专利名称：一种高贝利特水泥缓凝剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种缓凝剂的制备方法，尤其是涉及一种高贝利特水泥缓凝剂的制备方法。
背景技术：
水泥缓凝剂通常是用于水泥作业使用的水泥浆中，比如，在油气井注水泥作业中， 将水泥浆泵入井内，经替浆将水泥浆顶替到套管与井眼之间的环形空间，达到封隔油、气、 水层以保护生产层和支撑保护套管的目的。水泥在送至所要求的位置以前，应具有良好的可泵性。随着水泥中水化反应的进行，当内聚力达到一定程度时，水泥就会失去流动性而无法施工作业，因此，水泥浆的稠化时间是控制固井作业、保证施工安全和固井质量的关键参数。为了更准确的控制水泥浆的稠化时间，必须在水泥浆中加入缓凝剂以延缓水泥和水之间的反应，调节稠化时间。当高贝利特水泥用在需要控制水泥稠化时间的场所中时，比如油气井注水作业中，或者其他需要控制稠化时间的场所中时，用硬石膏制成的高贝利特水泥的凝结过快，难以顺利施工作业。目前，广泛使用的水泥缓凝剂用在高贝利特水泥中，水泥的凝结时间不好控制，也给施工作业带来困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可改善水泥浆流变性能的高贝利特水泥缓凝剂的制备方法。本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是，一种高贝利特水泥缓凝剂的制备方法，包括如下步骤
(1)称取如下重量百分比的原料2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸40-60%，柠檬酸20-30%， 铬酸钠10-20%，生物表面活性剂5-10%，各物料百分比之和为100% ；
优选的重量百分比为2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸55%，柠檬酸25%，铬酸钠15%，生物表面活性剂5% ；
所述生物表面活性剂优选非离子表面活性剂；
进一步，所述非离子表面活性剂优选吐温-20 ；
(2)在50-70°C下将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于体积分数为30-80%的乙醇水溶液中，所述乙醇水溶液的重量是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸重量的1-1. 5倍(优选I. 2倍)；
(3)向步骤(2)所得2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的乙醇溶液中先加入柠檬酸，再加入铬酸钠，搅拌均匀，然后在75-90°C下保温反应2-3小时；
(4)在40-60°C下向步骤(3)所得溶液中加入生物表面活性剂，恒温搅拌反应0.5-1小时，即得高贝利特水泥缓凝剂。本发明制得之高贝利特水泥缓凝剂的应用将相当于高贝利特水泥重量
0.02-1. 2% (优选0. 3-0. 7%)的高贝利特水泥缓凝剂加入高贝利特水泥中，搅拌混匀即可。
3
使用本发明制得之高贝利特水泥缓凝剂，通过引入带电荷的阴阳粒子，在电荷斥力作用下，延缓钙离子的移动，降低硅酸根离子的静电引力，从而延缓硅酸根离子的聚合， 阻止水化硅酸钙的生成，同时，生物表面活性剂吸附到反应产物的表面，通过双重作用达到缓凝效果。本发明制得之高贝利特水泥缓凝剂，添加量小，成本低；适用温度范围较宽，一般在30-100°C范围均可使用；如与其他外加剂复合使用，适用温度范围更广；化学性能稳定， 加量没有敏感性，稠化曲线形态好；且对水泥浆的其他性能无不利影响，能提高5-10%的水泥强度，改善水泥浆的流变性能，提高水泥的质量。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。实施例I
本实施例包括如下步骤
(1)准备如下重量的原料2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸55kg，柠檬酸25kg，铬酸钠 15kg，生物表面活性剂吐温-20 5kg ；
(2)在50°C下将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于55kg体积浓度为30%的乙醇水溶液
中；
(3)向步骤(2)所得2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的乙醇溶液中先加入柠檬酸，再加入铬酸钠，搅拌均匀，然后在75°C下保温反应2. 5小时；
(4)在40°C下向步骤(3)所得溶液中加入生物表面活性剂吐温-20，恒温搅拌反应0.5 小时，即得高贝利特水泥缓凝剂。在高贝利特水泥中分别掺入0% (即不惨)、0. 3%,0. 4%,0. 7%的本实施例所制备的高贝利特水泥缓凝剂，测试其凝结时间，测试结果见表I。实施例2
本实施例包括如下步骤
(1)准备如下重量的原料2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸40kg，柠檬酸30kg，铬酸钠 20kg，生物表面活性剂吐温-20 IOkg ；
(2)在70°C下将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于66kg体积浓度为50%的乙醇水溶液
中；
(3)向步骤(2)所得2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的乙醇溶液中先加入柠檬酸，再加入铬酸钠，搅拌均匀，然后在90°C下保温反应2小时；
(4)在50°C下向步骤(3)所得溶液中加入生物表面活性剂吐温-20，恒温搅拌反应I小时，即得高贝利特水泥缓凝剂。在高贝利特水泥中分别掺入0% (即不惨)、0. 3%,0. 4%,0. 7%的本实施例所制备的高贝利特水泥缓凝剂，测试其凝结时间，测试结果见表I。实施例3
本实施例包括如下步骤
(I)准备如下重量的原料2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸60kg，柠檬酸20kg，铬酸钠 15kg，生物表面活性剂吐温-20 5kg ；(2)在60°C下将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于90kg体积浓度为60%的乙醇水溶液
中；
(3)向步骤(2)所得2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的乙醇溶液中先加入柠檬酸，再加入铬酸钠，搅拌均匀，然后在80°C下保温反应3小时；
(4)在60°C下向步骤(3)所得溶液中加入生物表面活性剂吐温-20，恒温搅拌反应 40min,即得高贝利特水泥缓凝剂。在高贝利特水泥中分别掺入0% (即不惨)、0. 3%,0. 4%,0. 7%的本实施例所制备的高贝利特水泥缓凝剂，测试其凝结时间，测试结果见表I。实施例4
本实施例包括如下步骤
(1)准备如下重量的原料2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸54kg，柠檬酸28kg，铬酸钠 10kg，生物表面活性剂吐温-20 8kg ；
(2)在60°C下将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于54kg体积浓度为80%的乙醇水溶液
中；
(3)向步骤(2)所得2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的乙醇溶液中先加入柠檬酸，再加入铬酸钠，搅拌均匀，然后在80°C下保温反应2小时；
(4)在50°C下向步骤(3)所得溶液中加入生物表面活性剂吐温-20，恒温搅拌反应 50min,即得高贝利特水泥缓凝剂。在高贝利特水泥中分别掺入0% (即不惨)、0. 3%,0. 4%,0. 7%的本实施例所制备的高贝利特水泥缓凝剂，测试其凝结时间，测试结果见表I。表I实施例I — 4高贝利特水泥凝结时间测试结果
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权利要求
1.一种高贝利特水泥缓凝剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤(1)称取如下重量百分比的原料2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸40-60%，柠檬酸20-30%， 铬酸钠10-20%，生物表面活性剂5-10%，各物料重量百分比之和为100% ；(2)在50-70°C下将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于体积分数为30-80%的乙醇水溶液中，所述乙醇水溶液的重量是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸重量的1-1. 5倍；(3)向步骤(2)所得2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的乙醇溶液中先加入柠檬酸，再加入铬酸钠，搅拌均匀，在75-90°C下保温反应2-3小时；(4)在40-60°C下向步骤(3)所得溶液中加入生物表面活性剂，恒温搅拌反应O.5-1小时，即得高贝利特水泥缓凝剂。
2.根据权利要求I所述的高贝利特水泥缓凝剂的制备方法，其特征是，步骤(I)中，原料的重量百分比为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸55%，柠檬酸25%，铬酸钠15%，生物表面活性剂5%。
3.根据权利要求I或2所述的高贝利特水泥缓凝剂的制备方法，其特征是，步骤(2) 中，所述乙醇溶液的重量是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸重量的I. 2倍。
4.根据权利要求I或2所述的高贝利特水泥缓凝剂的制备方法，其特征是，所述生物表面活性剂为非离子表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的高贝利特水泥缓凝剂的制备方法，其特征是，所述非离子表面活性剂为吐温-20。
全文摘要
一种高贝利特水泥缓凝剂的制备方法，包括如下步骤(1)配料2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸40-60%，柠檬酸20-30%，铬酸钠10-20%，生物表面活性剂5-10%；(2)在50-70℃下将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于乙醇水溶液；(3)向步骤(2)所得溶液中先加入柠檬酸，再加入铬酸钠，然后在75-90℃下保温反应2-3小时；(4)在40-60℃下向步骤(3)所得溶液中加入表面活性剂，恒温搅拌反应0.5-1小时，即得高贝利特水泥缓凝剂。本发明制得之高贝利特水泥缓凝剂，在水泥中加量小，成本低；适用温度范围较宽；化学性能稳定；能改善水泥浆的流变性能，提高水泥的质量。
文档编号C09K8/42GK102584083SQ201210030850
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月13日 优先权日2012年2月13日
发明者刘四海, 刘立文, 宁勇, 鲁纪鸣 申请人:刘立文