，水泥浆失水量过大，易形成桥堵，导致难以实现水泥浆紊流顶替并有可能引发地层流体窜流；大量液体流入地层使水泥浆变得难以泵送甚至不可泵送，并对地层造成不同程度的伤害，严重时可使固井作业失败。因此，通常在水泥浆中加入降失水剂，这是一种能控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，从而保持水泥浆有适当水灰比，加入后可改善水泥浆的流变性及降低水泥浆的失水，以求安全、高效固井，保证固井质量。

随着石油勘探开发事业的发展，钻井技术的进步给固井提出更高的要求。在石油可采、易采储量不断减少的情况下，油田勘探开发已向海洋、复杂地层、深井、中深井以及超深井方面发展。随着油气井钻探深度的加深，地层温度也不断升高。高温不仅会使钻井液的稳定性变差，钻井液维护困难；而且在固井时使水泥浆稠化时间变短，失水量增大，水泥石强度衰退，导致常规水泥浆外加剂失效，难以满足施工要求。为满足高温高压固井要求，需要不断研究出新的性能良好而稳定的耐温降失水剂。

耐高温降失水剂不同于一般的降失水剂，除了要有好的降失水效果外，还要求降失水剂有一定的耐高温能力。目前，大部分降滤失剂产品均为水溶性高分子及有机材料。水溶性高分子以聚丙烯酰胺及其共聚物为主。然而，聚丙烯酰胺耐温抗盐性能较差，不仅不适用于高温油藏，就是在低温油藏条件下，也因其增稠能力下降，而无法正常使用。因而，抗温聚合物的研制成为国内外水溶性聚合物研制的热门课题。

中国专利200710062680.X公开了题为“纳米复合型抗高温降滤失剂及其制备方法”。该方法是在有机蒙脱土存在下，采用可逆—断裂链转移(RAFT)法合成了一种蒙脱土片层以纳米级分散在两亲性嵌段聚合物基体中的纳米型复合型降失水剂。该方法虽然比较新颖，但制备方法比较复杂，成本高不适合大规模实际应用。中国专利91103278.9公开了题为“一种油井水泥降滤失剂的制备方法”。该方法是将一定比例丙烯酰胺与丙烯酸盐溶液相混合，在一定温度和氮气保护下，加入引发剂合成了一种液体产品。该产品具有较好的控制滤失的能力，流动性能好，无增稠现象。由于产品中丙烯酰胺在温度大于70℃时酰胺基易发生水解，羧基对盐极为敏感，因此这种产品不适于高温地层。

发明内容

本发明目的是提供多元共聚油井水泥降滤失剂及其制备方法。该方法采用工业原料丙烯酰胺、2—丙烯酰胺基—2—甲基—1—丙磺酸、丙烯酸与N-乙烯基吡咯烷酮共聚，获得一种油井水泥降滤失剂。

由于本发明所采用原料均为工业级丙烯酰胺、2—丙烯酰胺基—2—甲基—1—丙磺酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮，在加入引发剂之前，必须预先在溶液体系中加入络合剂EDTA(乙二胺四乙酸二钠)，以纯化反应溶液。在溶液中加入链转移剂为防止交联的产生。

本发明提供的多元共聚油井水泥降滤失剂的成分重量份的配方为：

丙烯酰胺(AM)                                         10份

2—丙烯酰胺基—2—甲基—1—丙磺酸(AMPS)              10—120份

丙烯酸(AA)                                           1—5份

N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)                                2—10份

络合剂                                               0.1—1份

链转移剂                                             0.01—1份

引发剂                                               0.01—0.5份

氢氧化钠水溶液                                       20—50份

去离子水                                             15—50份

所述的链转移剂为异丙醇或苯甲酸钠；络合剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA)

引发剂为过硫酸钾或过硫酸胺。