一种高温高压稳定型水泥浆的制作方法

文档序号:14002442阅读:387来源:国知局

本发明涉及水泥领域,具体涉及一种高温高压稳定型水泥浆。



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。



技术实现要素:

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高温高压稳定型水泥浆。

本发明通过下述技术方案实现:

一种高温高压稳定型水泥浆,包括g级油井水泥、降失水剂、微硅、高温缓凝剂和水;其特征在于,

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%;

所述高温缓凝剂包括:

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%。

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

一种高温高压稳定型水泥浆,包括g级油井水泥、降失水剂、微硅、高温缓凝剂和水。

微硅的加入量为g级油井水泥的40%,降失水剂的加入量为g级油井水泥的1%,高温缓凝剂的加入量为g级油井水泥的3%,水的加入量为g级油井水泥的57%;

所述高温缓凝剂包括:

所述降失水剂为n-乙烯基吡咯烷酮。

本发明的具体制备方法为:

步骤一、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,高温缓凝剂的制备方法如下:

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后获得成品。其中,所述高温缓凝剂brt-22l的制备方法中通过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。引发剂为过硫酸铵。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在仅仅于,本实施例中高温缓凝剂的配比不同,具体设置如下:

所述高温缓凝剂包括:

实施例3

本实施例与实施例1的区别在仅仅于,本实施例中高温缓凝剂的配比不同,具体设置如下:

所述高温缓凝剂包括:

实施例4

本实施例为实施例1的对比实施例,本实施例中高温缓凝剂的构成不同,具体设置如下:

所述高温缓凝剂包括:

对各实施例的200℃稠化时间(min)进行检测,并检测不同缓凝剂加量与稠化时间之间的对应关系,通过检测得知,实施例4所述的成品的缓凝剂加量与稠化时间之间不呈线性关系,虽然实施例4所示的成品不存在常温增稠的问题,但是在200℃以上的温度条件下具有高温沉降的问题。本发明通过组分和配比的优化,能有效同时避免常温增稠及高温沉降的的问题,效果十分显著。

以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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