一种油井水泥用热塑性弹性材料的制备方法与流程

文档序号:34143409发布日期:2023-05-13 13:43阅读:22来源:国知局

本发明属于油气井固井,尤其涉及一种油井水泥用热塑性弹性材料的制备方法。


背景技术:

1、固井工程是为了加固井壁,保证继续钻进,封隔油、气和水层,保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理的油气生产,为此下入优质钢管,并在井筒与钢管间的环空充填水泥的作业。近年来随页岩气井的大力开发,页岩气井、储气库井日益增多,对固井水泥浆体系的弹韧性提出了更高的要求。

2、目前常用的水泥浆增韧材料主要有胶乳、纤维和橡胶,均存在一定缺陷,如胶乳体系加量敏感、易絮凝,橡胶为疏水材料,易出现悬浮稳定问题。热塑性弹性材料被称为第三代橡胶,具有优异的高温可塑性和一定的热膨胀性,是改善水泥石弹韧性的理想材料,但因其疏水性不能直接用于水泥浆体系中。

3、因此,研发一种以热塑性弹性材料为基础的油井水泥用增韧材料,在水泥浆泵送过程不聚集、悬浮稳定,水泥石固化后均匀分散,进而改善水泥石高温下的弹韧性,在页岩气井后期压裂、储气库井反复高压注气过程中,保证水泥环完整性实现长效密封,是十分必要的。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种油井水泥用热塑性弹性材料的制备方法,本发明提供的方法制备的油井水泥用热塑性弹性材料具有较好的性能。

2、本发明提供了一种油井水泥用热塑性弹性材料的制备方法,包括:

3、将可反应型溶剂和油溶性引发剂进行第一混合,得到混合液;

4、将水溶性单体溶解于水中调节ph值,得到溶解液;

5、将所述溶解液、混合液和热塑性弹性材料进行第二混合,得到混合物;

6、将水溶性引发剂和所述混合物进行第三混合后反应,得到油井水泥用热塑性弹性材料。

7、优选的,所述可反应型溶剂选自3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷(a-172)中的一种或几种。

8、优选的,所述油溶性引发剂选自偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的一种或几种。

9、优选的,所述可反应型溶剂和油溶性引发剂的质量比为(100~200):(0.5~1.5)。

10、优选的,所述水溶性单体选自丙烯酸、衣康酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或几种。

11、优选的,所述水溶性引发剂选自过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或几种。

12、优选的,所述溶解的温度为50~70℃。

13、优选的,所述调节ph值采用ph调节剂进行调节;

14、所述ph调节剂选自氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。

15、优选的,所述可反应型溶剂和水性引发剂的质量比为(100~200):(0.1~1)。

16、优选的,所述热塑性弹性体材料选自聚酯类和聚氨酯类热塑性弹性材料中的一种或几种。

17、本发明将热塑性弹性材料进行改性引入到油气井固井中,降低水泥石弹韧性,保证井筒完整性,实现长效密封。本发明提供了一种油井水泥用核壳结构的热塑性弹性材料tka,以热塑性弹性材料(tpe)为核,加入到可反应型溶剂与水溶性单体的混合溶液中引发聚合,通过化学键作用在表面形成亲水性壳体,使其在亲水的同时保留自身力学性能,改善水泥石力学性能。较吸附方式改性的热塑性橡胶等油井水泥用增韧材料,tka亲水壳体表面的亲水基团水化能力更强,在水泥浆中的分散性更好,不会出现漂浮、沉降等现象;同时化学键连接的亲水基团热稳定性更强,能够应用于更高的固井施工温度;tka能够均匀分散在水泥浆中,可用在大温差、长井段固井施工中,改善水泥石硬脆性,增强水泥石弹韧性,满足后期开采和分段压裂对水泥石力学性能的需求,保证油气井长期稳定开发。本发明无需特殊生产设备,反应条件简单,适合规模生产。



技术特征:

1.一种油井水泥用热塑性弹性材料的制备方法,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述可反应型溶剂选自3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷(a-172)中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述油溶性引发剂选自偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述可反应型溶剂和油溶性引发剂的质量比为(100~200):(0.5~1.5)。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述水溶性单体选自丙烯酸、衣康酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述水溶性引发剂选自过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述溶解的温度为50~70℃。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述调节ph值采用ph调节剂进行调节;

9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述可反应型溶剂和水性引发剂的质量比为(100~200):(0.1~1)。

10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述热塑性弹性体材料选自聚酯类和聚氨酯类热塑性弹性材料中的一种或几种。


技术总结
本发明提供了一种油井水泥用热塑性弹性材料的制备方法,包括:将可反应型溶剂和油溶性引发剂进行第一混合,得到混合液;将水溶性单体溶解于水中调节pH值,得到溶解液;将所述溶解液、混合液和热塑性弹性材料进行第二混合,得到混合物;将水溶性引发剂和所述混合物进行第三混合后反应,得到油井水泥用热塑性弹性材料。本发明提供了一种油井水泥用核壳结构的热塑性弹性材料TKA,以热塑性弹性材料(TPE)为核,加入到可反应型溶剂与水溶性单体的混合溶液中引发聚合,通过化学键作用在表面形成亲水性壳体,使其在亲水的同时保留自身力学性能,改善水泥石力学性能。本发明无需特殊生产设备,反应条件简单,适合规模生产。

技术研发人员:郑志军,李晓岚,郭鹏,杨朝光,李艳,马小龙
受保护的技术使用者:中石化石油工程技术服务有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/12
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