[发明专利]一种无机-有机聚合物油井水泥降失水剂、其制备方法和应用

说明书

本申请提供了一种无机‑有机聚合物油井水泥降失水剂、其制备方法和应用，该方法包括：提供单体水溶液，所述单体水溶液包括衣康酸、丙烯酰胺类单体、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸和水；将所述单体水溶液与无机非金属材料和硅烷偶联剂混合，在引发剂存在的条件下进行反应，得到无机‑有机聚合物油井水泥降失水剂。本发明通过在现有有机聚合物降失水剂基础上引入无机非金属粒子，且硅烷偶联剂的使用使聚合物具有微交联结构，两方面因素能显著提高聚合物降失水剂的抗高温能力，从而解决了现有有机聚合物在高温强碱条件下易降解、官能团水解、解吸附等导致的降失水效果下降问题。本发明降失水剂所用原料价格适中、制备工艺简单，适用温度范围宽。

技术领域

本发明属于油井水泥外加剂技术领域，涉及一种油井水泥降失水剂，具体地涉及一种无机-有机聚合物油井水泥降失水剂、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。固井施工主要包括下套管、注水泥；固井质量的好坏主要与水泥浆的失水、流态和凝结时间等有关。在油井水泥外加剂中，油井水泥降失水剂在油田固井施工中能增强水泥浆的保水作用，防止水泥浆在渗透性地层中先期脱水，保证水泥浆体的稳定性，提高固化水泥石的强度，防止气窜，增加水泥环的抗渗能力，保护水敏地层，防止水泥浆滤液污染油气层及水泥浆颗粒对油气层的堵塞。

目前，国内现场常用的降失水剂有聚乙烯醇(PVA)。PVA型降失水剂具有价格低、防气窜的优点，在低温下无缓凝作用，且与氯化钙配伍性好，但其高温适应性能差，使用温度最高只能达到95℃。近年来，合成聚合物是抗高温油井水泥降失水剂的主要研究方向。

申请号为201410428963.1的中国专利文献公开了一种油井水泥降失水剂及其制备方法，其以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N’-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、苯乙烯(SM)、富马酸(FA)为单体，制备得到了四元共聚物油井水泥降失水剂。该降失水剂可以在200℃高温饱和食盐水中将水泥浆API失水量控制在50mL以内。但该方法所用单体苯乙烯为非水溶性单体，在水溶液聚合过程中存在着转化率低等问题，在未进行任何后处理的情况下，苯乙烯单体大部分残留在产物中，影响产品性能。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种无机-有机聚合物油井水泥降失水剂、其制备方法和应用，本发明提供的油井水泥降失水剂具有更好的抗高温性能。

本发明提供一种无机-有机聚合物油井水泥降失水剂的制备方法，包括以下步骤：

1)提供单体水溶液，所述单体水溶液包括衣康酸、丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和水；

2)将所述单体水溶液与无机非金属材料和硅烷偶联剂混合，在引发剂存在的条件下进行反应，得到无机-有机聚合物油井水泥降失水剂。

优选地，所述无机非金属材料选自碳化硅、氮化硅、二氧化硅和氧化铝中的一种或多种。

优选地，所述无机非金属材料为粒径为1～30μm的微粉。

优选地，所述硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

优选地，所述步骤1)具体为：将衣康酸于40～50℃溶解于水中，再加入丙烯酰胺类单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和水，得到单体水溶液；

所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺和N-烷基取代丙烯酰胺中的一种或多种。

优选地，所述步骤1)中的单体水溶液用pH调节剂调pH值为6～7，所述pH值调节剂为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；所述步骤2)中，将调pH值后的单体水溶液与无机非金属材料和硅烷偶联剂混合。