[发明专利]一种防冻剂及其用于油田固井水泥外加剂水剂的用途

说明书

发明领域

本发明涉及一种防冻剂及其用于油田固井水泥外加剂水剂的用途。

背景技术

在油田固井过程中，往往会加入不同的外加剂以保证固井水泥浆的性能。如加入分散剂，保证水泥浆流变性；加入降失水剂，保证水泥浆滤失量；加入缓凝剂或促凝剂，保证水泥浆的稠化时间。固井外加剂大都是通过聚合反应得到的高分子化合物或小分子无机酸(盐)，在固井水泥外加剂的应用过程中，大都是以水剂的形式出现。在水剂运输、使用和储存过程中，若环境温度过低，会产生凝固，造成固井施工过程中运输及使用不便，特别是在冬季较冷的油田地区尤为严重。因此，需在固井用外加剂水剂中添加防冻组分来降低其冰点。同时，由于水泥浆中各种外加剂的掺入，固井用水泥浆体系实际上是一个物理及化学环境极其复杂的多元体系，因此，所添加的防冻组分还应该具有良好的物理及化学相容性，同时，不对所配制的固井水泥浆及水泥石的性能产生不利影响。

目前，通常采用的防冻剂主要有浓盐型防冻剂以及醇类防冻剂。浓盐型防冻剂通常是NaCl、CaCl₂等无机盐的浓溶液，这类防冻剂的特点是防冻效果好，降低冰点的效果显著；醇类防冻剂主要包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，这类防冻剂的特点是可以通过改变防冻组分与水的比例，来达到所需要的凝点。下面，是目前国际或国内在防冻剂方面取得的一些进展：

US 2700653介绍了一种可用于汽车引擎的防冻液，其主要组分为CaCl₂，用于减少汽车引擎在冬天负低温下其内部液体结冰造成的危害。

US 6881355介绍了一种防冻液，可用于热循环系统如汽车内燃机的防冻。所涉及的防冻剂含有磺化后的聚乙二醇、氨基甲酸酯、脂族或芳族胺等。

US 2005121646提供一种环境负荷小，并且不易腐蚀金属的防冻液。其中含有丙二醇、碳原子数为10～12的直链脂肪族二羧酸及其盐或它们的混合物、苯并咪唑及其衍生物或他们的混合物。

US2007131898介绍了一种可用于发动机冷却系统的改良抗冻组合物。其优点在于即使在相对较低的浓度下、以及当与硬水一起使用时，也具有持久的腐蚀抑制性能。该发明中抗冻物质包括：丙二醇、碳原子数为14～16的羧酸的碱金属盐或铵盐、二巯基噻二唑。

JP 20010181762提供了一种能够防止或抑制金属腐蚀的内燃机冷却水系统中的防冻液防冻剂组分包括芳香的一元酸、脂肪的二元酸、脂肪族一元酸、磷酸、乙二醇等。

CN101597481公开了一种防冻剂，由氯化钠、木质素磺酸钠等组成。配方合理，能有效地降低混凝土砂浆中水的冰点。

EP 2004771提供了一种有效的防冻剂，可用于恶劣温度条件下的公路、机场和车窗等处。防冻剂的组成，包括一个或多个金属氯化物，特别是氯化钙和氯化镁，且含有溴(Br^-)、碳酸氢根(HCO₃^-)、硼酸(BO₃^3-)、硅酸盐(SiO₃^-)、氟(F^-)、碘(I^-)等离子。

就目前的研究情况来看，防冻剂主剂仍然为盐类或醇类，且研究的内容主要集中在低温下发动机、道路等处的防冻，针对固井外加剂水剂的防冻剂研究的很少，室内试验数据表明：氯离子的存在会对水泥石产生腐蚀；同时，NaCl、CaCl₂等无机盐通常会影响固井水泥浆的水化规律，造成水泥浆稠化时间异常、抗压强度发生改变。常用醇类防冻剂也会改变固井水泥浆的水化规律，如甲醇对水泥浆具有很强的缓凝作用，能够极大延长水泥浆的缓凝时间；而丙三醇则具有极强的促凝作用，加量很少时水泥浆即发生闪凝。

因此，需要一种适用于油田固井水泥外加剂水剂的防冻剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种防冻剂用于油田固井水泥外加剂水剂的用途。

本发明的另一个目的是提供一种用于油田固井水泥外加剂水剂的防冻剂。

在本发明的一个方面，提供了一种包括a)20～80重量份的乙醇和b)10～50重量份的乙二醇的防冻剂用于油田固井水泥外加剂水剂的用途。

其中防冻剂还可包括：c)5～30重量份的固含量为15％的亚硝酸钠水溶液。其中防冻剂还可包括：d)5～30重量份的固含量为15％的硫氰酸钠水溶液。其中防冻剂还可包括：c)5～30重量份的固含量为15％的亚硝酸钠水溶液和d)5～30重量份的固含量为15％的硫氰酸钠水溶液。