[发明专利]一种用于油田固井聚合物水泥浆的分散剂及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种分散剂，特别是用于油田固井聚合物水泥浆的分散剂，本发明还涉及所述用于油田固井聚合物水泥浆的分散剂的制备方法。

背景技术

固井作业的主要目的是顶替裸眼井段泥浆，并使水泥浆与套管和地层胶结良好。顶替效率随排量增大而提高，但在高排量下顶替可能压漏地层。水泥浆内加入分散剂(也称减阻剂)可改善其流动性能，被分散的水泥浆具有较低的粘度，可在较低泵压下达到紊流，以减少井漏。

固井水泥浆是水泥-水-外加剂相互作用的复杂体系，其中外加剂主要包括分散剂、促凝或缓凝剂、降失水剂。分散剂对水泥浆的流动度的改善作用会受到其它外加剂及水泥矿物的影响。目前，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体(AMPS)为主单体的共聚物，由于抗盐、抗温及降失水效果好等，被广泛用作油田固井降失水剂，并以此形成聚合物水泥浆体系。

US 4557763号专利公开了在固井常用的木质素磺酸盐(CLS)、萘系磺酸盐(PNS)、丙酮甲醛缩合物(AFS)、低分子羧酸(如：柠檬酸)、羟基聚多糖等油井水泥分散剂中，与AMPS为降失水剂的水泥浆配合使用的常为AFS分散剂。然而，在水泥浆配方设计中发现，AFS分散剂调节水泥浆流动度的作用不明显，且加量过多时往往使水泥浆失水量增大。

另外，CN 101234866A号专利公开了一种混凝土用聚羧酸类减水剂(在油田固井中称为分散剂)的制备方法，其采用聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEG-MA)与α-甲基丙烯酸或丙烯酸等含羧基的单体进行共聚反应生成聚羧酸类减水剂。该聚羧酸类减水剂还可采用烯丙基聚乙二醇(APEG)与马来酸或丙烯酸等含羧基的单体共聚而成(聚羧酸减水剂官能团及分子结构影响水泥初期水化浆体温升的研究，硅酸盐学报，2008，27(2)：415-419)。聚羧酸类减水剂是一类以聚氧乙烯基为侧链、以羧基为锚固基团的梳状水溶性表面活性剂，目前在混凝土中已得到了广泛应用。但该类减水剂用作油田固井分散剂的报道较少，特别是对于以AMPS为降失水剂的固井水泥浆中的应用还未见报道。并且，研究发现这些混凝土用聚羧酸减水剂存在较大的缓凝作用，如果将其直接应用于聚合物水泥浆体系中，由于其缓凝作用将使水泥浆泵送时间较难调节，而如果加入促凝剂又往往会使水泥浆性能变差或使水泥浆体系过于复杂。

因此，有必要提供一种性能较好的用于油田固井聚合物水泥浆的分散剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于油田固井聚合物水泥浆的分散剂。

本发明的另一目的是提供一种用于油田固井聚合物水泥浆的分散剂的制备方法。

本发明涉及一种用于油田固井聚合物水泥浆的分散剂，其特征在于，它是通过下述步骤制备的：

a.将总重量为20～40份的以下三种物质，即聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、α-甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1∶0.05～0.3∶0.1～0.4的重量比混合，并用10～20重量份的水溶解，然后加入占所述三种物质的总重量的0.2～1.6％的巯基类链转移剂来制得料A；

b.将占所述三种物质的总重量的0.5～4％的过硫酸盐类引发剂用10～20重量份的水溶解以制得料B；

c.在反应釜的温度为88℃～92℃时，向所述反应釜中同时滴加所述料A和所述料B以进行聚合反应，所述聚合反应的温度控制在88℃～92℃，反应时间控制在3～5小时；

d.所述聚合反应结束后，将反应生成物的PH值调节为5～6，出料即得所述分散剂。

优选地，其中所述三种物质的总重量为30份，重量比为1∶0.1∶0.2，巯基类链转移剂占所述三种物质的总重量的0.8％，过硫酸盐类引发剂占所述三种物质的总重量的2％。并且其中巯基类链转移剂包括巯基乙醇、巯基乙酸、巯基丙酸，优选为巯基乙醇。过硫酸盐类引发剂优选为过硫酸铵。聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的分子量为1000以上，优选为2000。

本发明还涉及一种用于油田固井聚合物水泥浆的分散剂的制备方法，其特征在于，它包括下述步骤：

a.将总重量为20～40份的以下三种物质，即聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、α-甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1∶0.05～0.3∶0.1～0.4的重量比混合，并用10～20重量份的水溶解，然后加入占所述三种物质的总重量的0.2～1.6％的巯基类链转移剂来制得料A；

b.将占所述三种物质的总重量的0.5～4％的过硫酸盐类引发剂用10～20重量份的水溶解以制得料B；