[发明专利]一种中高温油井水泥缓凝剂、其制备方法和应用

说明书

本申请提供了一种中高温油井水泥缓凝剂、其制备方法和应用，该方法包括：在有机膦酸盐和引发剂存在的条件下，将衣康酸、丙烯酸和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸在水中进行聚合反应，得到中高温油井水泥缓凝剂。本发明得到的缓凝剂产品是适用温度范围在65～135℃的中高温油井水泥缓凝剂，其同时克服了小分子化合物加量敏感、羧酸类聚合物初始稠度偏高和异常胶凝现象，应用时无倒挂现象。本发明油井水泥缓凝剂所用原料价格适中、制备工艺简单，该缓凝剂适用温度范围宽，对水泥石强度影响小，稠化时间与缓凝剂加量呈线性关系。

技术领域

本发明属于油井水泥外加剂技术领域，涉及一种油井水泥缓凝剂，具体地涉及一种中高温油井水泥缓凝剂、其制备方法和应用。

背景技术

固井施工是开采油气前的一项重要准备工作，施工质量的好坏决定着油井的寿命长短和开采量等。在油气井固井施工注水泥作业中，通过泵送将水泥浆沿套管向下泵入到井内，经替浆将水泥浆上返到套管和井眼之间的环形空间内，凝固后达到隔绝流体在层间流动、支撑保护套管和保护产层的目的。缓凝剂是油井水泥外加剂中极为重要的一种，它主要通过抑制硅酸盐水泥的水化速度使水泥浆的稠化时间显著延长，改变水泥浆的流变性，使水泥浆处于可泵状态，满足注水泥作业施工要求并保证施工安全。

目前，国内使用的缓凝剂主要为木质素磺酸盐类、羟基羧酸盐类、糖类化合物、有机膦酸及其盐类、不饱和羧酸聚合物类等。这些缓凝剂在应用时均存在很多局限性，比如，木质素磺酸盐类和羟基羧酸盐类在65～135℃的中高温条件下，缓凝效果不易控制、不稳定；糖类化合物对加量极其敏感，水泥浆稠环时间很难调整；有机膦酸及其盐类在中高温条件下加量敏感；不饱和羧酸聚合物类缓凝剂也常常出现初始稠度高，稠化曲线的“鼓包”，“走台阶”现象，稠化过渡时间长，容易发生“气窜”，无法达到封隔油气水层和保护套管的作用，且在大温差环境中易发生顶部水泥浆过缓凝的现象，严重影响固井质量和施工安全。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种中高温油井水泥缓凝剂、其制备方法和应用，本发明提供的油井水泥缓凝剂在中高温条件下缓凝效果好，并且对加量不敏感。

本发明提供一种中高温油井水泥缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：

在有机膦酸盐和引发剂存在的条件下，将衣康酸、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在水中进行聚合反应，得到中高温油井水泥缓凝剂。

优选地，所述衣康酸、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量份数之比为(2～8)：(1～5)：(3～10)。

优选地，所述引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种。

优选地，所述有机膦酸盐为乙二胺四亚甲基膦酸盐。

优选地，所述聚合反应的温度为55～65℃。

优选地，所述聚合反应的时间为6～8h。

优选地，所述制备方法的具体步骤为：

将衣康酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和水混合，得到单体水溶液；

将所述单体水溶液与有机膦酸盐水溶液混合，再加入引发剂进行聚合反应，得到中高温油井水泥缓凝剂。

本发明提供一种中高温油井水泥缓凝剂，其由上文所述的制备方法得到。

本发明提供如上文所述的中高温油井水泥缓凝剂在油井固井中的应用。

优选地，所述中高温油井水泥缓凝剂的适用温度为65～135℃。