[发明专利]一种抗高温耐盐的降失水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域固井过程中使用的降失水剂及其制备方法，特别是涉及一种抗高温耐盐的降失水剂以及该降失水剂的制备方法。

背景技术

我国国土辽阔，地质情况十分复杂，不同的地区之间差异很大。在深层勘探过程中，常常钻遇高温高压复杂地层。随着油气井钻探深度的加深，地层温度也不断升高。固井时高温环境会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。

国内外固井外加剂品种很多，概括起来主要包括以下几类：分散剂、降失水剂、缓凝剂、促凝剂、消泡剂、减轻剂、加重剂、堵漏剂、游离水控制和固体悬浮调节剂、其他特种功能外加剂等。其中高温高压固井中，分散剂、降失水剂和缓凝剂是三大主要的固井外加剂。降失水剂主要用于固井中控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，保持水泥浆有适当的水含量，从而保证了固井的施工安全,同时也避免了大量失水对地层的破坏。降失水剂的主要作用机理有堵塞、胶凝、吸附水化、增加浆液黏度及改善水泥浆粒度分布等。

降失水剂作为油井水泥外加剂，能够确保固井施工安全，提高固井质量。常规的水溶性高分子类油井水泥降失水剂会使水泥浆增稠、流变性差，影响水泥浆泵送，且在高温环境中易发生热降解，使降失水剂失效。

常规钻井用降失水剂包括：

①改性天然产物类降失水剂：可用作降失水剂的改性纤维素有羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素等。

②聚合物类降失水剂：

聚合物类降失水剂主要包括非离子型聚合物和阴离子型聚合物。例如常见的非离子型聚合物有聚乙烯醇等产品，阴离子型聚合物包含的类别较多，常用的包含丙烯酰胺丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N，N-二甲基丙烯酰胺、苯乙烯、乙烯咪唑、乙烯甲酰胺、反丁烯二酸、乙烯吡啶、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺等。

例如，中国专利CN1407051A公开了一种油井水泥降失水剂组合物，包括：1)水；2)交联度为0.005～0.5％的聚乙烯醇；3)聚乙烯醇重量的0.5～3倍的磺化丙酮-甲醛缩合物。微交联聚乙烯醇胶乳是按照以下方法制备的：将水解度≥80％，分子量为10,000～500,000的聚乙烯醇溶于水，配成2～15％的水溶液，在30～60℃下加入聚乙烯醇单元摩尔用量的0.005～0.5％的交联剂充分混合，加酸调节pH值小于5，反应2～6小时即可。

虽然该产品成本较低，工艺过程条件温和，易于控制，步骤简单，但是该降失水剂在高盐和高温环境下使用效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗高温耐盐的降失水剂，该降失水剂是由苯乙烯磺酸钠SSS、反丁烯二酸FA、丙烯酰胺AM和甲基丙烯酸羟乙酯HEMA形成的四元共聚物，具有耐高温耐盐的特性，市场前景广阔。

本发明的另一目的还在于提供上述抗高温耐盐的降失水剂的制备方法，该方法原理可靠，操作简便，通过对油井水泥降失水剂的作用机理和水泥水化过程进行分析，在降失水剂中引入刚性基团，并引入相关功能性基团，并通过对分子量进行调整获得最佳的产物。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种抗高温耐盐的降失水剂，是由苯乙烯磺酸钠SSS、反丁烯二酸FA、丙烯酰胺AM和甲基丙烯酸羟乙酯HEMA形成的四元共聚物，其结构如下：

其中x、y、z、w为单体聚合度，x：y：z：w＝15～35：2.5～10.5：10～28：5～21，聚合物分子量为5～7万。

所述抗高温耐盐的降失水剂的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)、将苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、反丁烯二酸、甲基丙烯酸羟乙酯分别溶解于水；

(2)、将苯乙烯磺酸钠溶液和反丁烯二酸溶液混匀后用氢氧化钠溶液调节pH至7.5～8.5，然后加入丙烯酰胺溶液和甲基丙烯酸羟乙酯溶液混匀后升温，苯乙烯磺酸钠、反丁烯二酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为30～50：5～15：20～40：10～30，总的单体质量百分比为12～15％，加入引发剂过硫酸钾，引发剂加量为单体总质量的0.5～1.5％，通入氮气保护，在60℃～80℃条件下反应2～4h，得到粘稠的液状产物；

(3)、将液状产物用无水乙醇洗涤2～4次，然后在40～60℃下烘干、研磨，得到所述抗高温耐盐的降失水剂。

所述步骤(2)中苯乙烯磺酸钠、反丁烯二酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比优选为4:1:3:2。