本發(fā)明涉及水泥漿附加劑，是一種抗高溫水泥漿防竄增韌劑及制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著油氣勘探開發(fā)逐漸向深井、超深井發(fā)展，井內(nèi)溫度升高，壓力增大。固井用純油井水泥制成的水泥石屬于脆性材料，抗拉和抗折強(qiáng)度都比較低，在較低的拉伸變形下，水泥石產(chǎn)生微裂紋。繼而當(dāng)外加載荷持續(xù)增大到特定值時(shí)，水泥石上的微裂紋也將迅速擴(kuò)展為宏觀裂縫，裂紋嚴(yán)重時(shí)還可能造成水泥環(huán)失去對(duì)油氣井的密封作用，繼而導(dǎo)致油氣層段竄槽，嚴(yán)重影響了油井射孔后的開發(fā)和改造挖潛。

2、因此,改善油井水泥石力學(xué)性能，降低水泥石的脆性，賦予油井水泥石良好的韌性以增加其力學(xué)形變能力，提高水泥環(huán)的抗沖擊破碎性能，并同時(shí)降低水泥環(huán)在受到?jīng)_擊力作用時(shí)由于應(yīng)力集中而造成的水泥環(huán)破裂傷害程度，對(duì)于油氣井開采壽命的延長(zhǎng)及采收率的提高有著十分重要的作用。

3、目前，常用的油井水泥增韌劑品類繁多，性能各不相同。amps類共聚物憑借其優(yōu)異的耐熱和耐鹽性能成為國(guó)內(nèi)外聚合物型增韌劑合成的熱點(diǎn)。但國(guó)內(nèi)少有適用180℃高溫的油井水泥增韌劑產(chǎn)品，國(guó)外產(chǎn)品成本高難以控制，國(guó)內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)品在120℃至180℃范圍下性能不穩(wěn)定，固井質(zhì)量難以控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種抗高溫水泥漿防竄增韌劑及制備方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有油井水泥增韌劑存在抗高溫性能差的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的：一種抗高溫水泥漿防竄增韌劑，原料包括質(zhì)量比為（30至40）:20:（20至40）:（10至25）的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、苯乙烯(st)、丙烯酸丁酯(ba)和衣康酸(ia)，按下述方法得到：

3、s1，將所需量的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)和衣康酸(ia)溶于所需量的水中，得到混合液a，調(diào)節(jié)混合液a的ph值；

4、s2，將所需量的苯乙烯（st）和丙烯酸丁酯（ba）混合后，得到混合液b；

5、s3，向所需量的無水乙醇中加入一部分混合液a與一部分混合液b混合后，得到混合液c；

6、s4，在氮?dú)夥諊?，向混合液c中加入所需量的引發(fā)劑、余量的混合液a和余量的混合液b攪拌并進(jìn)行反應(yīng)后，得到抗高溫水泥漿防竄增韌劑。

7、下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

8、上述步驟s1中，用濃度為30%至40%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液的ph值為6至7。

9、上述步驟s1中，水的添加量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)和衣康酸(ia)單體重量的5倍至8倍。

10、上述步驟s2中，無水乙醇的添加量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、苯乙烯(st)、丙烯酸丁酯(ba)和衣康酸(ia)單體總重量的10%至15%。

11、上述步驟s2中，一部分混合液a是混合液a重量為20%至25%，一部分混合液b是混合液b重量為20%至25%。

12、上述步驟s4中，引發(fā)劑為偶氮二異丁咪鹽酸鹽或過硫酸鉀。

13、上述步驟s4中，引發(fā)劑的添加量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、苯乙烯(st)、丙烯酸丁酯(ba)和衣康酸(ia)單體總重量的0.5%至0.6%。

14、上述步驟s4中，反應(yīng)溫度為50℃至60℃，反應(yīng)時(shí)間為5h至6h，攪拌轉(zhuǎn)速為180r/min至400r/min。

15、本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的：一種抗高溫水泥漿防竄增韌劑，原料包括質(zhì)量比為（30至40）:20:（20至40）:（10至25）的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、苯乙烯(st)、丙烯酸丁酯(ba)和衣康酸(ia)，按下述方法進(jìn)行：

16、s1，將所需量的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)和衣康酸(ia)溶于所需量的水中，得到混合液a，調(diào)節(jié)混合液a的ph值；

17、s2，將所需量的苯乙烯（st）和丙烯酸丁酯（ba）混合后，得到混合液b；

18、s3，向所需量的無水乙醇中加入一部分混合液a與一部分混合液b混合后，得到混合液c；

19、s4，在氮?dú)夥諊拢蚧旌弦篶中加入所需量的引發(fā)劑、余量的混合液a和余量的混合液b攪拌并進(jìn)行反應(yīng)后，得到抗高溫水泥漿防竄增韌劑。

20、本發(fā)明抗高溫水泥漿防竄增韌劑在180℃高溫下性能穩(wěn)定，這主要得益于聚合物分子主鏈為-c-c-結(jié)構(gòu)，引入了剛性側(cè)基苯環(huán)（苯乙烯），分子鏈上帶有吸附能力強(qiáng)的酰胺基團(tuán)和抗溫能力強(qiáng)的極性基團(tuán)磺酸基團(tuán)（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸），且含有一定的水化基團(tuán)羧基（丙烯酸丁酯和衣康酸），使得本發(fā)明抗高溫水泥漿防竄增韌劑在高溫下性能穩(wěn)定。將本發(fā)明抗高溫水泥漿防竄增韌劑按重量比3%至5%加至油田固井水泥漿中，養(yǎng)護(hù)得到水泥石在高溫下滲透率較低，抗折強(qiáng)度較高，起到較好的固井效果。

技術(shù)特征：

1.一種抗高溫水泥漿防竄增韌劑，其特征在于原料包括質(zhì)量比為30至40:20:20至40:10至25的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯和衣康酸，按下述方法得到：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫水泥漿防竄增韌劑，其特征在于步驟s1中，用濃度為30%至40%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液的ph值為6至7。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗高溫水泥漿防竄增韌劑，其特征在于步驟s1中，水的添加量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和衣康酸重量的5倍至8倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的抗高溫水泥漿防竄增韌劑，其特征在于步驟s2中，無水乙醇的添加量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯和衣康酸單體總重量的10%至15%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的抗高溫水泥漿防竄增韌劑，其特征在于步驟s2中，一部分混合液a是混合液a重量為20%至25%，一部分混合液b是混合液b重量為20%至25%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的抗高溫水泥漿防竄增韌劑，其特征在于步驟s4中，引發(fā)劑為偶氮二異丁咪鹽酸鹽或過硫酸鉀。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的抗高溫水泥漿防竄增韌劑，其特征在于步驟s4中，引發(fā)劑的添加量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯和衣康酸單體總重量的0.5%至0.6%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的抗高溫水泥漿防竄增韌劑，其特征在于步驟s4中，反應(yīng)溫度為50℃至60℃，反應(yīng)時(shí)間為5h至6h，攪拌轉(zhuǎn)速為180r/min至400r/min。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的抗高溫水泥漿防竄增韌劑的制備方法，其特征在于原料包括質(zhì)量比為30至40:20:20至40:10至25的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯和衣康酸，按下述方法進(jìn)行：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及水泥漿附加劑技術(shù)領(lǐng)域，是一種抗高溫水泥漿防竄增韌劑及制備方法，前者原料包括2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯和衣康酸。本發(fā)明抗高溫水泥漿防竄增韌劑在180℃高溫下性能穩(wěn)定，這主要得益于聚合物分子主鏈為?C?C?結(jié)構(gòu)，引入了剛性側(cè)基苯環(huán)，分子鏈上帶有吸附能力強(qiáng)的酰胺基團(tuán)，抗溫能力強(qiáng)的極性基團(tuán)磺酸基團(tuán)，且含有一定的水化基團(tuán)羧基，使得本發(fā)明抗高溫水泥漿防竄增韌劑在高溫下性能穩(wěn)定。將本發(fā)明抗高溫水泥漿防竄增韌劑按重量比3%至5%加至油田固井水泥漿中，養(yǎng)護(hù)得到水泥石在高溫下滲透率較低，抗折強(qiáng)度較高，起到較好的固井效果。

技術(shù)研發(fā)人員：陳杰,唐雷,劉洪濤,秦曦,劉健,張新文,孟瀅,郭旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15