一种新型减阻剂及其制备方法与流程

本申请涉及钻井领域，尤其涉及一种新型减阻剂及其制备方法。

背景技术：

1、减阻剂的发展已经历经三代。第一代减阻剂以木质素为代表，第二代减阻剂以萘系分散剂为代表。前两代减阻剂主要吸附在水泥颗粒外表，以静电斥力作为分散手段，体系具有较高的绝对zeta电位，因而体系分散能力容易受离子特别是高价粒子影响。第三代减阻剂为聚羧酸分散剂，主要是基于立体(体积)分散机理，目前，我国第三代聚羧酸分散剂的研发产品如火如荼，取得了良好的应用效果。

2、近年来，受环保压力，矿山开采受到限制、水泥原料来源广泛导致水泥组分变化较大，使油井水泥批次之间、个别水泥同批次内不同包装、极端的甚至同包装袋内水泥之间呈现出较大差异。同时，受水泥工艺改进的影响，水泥细度减小，触变性增强。水泥成分的变化和触变性增强对外加剂的研发应用产生了极为不利的影响。减阻剂行业标准《sy/t5504.3-2018油井水泥外加剂评价方法第3部分：减阻剂》要求85℃下流性指数n≥0.5、稠度系数k≤0.7pa.sn，以部分批次水泥按照行业标准进行流变实验后，发现现有减阻剂基本无法满足行标要求(如表1所示)，分散效果较好的梳型聚羧酸减阻剂也无法满足。水泥浆无法有效分散会导致施工过程中泵压升高、摩阻增大压破低压层风险大幅增加，严重影响施工安全，亟需开发强分散性能减阻剂。

3、表1加有不同减阻剂的水泥浆85℃下的流变性能

4、

5、

6、水泥浆配方：g级水泥792g+水349g+减阻剂10.5g。

技术实现思路

1、本申请提供一种新型减阻剂及其制备方法，能够解决现有减阻剂无法有效分散工艺改进后水泥高触变的问题。

2、本申请采用了下列技术方案：

3、本申请提供了一种新型减阻剂，以水为溶剂，以过硫酸铵为引发剂，以顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸十八酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和烯丙基聚乙二醇为单体共聚得到新型减阻剂。

4、进一步地，顺丁烯二酸酐的投料量为单体总投料量的3～15wt％。甲基丙烯酸十八酯的投料量为单体总投料量的2～20wt％。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的投料量为单体总投料量的10～60wt％。烯丙基聚乙二醇的投料量为单体总投料量的30～70wt％。

5、进一步地，顺丁烯二酸酐的投料量为单体总投料量的5～10wt％。甲基丙烯酸十八酯的投料量为单体总投料量的5～10wt％。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的投料量为单体总投料量的30～50wt％。烯丙基聚乙二醇的投料量为单体总投料量的40～60wt％。

6、进一步地，烯丙基聚乙二醇的重均分子量为2000～3000。

7、进一步地，过硫酸铵的投料量为单体总投料量的0.1～1wt％。

8、进一步地，过硫酸铵的投料量为单体总投料量的0.4～0.5wt％。

9、进一步地，单体总浓度为15～30wt％。

10、本申请还提供了一种上述减阻剂的制备方法，包括以下步骤：向反应瓶中加入水，并加入甲基丙烯酸十八酯、顺丁烯二酸酐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和烯丙基聚乙二醇，搅拌至完全溶解，调节ph至4-9，将反应瓶置于恒温水浴中，而后将水浴温度升至55～85℃，然后向反应瓶中加入过硫酸铵，反应2-6h，得到新型减阻剂。

11、进一步地，调节ph至6-8。

12、进一步地，采用氢氧化钠调节ph。

13、与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

14、1、本申请的减阻剂同时具备亲水侧链与疏水侧链。减阻剂借助疏水侧链的疏水缔合作用形成立体交联网络结构。立体交联网络结构带有亲水侧链，较单纯梳型结构对水泥的分散性更强，锚固能力更佳，分散能力大幅提高。

15、2、本申请的减阻剂含有大量-so3h等抗盐单体，减阻剂具有极强的抗盐性，可应用于盐水、海水配浆体系。

16、3、本申请的减阻剂不破坏强度、弱缓凝。

17、4、本申请的减阻剂原料易得，成本低廉，合成简单，产率高，使用安全，储存方便，应用条件温和，且单体转化率高，产品后处理简单，适于工业化生产。

技术特征：

1.一种新型减阻剂，其特征在于，以水为溶剂，以过硫酸铵为引发剂，以顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸十八酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和烯丙基聚乙二醇为单体共聚得到新型减阻剂。

2.如权利要求1所述的新型减阻剂，其特征在于，

3.如权利要求1所述的新型减阻剂，其特征在于，

4.如权利要求1所述的新型减阻剂，其特征在于，

5.如权利要求1所述的新型减阻剂，其特征在于，

6.如权利要求1所述的新型减阻剂，其特征在于，

7.如权利要求1所述的新型减阻剂，其特征在于，

8.一种权利要求1-7任一所述的新型减阻剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种新型减阻剂及其制备方法。以水为溶剂，以过硫酸铵为引发剂，以顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸十八酯、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸和烯丙基聚乙二醇为单体共聚得到新型减阻剂。本申请的减阻剂同时具备亲水侧链与疏水侧链。减阻剂借助疏水侧链的疏水缔合作用形成立体交联网络结构。立体交联网络结构带有亲水侧链，较单纯梳型结构对水泥的分散性更强，锚固能力更佳，分散能力大幅提高。本申请的减阻剂含有大量‑SO3H等抗盐单体，减阻剂具有极强的抗盐性，可应用于盐水、海水配浆体系。本申请的减阻剂不破坏强度、弱缓凝。

技术研发人员：辛海鹏,杨昆鹏,王建瑶,敖康伟,涂思琦,张天意,邹双,曾建国,赵宝辉,邹建龙,李岩阁,席方柱,穆红燕
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15