一种油井水泥用粉体降失水剂及其制备方法与流程

本申请涉及钻井领域，尤其涉及一种油井水泥用粉体降失水剂及其制备方法。

背景技术：

1、固井工程注水泥是在地面上将固井水泥浆通过管柱注入到井眼与套管柱之间的环形空间的过程。水泥将套管柱与井壁岩石牢固的固结在一起，可以将油、气、水层及复杂层位封固起来以利于进一步的钻进和开采。由于地层具有多孔性，具有较强的渗透性能，固井施工过程中，水泥浆液相在井下高压下可能发生“渗滤”进入地层，使水泥浆中液相减少，导致水泥浆流动性变差和稠化时间变短，泵送过程中阻力增大，出现憋漏地层和水泥浆提前凝固，引起严重的工程事故。

2、通常水泥浆中加入油井水泥降失水剂控制水泥浆失水量，防止水泥浆发生“渗滤”现象，保证施工质量和安全。油井水泥降失水剂有液体和粉体产品两类，其中液体类降失水剂因粘度高，现场使用工作量大，另外冬季作业，粘度更高，严重时可能结冰，使用不便；而粉体产品可以直接和油井水泥及其他粉体外加剂进行混拌，大大降低储运成本和现场工人劳动强度，降失水剂粉体化已经成为趋势。目前粉体产品主要有交联聚乙烯醇类和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物类。聚乙烯醇类降失水剂主要采用聚乙烯醇与硼砂、有机锆等交联剂形成微交联型聚合物，在高压作用下在滤失地层表面形成致密聚合物膜，降低渗透率，控制水泥浆失水，但此类降失水剂耐温性能较差，一般在100℃左右，且耐盐能力较低，一般5％左右，而其具有加量小和成本低的优势。而2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物类具有耐温性能好，一般达到200℃，耐盐能力的达到饱和盐水，但此类粉体降失水剂生产难度较大，通常是做成粘稠液体产品，进行涂膜高温干燥或冷冻干燥等工艺。由于产品粘度较高，聚合物浓度受到限制，粘度过高无法涂膜，因此生产工艺能耗高，效率低。

技术实现思路

1、本申请提供一种油井水泥用粉体降失水剂及其制备方法，能够具有优异的降失水性能和抗盐能力。

2、本申请采用了下列技术方案：

3、本申请提供了一种油井水泥用粉体降失水剂，以去离子水为溶剂，以过硫酸铵和硫酸亚铁为引发剂，以氢氧化钠为ph值调节剂，令包括2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、丙烯酰胺类单体、乙烯基吡咯烷酮、不饱和羧酸单体、3-巯基丙酸甲酯、乙二胺四乙酸二钠盐的反应料进行聚合反应得到油井水泥用粉体降失水剂。

4、进一步地，去离子水100～130重量份。

5、进一步地，过硫酸铵0.1～0.2重量份，硫酸亚铁0.2～0.4重量份。

6、进一步地，氢氧化钠20～28重量份。

7、进一步地，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸100重量份，烯丙基聚乙二醇2～5重量份，丙烯酰胺类单体20～50重量份，乙烯基吡咯烷酮0～20重量份，不饱和羧酸单体5～10重量份，3-巯基丙酸甲酯0.1～0.5重量份，乙二胺四乙酸二钠盐0.05～0.10重量份。

8、进一步地，反应料还包括聚乙烯醇。

9、进一步地，聚乙烯醇包括聚乙烯醇pva1788、聚乙烯醇pva1799、聚乙烯醇pva2099中的至少一种。

10、进一步地，聚乙烯醇15～20重量份。

11、本申请提供了一种上述油井水泥用粉体降失水剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备方法：

12、(1)分别配制过硫酸铵水溶液和硫酸亚铁水溶液，密封备用。

13、(2)向反应釜中加入反应料和溶剂，吹氮气鼓泡搅拌溶解后，用氢氧化钠调节ph值，ph值调至7，通氮气除氧气，加入步骤(1)得到的硫酸铵水溶液和硫酸亚铁水溶液，继续通氮气至体系变粘稠，停止通氮气，聚合反应8h后，聚合结束。

14、(3)取出步骤(2)得到的聚合物水凝胶，经造粒机造粒，在干燥机中干燥，粉碎，过振动筛后，得到油井水泥用粉体降失水剂。

15、进一步地，步骤(1)中，硫酸铵水溶液的浓度为10％，硫酸亚铁水溶液的浓度为10％。

16、进一步地，步骤(2)中，调节ph值的过程中，控制体系温度在35～40℃。

17、进一步地，步骤(2)中，ph值调至7后，先将温度降至5～10℃，再通氮气除氧气。

18、进一步地，步骤(3)中，在流化床干燥机中140～150℃下干燥。

19、进一步地，步骤(3)中，过30目振动筛。

20、与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

21、(1)本申请的一种油井水泥用粉体降失水剂组成中烯丙基聚乙二醇长侧链单体，与原料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中磺酸功能基团共同作用，提高油井水泥降失水剂抗盐能力，防止高盐浓度条件下作用失效。

22、(2)本申请的一种油井水泥用粉体降失水剂组成中聚乙烯醇在高温干燥过程中发生羟基间脱水产生微交联结构，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中磺酸共聚物形成互穿聚合物网络结构，使产品具有两类降失水剂优势，具有加量小，抗盐能力强优势。

23、(3)本申请的一种油井水泥用粉体降失水剂制备方法中，采用低温氧化还原高浓度聚合工艺，聚合得到的聚合物高浓度水凝胶可以造粒使用流化床干燥机进行干燥，具有节能环保和效率高的优势。

技术特征：

1.一种油井水泥用粉体降失水剂，其特征在于，以去离子水为溶剂，以过硫酸铵和硫酸亚铁为引发剂，以氢氧化钠为ph值调节剂，令包括2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、丙烯酰胺类单体、乙烯基吡咯烷酮、不饱和羧酸单体、3-巯基丙酸甲酯、乙二胺四乙酸二钠盐的反应料进行聚合反应得到油井水泥用粉体降失水剂。

2.如权利要求1所述的一种油井水泥用粉体降失水剂，其特征在于，

3.如权利要求1或2所述的一种油井水泥用粉体降失水剂，其特征在于，

4.如权利要求3所述的一种油井水泥用粉体降失水剂，其特征在于，

5.一种如权利要求1-4任一所述的油井水泥用粉体降失水剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备方法：

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

10.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

技术总结本申请公开了一种油井水泥用粉体降失水剂及其制备方法，以去离子水为溶剂，以过硫酸铵和硫酸亚铁为引发剂，以氢氧化钠为pH值调节剂，令包括2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、烯丙基聚乙二醇、丙烯酰胺类单体、乙烯基吡咯烷酮、不饱和羧酸单体、3‑巯基丙酸甲酯、乙二胺四乙酸二钠盐的反应料进行聚合反应得到油井水泥用粉体降失水剂。本申请的油井水泥用粉体降失水剂具有优异的降失水性能和抗盐能力。技术研发人员：赵宝辉,董子越,侯薇,敖康伟,邹建龙,邹双,涂思琦,李英杰,石凌龙,夏元博,孙富全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：2024/6/26