[发明专利]一种耐温达200℃的降失水剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种固井水泥外加剂，具体的是一种降失水剂。

背景技术

由于勘探开发不断向深层迈进，井底温度越来越高，国内超深井固井多数引进国外降失水剂，大幅增加了深井固井成本；目前使用的国内降失水剂不能满足高温井固井的施工要求。聚合物降失水剂一直是降失水剂发展的重要方向。研究者总是通过提高降失水剂水溶液的粘度，来改善降失水剂性能。这样设计造成高温下施工的矛盾，因为经过高温后，水溶液粘度显著下降，为了保持粘度就不得不加入更多的降失水剂，使得地面混拌和泵送变的困难，所以研制可耐高温的降失水剂，对于深层勘探开发十分必要。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提供一种新型降失水剂，该降失水剂具有耐高温性能，为深层勘探开发提供保障。

为实现上述发明目的，本申请所采用的技术方案是：一种耐温达200℃的降失水剂，其组成按照份数比分别为：

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)：310～312；

丙烯酸(AA)：7.2～7.3；

N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)：27～28；

氢氧化钠(NaOH)：7.7～7.9；

过硫酸铵(APS)：1.0～1.1；

去离子水：315～325。

上述降失水剂的制备方法：

分别配制30％NaOH水溶液、80％N-乙烯基吡咯烷酮水溶液，并用去离子水溶解过硫酸铵，在搅拌反应釜中加入去离子水，打开搅拌反应釜冷却水循环，搅拌加入2-丙烯酰胺基-2-甲基磺酸钠及丙烯酸，缓慢滴加30％NaOH水溶液，控制温度25～30℃；滴加完毕，加入80％N-乙烯基吡咯烷酮水溶液，补入剩余的去离子水，同时冲洗料斗。向搅拌反应釜中通入氮气半小时，升温至70℃(过硫酸铵最佳引发温度)，将过硫酸铵水溶液投入搅拌反应釜中，保持70℃反应六小时，放料。转入真空干燥箱，70℃干燥，剪切后磨碎成80目颗粒。

本申请降失水剂的作用机理：

试验证明聚丙烯酰胺类聚合物可以有效控制失水，酰胺基在水泥浆碱性环境及一定温度条件下不稳定，易水解为羧基，带来了不同温度下性能变化，为了稳定聚合物的性能，全部替换成丙烯酸。酰胺基与羧基都有很好的亲水性，同时对水泥颗粒有强烈的吸附作用，对降低失水都有好处。但是，这两个基团都可能带来水泥的速凝，不能加入太多。

聚乙烯吡咯烷酮水溶性好、结构稳定，但本身成本高、降失水效果不太理想。但通过与其他单体共聚可以有效降低成本并改善聚合物的滤失性、耐温、抗盐、抗剪切性能。

合成的AMPS/AAc/NVP共聚物由于在大分子侧链上引入磺酸基(-SO₃)及链刚性结构的吡咯烷酮基，提高了聚合物的耐盐性及热稳定性，且使其水溶性增强。另外，对于此三元共聚物而言，各单体侧链基团较大，空间位阻的原因使聚合物倾向于形成直链型结构，该结构能与水形成更多的氢键，控制更多的水，会增加聚合物封堵空隙的能力。

研制的降失水剂属于高分子聚合物，含有大量的-CH-SO3-、-COOH等基团，有较强的水化及吸附作用。由于大分子在水泥颗粒表面吸附作用，使其能在水泥颗粒表面形成较厚的吸附膜，可以将自由水包裹起来，同时大分子间相互作用形成布满水泥浆本体的网状结构就避免了水泥颗粒的接触，防止水泥颗粒聚结，容易形成致密泥饼，表现很好的降失水效果。而水泥颗粒上的水化层在压力差作用下变形堵塞滤饼颗粒之间的孔道，降低了水泥饼的渗透率，从而降低失水。此外，聚合物的粘度对控制失水也起到一定的辅助作用。

有益效果：

a.随着降失水剂加量的增加失水量逐渐降低，到6％以上变化很少(与水泥熟料质量比)。

b.本降失水剂由于使用了其它降失水剂没有使用过的单体，所以需要进行与缓凝剂的配伍性试验。

c.降失水剂与聚合物类缓凝剂的配伍性良好，没有缩短稠化时间的问题。

d.降失水剂对水泥石的抗压强度几乎没有影响，在配方设计时可以不用考虑。

具体实施方式

制备降失水剂，并委托大庆油水井封固材料检测中心，验证其耐温性，实验按照《油井水泥外加剂评价方法SY/T 5504-2005》检测。

试验条件：试验温度200℃，压差7Mpa，30分钟滤失量。

试验材料：600g大连G级水泥；240g石英砂(200目)；12gWHJ缓凝剂(中国石化河口采油厂)；360g水。