[发明专利]一种固井水泥浆用温敏增粘型悬浮剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种固井水泥浆用温敏增粘型悬浮剂的制备方法，包括：（1）将单体、引发剂加入去离子水中，水浴温度30‑60℃，反应得到主链产物，单体为丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、衣康酸；（2）将温敏性单体、亲水性单体、引发剂、链转移剂加入去离子水中，水浴温度40‑80℃，反应得到侧链产物；温敏性单体为N‑异丙基丙烯酰胺、N,N‑二乙基丙烯酰胺、N,N‑二甲基丙烯酰胺、N‑叔丁基丙烯酰胺、N‑乙基甲基丙烯酰胺、N‑丙基丙烯酰胺，亲水性单体为对苯乙烯磺酸钠、N‑乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、丙烯酰胺；（3）将主链产物、侧链产物、引发剂加入去离子水中，水浴温度20‑50℃，反应得到温敏增粘型悬浮剂。该悬浮剂常温下泵送能力强，高温下增粘效果好。

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一种水泥浆用悬浮剂的制备方法，特别涉及一种温敏增粘型悬浮剂的制备方法，用于提高油气井固井水泥浆在高温下的悬浮稳定性。

背景技术

在石油开采过程中，固井是钻井工程的最后一道工序，是衔接钻井和采油的关键工程。在固井过程中，水泥浆从地面井口注入，经套管内泵送至套管与地层的环形空间，凝固后形成水泥环，起到支撑、保护套管和封隔油、气、水层的作用。在深井、超深井固井中，随着井深不断增加，井底静止温度越来越高。水泥浆在注替结束的候凝过程中，常常因为温度过高，水泥浆中固相颗粒的布朗运动加快，水泥浆内部原有的粘滞力遭到破坏。同时，水泥浆中聚合物悬浮剂在高温下变稀，水泥浆稳定性变差，固相颗粒沉降，甚至出现固相和液相分离，造成水泥环层间封隔能力下降。因此，保证水泥浆在高温条件下的悬浮稳定性对提高固井质量、保证固井施工安全具有重要意义。

常用的悬浮剂包括天然植物胶改性类(如高黏聚阴离子纤维素、羟乙基纤维素等)、有机多糖改性衍生物类(如黄原胶)和合成聚合物类(主要为丙烯酰胺类聚合物)。由于前两种增粘剂在高温下易降解，而合成聚合物类由于引入多种功能基团，其抗温、抗盐能力更好，分子量可根据需要设计，故多用作深井、超深井固井水泥浆悬浮剂。但这些悬浮剂都存在低温增稠现象。在深井中，为了提高水泥浆在高温条件下的悬浮稳定性，往往需要增加悬浮剂的加量，导致现场地面配浆困难。因此，为了克服现有水泥浆悬浮剂低温增稠、高温变稀的缺陷，合成具有高温增粘、低温不显著增稠的悬浮剂尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固井水泥浆用温敏增粘型悬浮剂的制备方法，该方法原理可靠，操作简便，通过该方法制备的温敏增粘型悬浮剂，化学稳定性好，常温下泵送能力好，高温下增粘效果好，克服了现有悬浮剂存在的低温增稠、高温变稀的问题，具有广阔的市场应用前景。

一种固井水泥浆用温敏增粘型悬浮剂的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)将单体20-80g、引发剂0.2-2.4g加入到70-400ml去离子水中，置于三口烧瓶中，水浴温度30-60℃，反应时间5-10h，洗涤干燥得到主链产物ZL，所述单体为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、衣康酸中的一种或多种按任意比例混合的混合物；

(2)将温敏性单体20-100g、亲水性单体20-100g、引发剂1-6g、链转移剂1-6g加入到160-800ml去离子水中，置于三口烧瓶中，水浴温度40-80℃，反应时间5-10h，洗涤干燥得到温敏性侧链产物CL，所述温敏性单体为N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺中的一种或多种按任意比例混合的混合物；所述亲水性单体为对苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或多种按任意比例混合的混合物；

(3)将主链产物ZL2-10g、侧链产物CL2-10g、引发剂0.01-2g加入到100-800ml去离子水中，置于三口烧瓶中，水浴温度20-50℃，反应时间1-2天，洗涤干燥得到温敏增粘型悬浮剂。