油田深井固井用多效胶乳防气窜剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种油田固井用多效胶乳防气窜剂及其制备方法，以质量百分数计，配制的原料有：60%-70%丁苯胶乳，2%-5%烷基酚聚乙烯醚，1%-3%α-烯基磺酸钠，1%-5%AMPS三元聚合物，2%-7%羧甲基羟乙基纤维素，余量为水。将丁苯胶乳、烷基酚聚乙烯醚、α-烯基磺酸钠和水按配比加入反应釜，升温至65℃-70℃，以65转/分钟-80转/分钟速度恒温搅拌2-3.5小时，加入氢氧化钠调节pH至7-9.5，然后加入羧甲基羟乙基纤维素、AMPS三元聚合物，恒温搅拌1.5-2小时，搅拌下出料，即得产品。本发明特别适用于高温深井固井，可耐至180℃高温，有效控制高温下水泥浆的滤失量及水泥石表观体积的收缩，提高水泥浆与套管界面胶结性能及其悬浮稳定性，维持水泥浆孔隙压力，从而有效阻止地层气体侵入水泥浆本身。
【专利说明】油田深井固井用多效胶乳防气窜剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油固井工程领域，尤其是一种油田固井用多效胶乳防气窜剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]固井作业是一口油井整个施工中最重要的组成部分，也是一项复杂的系统工程。随着当今油井勘探向深井、超深井的发展，闻温深井的固井也变得越来越重要，在深井固井中，由于地层压力大、温度高、井身结构复杂，容易发生油、气、水在地层间流窜，造成相互污染降低产能，严重时甚至造成井喷事故，因此，需要在固井水泥浆体系中加入在深井中具有良好防气窜性能的外加剂。气窜的发生是由于在固井水泥浆候凝过程中，水泥浆顶替效率不高，界面胶结性能不理想，进而影响固井质量及施工安全，一直以来都是固井工程领域亟待解决的关键性技术。
[0003]国内外针对固井防气窜技术进行了大量的研究，并且已开发出了多种胶乳产品及防气窜水泥浆体系，如哈里伯顿的Latex2000、BJ公司的BA-86L、斯伦贝谢开发的DS00、D600及国内的发气型系列产品等，但这些产品作用单一，综合性能、耐高温性能不理想，尤其对于具有高气窜潜力的深井固井，还需要针对性的开发一种可同时提高水泥浆界面胶结性能和悬浮稳定性，能够有效阻止地层气体侵入水泥浆的多效耐高温防气窜剂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于高温深井固井的多效防气窜剂及其制备方法。本发明的防气窜剂与现有的胶乳防气窜剂相比，成本低廉、制作工艺简单，可同时提高水泥浆与套管界面胶结性能和悬浮稳定性，降滤失，能够有效阻止地层气体侵入水泥衆。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种油田深井固井用多效胶乳防气窜剂，以质量百分数计，配制的原料有:60%-70% 丁苯胶乳，2%-5%烷基酚聚乙烯醚，1%-3% α -烯基磺酸钠，1%-5%AMPS三元聚合物，2%_7%羧甲基羟乙基纤维素，余量为水；
[0006]所述AMPS三元聚合物的制备方法:
[0007]反应物配比，按质量百分数计，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS) 20%_30%，丙烯酰胺3%-5%，N, N-亚甲基双丙烯酰胺4%-6%，余量为水；
[0008]开启反应釜搅拌，按配比将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯酰胺，N, N-亚甲基双丙烯酰胺，依次加入水中，均匀后加入氢氧化钠调节pH为5.5-7.5，升温至600C _75°C，加入偶氮类引发剂，其加入量为反应物重量的2%-3%，80°C _90°C恒温1.5_2h，进行聚合反应， 最后加入亚硫酸氢盐终止反应，其加入量为反应物重量的3%-6%，继续搅拌30-40min,即得AMPS三元聚合物。
[0009]所述丁苯胶乳总固物含量为45%_50%，粘度为42mPa.s-48mPa.s, pH值?.0-11.0。
[0010]所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种。[0011 ] 所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钾和亚硫酸氢钠中的一种。
[0012]上述的油田深井固井用多效胶乳防气窜剂的制备方法，将丁苯胶乳、烷基酚聚乙烯醚、α -烯基磺酸钠和水按配比加入反应釜，升温至65°C -70°C，以65转/分钟-80转/分钟速度恒温搅拌2-3.5小时，加入氢氧化钠调节pH至7-9.5，然后加入羧甲基羟乙基纤维素、AMPS三元聚合物，恒温搅拌1.5-2小时，搅拌下出料，即得产品。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014](I)特别适用于高温深井固井，可耐至180°C高温，有效控制高温下水泥石表观体积的收缩，提高水泥浆界面胶结性能。
[0015](2)降滤失，可提高水泥浆的悬浮稳定性，维持水泥浆孔隙压力。
[0016](3)通过提高水泥浆界面胶结性能、维持浆体孔隙压力和增加浆体气侵阻力三种途径，有效阻止地层气体侵入水泥浆本身。
[0017](4)该产品制备方法简单、反应条件温和，成本低廉。
【具体实施方式】
[0018]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
[0019]本发明的油田深井固井用多效胶乳防气窜剂，以质量百分数计，配制的原料有:60%-70% 丁苯胶乳，2%-5%烷基酚聚乙烯醚，1%-3% α -烯基磺酸钠，1%_5%AMPS三元聚合物，2%-7%羧甲基羟乙基纤维素，余量为水；
[0020]所述AMPS三元聚合物的制备方法:
[0021]反应物配比，按质量百分数计，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS) 20%_30%，丙烯酰胺3%-5%，N, N-亚甲基双丙烯酰胺4%-6%，余量为水；
[0022]开启反应釜搅拌，按配比将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯酰胺，N, N-亚甲基双丙烯酰胺，依次加入水中，均匀后加入氢氧化钠调节pH为5.5-7.5，升温至600C _75°C，加入偶氮类引发剂，其加入量为反应物重量的2%-3%，80°C _90°C恒温1.5_2h，进行聚合反应，最后加入亚硫酸氢盐终止反应，其加入量为反应物重量的3%-6%，继续搅拌30-40min,即得AMPS三元聚合物。
[0023]所述丁苯胶乳总固物含量为45%_50%，粘度为42mPa.s-48mPa.s, pH值?.0-11.0。
[0024]所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种。
[0025]所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钾和亚硫酸氢钠中的一种。
[0026]上述的油田深井固井用多效胶乳防气窜剂的制备方法，将丁苯胶乳、烷基酚聚乙烯醚、α -烯基磺酸钠和水按配比加入反应釜，升温至65°C -70°C，以65转/分钟-80转/分钟速度恒温搅拌2-3.5小时，加入氢氧化钠调节pH至7-9.5，然后加入羧甲基羟乙基纤维素、AMPS三元聚合物，恒温搅拌1.5-2小时，搅拌下出料，即得产品。
[0027]本发明特别适用于油田深井固井施工过程，可同时提高水泥浆与套管界面胶结性能和悬浮稳定性，有效阻止地层气体侵入水泥浆，同时具有降滤失功能。 [0028]以下用具体实施例阐述本发明，但实施例不局限于其范围。
[0029]实施例1
[0030]AMPS三元聚合物的制备方法:
[0031]开启反应釜搅拌，将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(八10^)251^，丙烯酰胺3.51^，N, N-亚甲基双丙烯酰胺5kg，依次加入66.5kg水中，均匀后加入氢氧化钠调节pH为6.0，升温至60°C,加入2kg偶氮二异丁腈，80°C -90°C恒温1.5h,进行聚合反应,最后加入4kg亚硫酸氢钾终止反应，继续搅拌35min，即得AMPS三元聚合物。
[0032]配方(1)
[0033]取60kg 丁苯胶乳(总固物含量为45.4%，粘度44.5mPa.s, ρΗΙΟ.0)、2kg烷基酚聚乙烯醚、Ikg α -烯基磺酸钠、2kg AMPS三元聚合物、4kg羧甲基羟乙基纤维素，31kg水。
[0034]配方(2)
[0035]取65kg 丁苯胶乳(总固物含量为45.4%，粘度44.5mPa.s, ρΗΙΟ.0)、3kg烷基酚聚乙烯醚、2kg α -烯基磺酸钠、3kg AMPS三元聚合物、4kg羧甲基羟乙基纤维素，23kg水。
[0036]配方(3)
[0037]取70kg 丁苯胶乳(总固物含量为45.4%，粘度44.5mPa.s, ρΗΙΟ.0)、5kg烷基酚聚乙烯醚、3kg α -烯基磺酸钠、4kg AMPS三元聚合物、6kg羧甲基羟乙基纤维素，12kg水。
[0038]制备方法:按照配方(I)或(2)或(3)，将丁苯胶乳、烷基酚聚乙烯醚、α-烯基磺酸钠和水按配比加入反应釜，升温至65°C -70°C,以65转/分钟-80转/分钟速度恒温搅拌2-3.5小时，加入氢氧化钠调节pH至7-9.5，然后加入羧甲基羟乙基纤维素、AMPS三元聚合物，恒温搅拌1.5-2小时，搅拌下出料，即得深井固井用多效胶乳防气窜剂。
[0039]本发明的胶乳防气窜剂性能达到中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5504.5-2010 “油井水泥外加剂评价方法第5部分:防气窜剂”要求。实验中原料成分全部来源于市售，其中，丁苯胶乳购于山东省淄博齐龙化工有限公司，规格型号为水泥II型。
[0040]实施例2
[0041]本发明胶乳防气窜剂对油井水泥浆防气窜性能的评价
[0042]按照中华人民共和国国家标准GB/T19139-2003 “油井水泥试验方法”第五章要求的方法制备水泥净浆(A)、加有本发明胶乳防气窜剂的水泥浆(B)、加有国内同类防气窜剂产品的水泥衆(C),试样配方如表1。
[0043]表1油井水泥浆体系配方
【权利要求】
1.一种油田深井固井用多效胶乳防气窜剂，其特征在于，以质量百分数计，配制的原料有:60%-70% 丁苯胶乳，2%-5%烷基酚聚乙烯醚，1%-3% α -烯基磺酸钠，1%_5%AMPS三元聚合物，2%-7%羧甲基羟乙基纤维素，余量为水； 所述AMPS三元聚合物的制备方法: 反应物配比，按质量百分数计，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸AMPS20%-30%，丙烯酰胺3%-5%，N, N-亚甲基双丙烯酰胺4%-6%，余量为水； 开启反应釜搅拌，按配比将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸AMPS，丙烯酰胺，N, N-亚甲基双丙烯酰胺，依次加入水中，均匀后加入氢氧化钠调节pH为5.5-7.5，升温至60°C -75°C，加入偶氮类引发剂，其加入量为反应物重量的2%-3%，80°C -90°C恒温1.5-2h,进行聚合反应，最后加入亚硫酸氢盐终止反应，其加入量为反应物重量的3%-6%，继续搅拌30-40min，即得AMPS三元聚合物。
2.根据权利要求1所述的油田深井固井用多效胶乳防气窜剂，其特征在于，所述丁苯胶乳总固物含量为45%-50%，粘度为42mPa.s_48mPa.s, pH值7.0-11.0。
3.根据权利要求1所述的油田深井固井用多效胶乳防气窜剂，其特征在于，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种。
4.根据权利要求1所述的油田深井固井用多效胶乳防气窜剂，其特征在于，所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钾和亚硫酸氢钠中的一种。
5.如权利要求1所 述的油田深井固井用多效胶乳防气窜剂的制备方法，其特征在于，将丁苯胶乳、烷基酚聚乙烯醚、α-烯基磺酸钠和水按配比加入反应釜，升温至65°C -70 °C,以65转/分钟-80转/分钟速度恒温搅拌2-3.5小时，加入氢氧化钠调节pH至7-9.5，然后加入羧甲基羟乙基纤维素、AMPS三元聚合物，恒温搅拌1.5-2小时，搅拌下出料，即得产品O
【文档编号】C09K8/493GK103834374SQ201410113417
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】刘中华 申请人:天津宁赛科技有限公司