[发明专利]一种稠化时间可调型水泥浆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥领域，具体涉及一种稠化时间可调型水泥浆的制备方法。

背景技术

随着油气勘探的深入，深井、超深井、地热井固井日益增多，目前国内外厂商应用最多的聚合物类降失水剂、缓凝剂在一般超过130℃的高温条件下分子链出现断裂、水解等情况，导致聚合物高分子不能再与油井水泥形成良好的吸附及包裹，造成水泥及外掺料颗粒由于密度差的作用导致沉降。

目前所有厂商的降失水剂、缓凝剂类产品均是由AMPS及其他功能性单体聚合而成，而AMPS是具有磺酸基团的单体，在超过120℃的高温及水泥浆碱性环境(PH≥11)中极易水解，水解后形成的磺酸(钠盐)具有强烈的分散作用，进一步导致水泥浆沉降。

同时，高密度、超高密度水泥浆，低密度、超低密度水泥浆由于外掺料，如加重剂、减轻剂等与水泥及其他外掺料密度差过大(例：油井G级水泥密度为3.15g/cm³加重剂密度4.80g/cm³-7.20g/cm³减轻剂密度0.80g/cm³-0.24g/cm³)，在升温过程中分子热运动加剧同样导致水泥浆沉降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中缓凝剂类产品中的AMPS具有磺酸基团单体，因而在超过120℃的高温及水泥浆碱性环境中极易水解，导致沉降的问题，目的在于提供解决上述问题的一种稠化时间可调型水泥浆的制备方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种稠化时间可调型水泥浆的制备方法，包括：

步骤一、将AMPS、丙烯酰胺、衣康酸、马来酸酐、丙烯酰吗啉、N,N-二甲基丙烯酰胺和水混合均匀并调节溶液pH至5.8～6.2后，加入到反应容器中，并在反应容器中通入N₂保护，40～55℃时加入单体质量2.0％-3.0％的引发剂进行自由基聚合；当反应到达最高温度点时开始计时，计时1～1.5h后配置成高温缓凝剂；

步骤二、将高温缓凝剂、G级油井水泥、降失水剂和水混合均匀即可；

其中，微硅的加入量为G级油井水泥的35-50％，降失水剂的加入量为G级油井水泥的0.5-1％，高温缓凝剂的加入量为G级油井水泥的2-5％，水的加入量为G级油井水泥的50-60％；

所述高温缓凝剂中各组分的重量百分数为：AMPS 10％-20％；丙烯酰胺2％-5％；衣康酸2％-5％；马来酸酐2％-5％；丙烯酰吗啉0％-4％；N,N-二甲基丙烯酰胺2％-6％；其余为水。

本发明通过配方的优化，能有效实现在低于50℃条件下表现出化学惰性不影响水泥浆的现场混配及注替，并且在90℃以上的高温条件下使得水泥浆黏度增加，有效避免常温增稠及高温沉降的矛盾。

同时，本发明在高温下溶解出的刚性大分子基团，其不但能有效提高水泥浆黏度，而且其中的端基大侧链能有效防止AMPS聚合物的水解，通过粘度的调节以及防水解的双重作用使得沉降明显改善，效果十分显著。

进一步，所述高温缓凝剂中单体的重量百分比为25％-35％。

更进一步，所述降失水剂为N-乙烯基吡咯烷酮。

再进一步，所述微硅的加入量为40-45％。

优选地，所述高温缓凝剂的制备中通过NaOH调节pH，pH调节至6。所述引发剂加入时的温度为50℃，计时的时间为1h。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明能有效实现在低于50℃条件下表现出化学惰性不影响水泥浆的现场混配及注替，并且在90℃以上的高温条件下使得水泥浆黏度增加，有效避免常温增稠及高温沉降的矛盾。

2、本发明在高温下溶解出的刚性大分子基团，其不但能有效提高水泥浆黏度，而且其中的端基大侧链能有效防止AMPS聚合物的水解，通过粘度的调节以及防水解的双重作用使得沉降明显改善，效果十分显著。

3、本发明成本低廉，并且可以有效使缓凝剂加量与稠化时间呈线性关系，进而实现稠化时间可调的效果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种稠化时间可调型水泥浆的制备方法，包括G级油井水泥、降失水剂、微硅、高温缓凝剂和水。