一种耐200℃高温的油井水泥缓凝剂的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种抗高温油井水泥缓凝剂，本产品应用于油田固井作业中延缓水泥 浆的稠化时间。其加量根据固井设计及稳定高低可调节，使油井水泥的稠化时间满足固井 施工要求。相对于现有的缓凝剂有耐200°C超高温及抗盐等更突出的优势和更加明显的效 果。
【背景技术】
[0002] 随着石油工业的发展，油气田勘探和开发逐渐转向深井、地温梯度异常井等方向。 井底温度达到高温甚至超高温，普通缓凝剂的油井水泥浆体系不能满足固井施工对稠化时 间的要求。研发新型抗高温的油井水泥缓凝剂十分必要。本产品可以抗200°c(循环温 度）；静止稳定可达230°C~260°C;可以满足现有超高温固井需要。
【发明内容】
[0003] 本专利发明了一种新型油井水泥缓凝剂，在适当的加量下，在200°C高温条件下， 可以使水泥浆的稠化时间延长至240min~360min;使水泥浆稠化时间满足超高温固井要 求。同时，本产品还具有一定的分散能力，与不同牌号的油井水泥和其他外加剂有良好配伍 性。水泥浆综合性能优良。
[0004] 本缓凝剂的合成条件：
[0005] 合成上述缓凝剂用到了三种单体，分别为马来酸酐（MA) 14. 86g，烯磺酸基单体 62. 42g，带有亲水基长链的烯类单体72. 72g。自来水350g，反应温度60°C，反应pH为 5. 0-6. 0,引发剂（NH4)2S20s质量为lg，反应时间为24h。
[0006] 本缓凝剂的合成步骤：
[0007] 称取14. 86g马来酸酐（MA)，62. 42g烯磺酸基单体，72. 72g带有亲水基长链的烯类 单体，在室温下溶解到350g蒸馏水中，配成反应溶液。用20%NaOH溶液调节反应溶液的 pH= 6。将反应溶液转移至三口烧瓶，三口烧瓶中口放置搅拌棒，左边口放置量程为100°C 的温度计。将三口烧瓶固定在水浴锅中加热，当温度计读数至60°C后，从右边口通氮气 30min。称取lg(NH4)2S20s加入三口烧瓶中，打开搅拌器，开始计时。5h后关闭搅拌器，恒温 24h，将溶液取出。
【附图说明】
[0008] 图1是说明书中200 °C实验稠化时间图。
[0009] 上述缓凝剂的作用机理
[0010] 抗温机理：高分子主链由键能较高的C-C0共价键连接；高分子中的功能性侧基 (_S03H)直接接到分子主链上的C原子上，C-S键能较大不易断裂，使聚合物缓凝剂耐温性 较好，在高温条件下（200°C)能有效控制水泥浆的稠化时间。避免了AMPS类缓凝剂在水泥 浆碱性条件下功能性侧基（_S03H)水解等不抗超高温的缺点。
[0011] 缓凝机理：（1)缓凝剂中的-S03H、-C00H、-0H具有较强的螯合作用，在水化初期的 水泥浆中，能较好地包覆Ca2+，抑制Ca(0H)2晶核的形成和晶体的发育，延长水泥水化诱导 期，延长水泥浆稠化时间。（2)缓凝剂通过高分子链上的功能性侧基（-S03H、-C00H、-0H)强 烈吸附在水泥颗粒表面，形成低渗透的高分子凝胶层，控制水与水泥颗粒的接触速度，从而 延缓水泥的水化反应。
[0012] 缓凝剂HR的作用结果
[0013] 高温缓凝剂HR评价按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5504. 1-2005 《油井水泥外加剂评价方法第一部分缓凝剂》进行。
[0014] 典型配方及性能：
[0015] 1、稠化时间：配方为600gG级油井水泥+210gSi02+9g降失水剂SWJ-7+80g缓凝 剂HR+240gH20+6g减阻剂SXY;实验条件：升温时间90min;实验压力130MPa。实验结果如 附图1所示。
[0016] 2、失水性能：配方600gG级油井水泥+210g砂+30g降失水剂（水剂）FR+80g缓凝 剂HR+240gH20+6g减阻剂SXY
[0017] 条件：20(TCX6. 8MPaX30min，Q= 43mL
[0018] 3、流变性：配方600gG级油井水泥+210g砂+30g降失水剂（水剂）FR+80g缓凝 剂HR+240gH20+6g减阻剂SXY
[0019] 条件：常压稠化仪90°C下搅拌20min后测量
[0020]
[0021] 4、游离液：配方600gG级油井水泥+210g砂+30g降失水剂（水剂）FR+80g缓凝 剂HR+240gH20+6g减阻剂SXY
[0022] 条件：常压稠化仪90°C下搅拌20min，倒入250mL量筒静止2h。测定游离液0. 3%
[0023] 5、抗压强度：基本配方：600g级油井水泥+210g砂+0. 5 %SXY+80g缓凝剂 HR+H20 (ff/C= 0. 44)
[0024] 养护条件 120°CX21MPaX48h，P= 18. 3Mpa。
【主权项】
1. 一种耐200°C高温的油井水泥缓凝剂，其特征是：烯磺酸基单体与马来酸酐（M)及 含有亲水基长链的烯类单体共聚，在适宜条件下反应得到目的产物。当该缓凝剂加量为油 井G级水泥的10~15%时，水泥浆在200 °C X IOOMPa条件下，稠化时间可达240min~ 360min〇2. 根据权利要求1所述的高温缓凝剂，合成工艺及方法，其特征为：其制备方法是将马 来酸酐、烯磺酸基单体、亲水基长链的烯类单体按摩尔比为0.5 : 1.0 : 0.1的配比称量， 最终称取马来酸酐14. 86g，烯磺酸基单体62. 42g，亲水基长链的烯类单体72. 72g，混合在 烧杯中，加入350mL水溶解，调节溶液pH = 6，将溶液转移至三口烧瓶中。在恒温水浴锅中 加热至60°C，通氮气30min，加入Ig (NH4) 2S20s，开启搅拌，5h后关闭搅拌器，恒温条件下反应 24h，取出产物。
【专利摘要】本发明公开了一种耐200℃高温的油井水泥缓凝剂及其制备方法。称取烯磺酸基单体：62.42g；马来酸酐(MA)：14.86g；带有亲水基长链的烯类单体72.72g溶解到350g自来水中配制成溶液。调节溶液pH＝6后转移至三口烧瓶中，用水浴给溶液升温至60℃，通氮气30min。结束后，加入1g(NH4)2S2O8，开启搅拌器，5h后关闭搅拌器，恒温24h后取出聚合物。在实验室条件下，高温高压稠化仪中，200℃稠化时间为240min～360min，稠化曲线良好。与其它油井水泥外加剂配伍性良好。水泥浆体系综合性能优良。
【IPC分类】C09K8/467, C04B24/16
【公开号】CN105131918
【申请号】CN201510251145
【发明人】严思明, 王永吉, 王富辉, 严圣东
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年5月18日