本发明涉及油田化学技术领域，特别涉及一种聚合物基触变水泥浆。
背景技术：
随着地质条件的日趋复杂，作业环境的日益苛刻，给固井技术带来严峻挑战。固井漏失和固井窜流是目前国内外油气田普遍存在的技术难题，已给多个油气田开发带来了巨大损失。触变性水泥浆体系具有剪切作用下胶凝结构被破坏以及静止后胶凝结构快速恢复的特性，被认为是解决油气井固井漏失和流体窜流难题的有效手段；另外触变性水泥浆体系还适用于薄弱地层固井，补救挤水泥以及修补破裂或被腐蚀的套管等方面，具有广阔的应用前景。因此，研究触变性水泥浆具有重要的意义。
目前触变水泥浆体系的研究还处于起步阶段，缺乏性能优良的触变水泥浆体系。常规触变水泥浆体系普遍存在如下问题：(1)触变性与施工安全的矛盾。多数触变水泥浆触变性不够强，无法真正起到堵漏、防窜的作用；有的体系虽可很快形成较高胶凝强度，但因结构力较强不易破坏而容易引起施工风险；(2)触变效应对温度的敏感性。多数触变水泥浆常温下触变性很好，但随着温度升高触变性会明显下降，这样在温度较高油气井注水泥顶替到位后就不能很好的发挥其作用；(3)综合性能欠佳。有些触变水泥浆虽具有很强的触变性，但常存在强度低、失水不可控以及现场操作复杂等问题，限制了其应用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种聚合物基触变水泥浆，该触变水泥浆胶凝结构形成快且容易被破坏，从而在发挥其防漏防窜等作用的同时提高施工的安全性，且其触变性受温度影响较小，综合性能良好。
为实现上述目的，本发明提供了一种聚合物基触变水泥浆，按重量份计，所述触变水泥浆组成如下：g级水泥100份，聚合物触变剂3～5份，聚合物表面活性剂1～3份，聚合物降失水剂2～5份，聚合物减阻剂0.3～1.5份，水34～46份。
进一步地，所述聚合物触变剂为甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸高级酯四种单体聚合得到的疏水缔合型聚合物，四种单体的重量比为5～25:20～50:30～70:5～25。
进一步地，所述丙烯酸高级酯为丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯或丙烯酸十六酯。
进一步地，所述聚合物触变剂采用无皂乳液聚合方法制备得到。
进一步地，所述聚合物表面活性剂为聚丙烯酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物或马来酸酐-苯乙烯共聚物。
进一步地，所述聚合物降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类共聚物。
进一步地，所述聚合物减阻剂为聚羧酸类。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的聚合物基触变水泥浆，由于所采用的聚合物触变剂为疏水缔合型聚合物，由于缔合作用，在水泥浆体系中可形成“动态物理交联网络结构”，此结构作用力很弱，在剪切作用下很容易被破坏，体系黏度下降，外力去除后，大分子间的交联网络很快重新形成，从而表现出明显触变特性；
(2)本发明实施例提供的聚合物基触变水泥浆，聚合物表面活性剂与聚合物触变剂相互作用，通过聚合物触变剂的疏水缔合作用可进一步形成混合胶束状聚集体，进一步提升体系的触变性；
(3)在一定范围内，随着温度的升高，有利于可逆缔合结构的形成，避免温度对触变结构的破坏，体系的触变性受温度影响较小；
(4)聚合物基触变水泥浆所用外加剂均为水溶性的聚合物，触变性的发挥无需提前预水化，操作方便，且体系易于调节，综合性能良好。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种聚合物基触变水泥浆，该触变水泥浆胶凝结构形成快且容易被破坏，从而在发挥其防漏防窜等作用的同时提高施工的安全性，且其触变性受温度影响较小，综合性能良好，可用于薄弱地层、易漏失、易窜流等油气井的固井。
为实现上述目的，本发明实施例总体思路如下：
本发明提供了一种聚合物基触变水泥浆，按重量份计，所述触变水泥浆组成如下：g级水泥100份，聚合物触变剂3～5份，聚合物表面活性剂1～3份，聚合物降失水剂2～5份，聚合物减阻剂0.3～1.5份，水34～46份。
由于聚合物触变剂的疏水缔合作用，在水泥浆体系中可形成“动态物理交联网络结构”，加之聚合物表面活性剂与聚合物触变剂的相互作用，进一步提升体系的触变性，从而使该触变水泥浆胶凝结构形成快且容易被破坏；且温度的升高有利于缔合结构的形成从而使水泥浆在温度较高时仍保持良好的触变性，触变性受温度影响较小；在各组分的相互作用下，该水泥浆表现出良好的综合性能。
为了更好的理解上述技术方案，下面通过具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
本发明实施例提供了一种聚合物基触变水泥浆，按重量份计，所述触变水泥浆组成如下：g级水泥100份，聚合物触变剂3～5份，聚合物表面活性剂1～3份，聚合物降失水剂2～5份，聚合物减阻剂0.3～1.5份，水34～46份。
本发明实施例中所述聚合物触变剂为甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸高级酯四种单体聚合得到的疏水缔合型聚合物，四种单体的重量比为5～25:20～50:30～70:5～25。其中，所述丙烯酸高级酯可选丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯或丙烯酸十六酯。
所述聚合物触变剂中同时含有亲水单体和疏水单体，四种单体按照上述配比进行聚合，得到的聚合物触变剂中亲水单元与疏水单元比例合适，形成疏水缔合聚合物，通过疏水缔合作用在水泥浆体系中可形成“动态物理交联网络结构”，且该结构容易被破坏；并且单体配比在该比例范围内，随着温度升高，该聚合物触变剂溶解度增加，有利于形成更多的缔合结构，可降低触变剂对温度的敏感性，从而在较高温度下仍具有良好的触变性。
本发明实施例中，所述聚合物触变剂采用无皂乳液聚合的方法合成得到。
在具体实施过程中，所述聚合物触变剂可通过如下方法制备：
在反应容器中加入适量蒸馏水，按照上述配比称取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸单体并加入所述反应容器中，搅拌使单体溶解，形成溶液；
调节所述溶液ph值约为7.0；
向所述溶液中加入丙烯酰胺和丙烯酸高级脂，搅拌混合均匀，同时通入惰性气体除氧，形成混合液；
对所述混合液进行升温，当温度达到50℃时向所述混合液中加入引发剂，引发聚合反应，并于50℃恒温反应5h，得到反应产物，所述反应产物即为所述聚合物触变剂。
具体的，所述惰性气体选自氮气或氩气。所述引发剂为氧化还原引发体系。
本发明实施例中所述聚合物表面活性剂为聚丙烯酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物或马来酸酐-苯乙烯共聚物。其对聚合物触变剂有协同增效作用，有利于疏水缔合结构的形成，能够与聚合物触变剂相互作用进一步提升体系的触变性。
本发明实施例中所述聚合物降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类共聚物，优选型号为bxf-200l(af)或bcg-200l。
本发明实施例中所述聚合物减阻剂为聚羧酸类，起减阻作用，改善水泥浆流变性，优选型号为bcd-210l。
为了使本领域所属技术人员能够进一步的了解本发明实施例的方案，下面将基于本发明实施例所介绍的方案对其进行详细介绍。
实施例1
首先称取g级水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥浆的浆杯中称取水34份，然后分别称取聚合物触变剂3份、聚合物表面活性剂(苯乙烯-丙烯酸共聚物)3份、聚合物降失水剂(bcg-200l)4份、聚合物减阻剂(bcd-210l)0.5份倒入放有水的浆杯中。将浆杯中称取好的物质用瓦楞搅拌器混和均匀后，按照gb19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆制备方法制备得到本发明所述的聚合物基触变水泥浆，标记为1#样品。
本实施例中聚合物触变剂为甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十二酯四种单体的共聚物，其质量比为5:40:30:25。
实施例2
首先称取g级水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥浆的浆杯中称取水37份，然后分别称取聚合物触变剂3.5份、聚合物表面活性剂(苯乙烯-丙烯酸共聚物)2份、聚合物降失水剂(bxf-200l)5份、聚合物减阻剂(bcd-210l)1份倒入放有水的浆杯中。将浆杯中称取好的物质用瓦楞搅拌器混和均匀后，按照gb19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆制备方法制备得到本发明所述的聚合物基触变水泥浆，标记为2#样品。
本实施例中聚合物触变剂为甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十四酯四种单体的共聚物，其质量比为10:30:45:15。
实施例3
首先称取g级水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥浆的浆杯中称取水40份，然后分别称取聚合物触变剂5份、聚合物表面活性剂(马来酸酐-苯乙烯共聚物)2份、聚合物降失水剂(bxf-200l)3份、聚合物减阻剂(bcd-210l)1.5份倒入放有水的浆杯中。将浆杯中称取好的物质用瓦楞搅拌器混和均匀后，按照gb19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆制备方法制备得到本发明所述的聚合物基触变水泥浆，标记为3#样品。
本实施例中聚合物触变剂为甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十六酯四种单体的共聚物，其质量比为15:20:55:10。
实施例4
首先称取g级水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥浆的浆杯中称取水46份，然后分别称取聚合物触变剂3份、聚合物表面活性剂(聚丙烯酸钠)1份、聚合物降失水剂(bxf-200l)4份、聚合物减阻剂(bcd-210l)0.3份倒入放有水的浆杯中。将浆杯中称取好的物质用瓦楞搅拌器混和均匀后，按照gb19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆制备方法制备得到本发明所述的聚合物基触变水泥浆，标记为4#样品。
本实施例中聚合物触变剂为甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十六酯四种单体的共聚物，其质量比为5:20:70:5。
实施例5
首先称取g级水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥浆的浆杯中称取水40份，然后分别称取聚合物触变剂4份、聚合物表面活性剂(聚丙烯酸钠)1份、聚合物降失水剂(bxf-200l)3.5份、聚合物减阻剂(bcd-210l)0.5份倒入放有水的浆杯中。将浆杯中称取好的物质用瓦楞搅拌器混和均匀后，按照gb19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆制备方法制备得到本发明所述的聚合物基触变水泥浆，标记为5#样品。
本实施例中聚合物触变剂为甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十六酯四种单体的共聚物，其质量比为5:25:60:10。
对制得的聚合物基触变水泥浆样品性能进行评价：
根据gb/t19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆胶凝强度试验方法，分别对不同温度下聚合物基触变水泥浆样品静置10s、5min、10min后的胶凝强度进行了评价。以测试胶凝强度方法为基础，采用六速旋转粘度计对聚合物基触变水泥浆样品触变结构的可逆性进行了评价。按照gb/t19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的试验方法对聚合物基触变水泥浆样品的综合性能进行评价。
(1)用六速旋转粘度计测试不同温度下触变水泥浆样品静置10s、5min、10min后的胶凝强度，测试温度分别为30℃、60℃、90℃，测试结果见表1。另外，用六速旋转粘度计对触变水泥浆样品触变结构的可逆性进行了评价。实验首先测试刚配置的触变水泥浆在300r/min下的读数，然后静置10min测试其胶凝强度，然后用300r/min的转速搅拌1min破坏其胶凝结构并记录搅拌30s的读数，再重新静置10min测试其胶凝强度。测试温度分别为30℃、90℃，测试结果见表2。
表1不同温度下聚合物基触变水泥浆胶凝强度测试结果
表2不同温度下聚合物基触变水泥浆胶凝强度测试结果
由表1可知，制备的聚合物基触变水泥浆样品静置后胶凝强度迅速增加，5min后胶凝强度就会达到较高值，且随着温度升高，其胶凝强度几乎不受影响，从而在水泥浆注入井底后发挥其防漏、防窜的作用。由表2可知，制备聚合物基触变水泥浆其触变结构具有很好的可逆性，静置后形成胶凝结构变稠后经搅拌后可很快变稀恢复到原来的浆体状态，从而降低施工的风险，再静置后又可恢复起初的胶凝结构，表现出很好的触变特性。
(2)测试聚合物基触变水泥浆体系的综合性能，测试温度为60℃、90℃，测试结果如表3。
表3聚合物基触变水泥浆综合性能表
由表3可知，聚合物基触变水泥浆体系稠化正常，过渡时间短，浆体流动性好，失水量低，且形成水泥石强度高，综合性能良好，可满足现场施工要求。
以上实验证明，本发明实施例的聚合物基触变水泥浆体系触变性强，胶凝强度形成快且容易被破坏，触变性受温度影响小，且其失水量低、抗压强度高，综合性能良好。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。