一种油井水泥触变剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油井水泥外加剂技术领域，尤其涉及一种油井水泥触变剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着地质条件的日趋复杂，作业环境的日益苛刻，固井技术面临越来越严峻的挑 战。目前，我国石油勘探开发中遇到的海相沉积储层越来越多，该储层孕育着大量的裂缝 和孔洞。无论是钻井还是固井，都面临着海相地层严重井漏的问题。固井漏失是目前我国油 气田普遍存在的问题，已给多个油气田开发带来了巨大损失。异常复杂的地质条件不仅加 大了钻井勘探的难度，而且也对防窜固井技术提出了更高的要求。流体窜流将损坏储层，不 仅影响油井产能，而且还对油气田开发后续作业造成不利影响，严重时将导致油气井报废， 浪费资源。触变性水泥浆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，是封堵漏层和防止窜流的有效手段。因此，研究触变性水泥浆对封堵漏层和防止窜流 具有重要的意义。
[0003] 触变性水泥浆体系主要由水泥和触变剂组成，研究触变性水泥浆的关键是油井水 泥触变剂的开发。油井水泥触变剂是专门用在水泥浆中增加体系触变性的一种外加剂。目 前研究的触变剂主要包括无机类触变剂和可交联聚合物类触变剂。常见的无机类触变剂有 膨润土、硫酸钙、硫酸铝/硫酸亚铁等，常见的可交联聚合物类触变剂是以锆等过渡金属作 交联剂和用钛螯合物作交联剂的改性纤维素体系。目前，触变性水泥浆体系主要存在如下 问题：
[0004] 1、触变性不够强，从而不能有效的发挥其作用；
[0005] 2、对温度敏感；常温下触变性较好，但随着温度的升高，触变性明显下降；
[0006] 3、综合性能欠佳。
[0007] 因此，研究触变性强、对温度不敏感、综合性能良好的触变性水泥浆体系对石油勘 探开发具有重要意义。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种油井水泥触变剂及其制备方法，解决了现有技术中触变性水泥 浆体系的触变性不强、对温度敏感和综合性能不强的技术问题，更好地实现了封堵漏层和 防止流体窜流的技术效果。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种油井水泥触变剂，包括：超细粘土和两性 聚合物，且所述超细粘土和所述两性聚合物的质量比是10:1。
[0010] 进一步地，所述两性聚合物是采用水溶液自由基聚合的方法合成的四元共聚物。
[0011] 进一步地，所述四元共聚物包括：丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯 酸和一种阳离子单体，且所述丙烯酰胺、所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、所述丙烯酸和 所述阳离子单体的重量份配比为：丙烯酰胺35-80份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10-50 份，丙烯酸5-15份，阳离子单体5-30份。
[0012] 进一步地，所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化 铵或十八烷基二甲基烯丙基氯化铵。
[0013] 本发明实施例提供的油井水泥触变剂的制备方法，所述方法用于制备上述的油井 水泥触变剂，包括：
[0014] 向容器中加入蒸馏水；
[0015] 向所述容器中加入10-50份所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和5-15份所述丙 烯酸，并搅拌溶解；
[0016] 对所述容器中的物质进行酸碱调和，使所述物质的pH在6和7之间；
[0017] 向所述容器中加入35-80份所述丙烯酰胺和5-30份所述阳离子单体，并搅拌溶 解；
[0018] 对所述容器进行加热，加入引发剂，引发聚合反应，得到所述两性聚合物；
[0019] 将超细粘土和所述两性聚合物以质量比为10:1的比例混合，得到所述油井水泥 触变剂。
[0020] 进一步地，所述对所述容器中的物质进行酸碱调和，包括：向所述容器中加入氢氧 化钠溶液，对所述物质进行酸碱调和。
[0021] 进一步地，在所述向所述容器中加入35-80份所述丙烯酰胺和5-30份所述阳离子 单体之后，还包括：向所述容器中充入氮气进行保护。
[0022] 进一步地，所述加入引发剂，包括：当所述容器中的物质的温度达到30_40°C时， 加入所述引发剂。
[0023] 进一步地，在所述引发聚合反应之后，还包括：
[0024] 在50°C恒温水浴下反应4-6小时后制得胶状粘稠物；
[0025] 对所述胶状粘稠物进行造粒、干燥和研磨处理，得到固体颗粒状产物；
[0026] 所述将超细粘土和所述两性聚合物以质量比为10:1的比例混合，包括：
[0027] 将所述超细粘土和所述固体颗粒状产物以质量比为10:1的比例混合。
[0028] 进一步地，所述引发剂为氧化还原类体系为主的复合引发剂。
[0029] 本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0030] 1.采用复配的方式，将无机触变剂超细粘土和两性聚合物有机的结合在一起形成 油井水泥触变剂。聚合物链端可吸附在水化后的超细粘土层之间，形成网络结构，该结构在 搅拌时很容易破坏而静止后又可快速形成，从而明显提高了添加有这种油井水泥触变剂的 水泥浆体系的触变性。
[0031] 2.两性聚合物是采用水溶液自由基聚合的方法合成的四元共聚物，其具有较高的 分子量，其随着温度的升高会逐渐溶解，并与超细粘土发生作用增强体系的触变性，从而使 添加有这种油井水泥触变剂的水泥浆体系对温度不敏感，在较高温度下仍具有良好的触变 性。
[0032] 3.通过选取相应单体合理控制官能团比例，引入对水泥水化影响较小的惰性材 料，即超细黏土，从而使得到的触变剂对水泥浆失水、抗压强度等性能无不良影响，使水泥 浆体系的综合性能良好。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明实施例二提供的油井水泥触变剂的制备方法的流程图；
[0034] 图2为用滞后环法测定不加触变剂和加入触变剂1#、2#样品后的水泥浆的触变性 的测定结果曲线图。
【具体实施方式】
[0035] 本发明提供了一种油井水泥触变剂及其制备方法，解决了现有技术中触变性水泥 浆体系的触变性不强、对温度敏感和综合性能不强的技术问题，更好地实现了封堵漏层和 防止流体窜流的技术效果。
[0036] 本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0037] 采用复配的方式，将无机触变剂超细粘土和两性聚合物有机的结合在一起形成油 井水泥触变剂。聚合物链端可吸附在水化后的超细粘土层之间，形成网络结构，该结构在搅 拌时很容易破坏而静止后又可快速形成，从而明显提高了添加有这种油井水泥触变剂的水 泥浆体系的触变性。
[0038] 为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细的说明。
[0039] 实施例一
[0040] 本发明实施例提供的一种油井水泥触变剂，包括：超细粘土和两性聚合物，且超细 粘土和两性聚合物的质量比是10:1。
[0041] 在本实施例中，两性聚合物是采用水溶液自由基聚合的方法合成的四元共聚物。
[0042] 具体地，四元共聚物包括：丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和一 种阳离子单体，且丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和阳离子单体的重量份 配比为：丙烯酰胺35-80份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10-50份，丙烯酸5-15份，阳离 子单体5-30份。
[0043] 在本实施例中，阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化 铵或十八烷基二甲基烯丙基氯化铵等。
[0044] 实施例二
[0045] 参见图1，本发明实施例提供的油井水泥触变剂的制备方法，该方法用于制备上述 的油井水泥触变剂，包括：
[0046] 步骤SllO :向容器中加入蒸馏水；
[0047] 步骤S120 :向容器中加入10-50份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和5-15份丙烯 酸，并搅拌溶解；
[0048] 步骤S130 :对容器中的物质进行酸碱调和，使物质的pH在6和7之间；
[0049] 对本步骤进行说明，步骤S130具体包括：
[0050] 向容器中加入氢氧化钠溶液，对物质进行酸碱调和，使物质的pH在6和7之间。
[0051] 步骤S140 :向容器中加入35-80份丙烯酰胺和5-30份阳离子单体，并搅拌溶解；
[0052] 对本发明实施例进行具体的说明：
[0053] 在向容器中加入35-80份丙烯酰胺和5-30份阳离子单体之后，还包括：向容器中 充入氮气进行保护。
[0054] 步骤S150 :对容器进行加热，加入引发剂，引发聚合反应，得到两性聚合物；
[0055] 对本步骤进行说明，对容器进行加热，当容器中的物质的温度达到30-40Γ时，加 入引发剂。
[0056] 在本实施例中，引发剂为氧化还原类体系为主的复合引发剂。
[0057]