專利名稱：一種用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種分散劑，特別是用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，本發明還涉及所述用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑的制備方法。
背景技術：
固井作業的主要目的是頂替裸眼井段泥漿，并使水泥漿與套管和地層膠結良好。 頂替效率隨排量增大而提高，但在高排量下頂替可能壓漏地層。水泥漿內加入分散劑(也稱減阻劑)可改善其流動性能，被分散的水泥漿具有較低的粘度，可在較低泵壓下達到紊流，以減少井漏。固井水泥漿是水泥-水-外加劑相互作用的復雜體系，其中外加劑主要包括分散劑、促凝或緩凝劑、降失水劑。分散劑對水泥漿的流動度的改善作用會受到其它外加劑及水泥礦物的影響。目前，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸單體(AMPQ為主單體的共聚物，由于抗鹽、抗溫及降失水效果好等，被廣泛用作油田固井降失水劑，并以此形成聚合物水泥漿體系。US 4557763號專利公開了在固井常用的木質素磺酸鹽(CLS)、萘系磺酸鹽(PNS)、 丙酮甲醛縮合物(AFS)、低分子羧酸(如檸檬酸)、羥基聚多糖等油井水泥分散劑中，與 AMPS為降失水劑的水泥漿配合使用的常為AFS分散劑。然而，在水泥漿配方設計中發現， AFS分散劑調節水泥漿流動度的作用不明顯，且加量過多時往往使水泥漿失水量增大。另外，CN 101234866A號專利公開了一種混凝土用聚羧酸類減水劑(在油田固井中稱為分散劑)的制備方法，其采用聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯(MPEG-MA)與α -甲基丙烯酸或丙烯酸等含羧基的單體進行共聚反應生成聚羧酸類減水劑。該聚羧酸類減水劑還可采用烯丙基聚乙二醇(APEG)與馬來酸或丙烯酸等含羧基的單體共聚而成(聚羧酸減水劑官能團及分子結構影響水泥初期水化漿體溫升的研究，硅酸鹽學報，2008,27 ) 415-419)。聚羧酸類減水劑是一類以聚氧乙烯基為側鏈、以羧基為錨固基團的梳狀水溶性表面活性劑，目前在混凝土中已得到了廣泛應用。但該類減水劑用作油田固井分散劑的報道較少，特別是對于以AMPS為降失水劑的固井水泥漿中的應用還未見報道。并且，研究發現這些混凝土用聚羧酸減水劑存在較大的緩凝作用，如果將其直接應用于聚合物水泥漿體系中，由于其緩凝作用將使水泥漿泵送時間較難調節，而如果加入促凝劑又往往會使水泥漿性能變差或使水泥漿體系過于復雜。因此，有必要提供一種性能較好的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑及其制備方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑。本發明的另一目的是提供一種用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑的制備方法。本發明涉及一種用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其特征在于，它是通過下述步驟制備的a.將總重量為20 40份的以下三種物質，即聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、 α-甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1 0.05 0.3 0. 1 0. 4的重量比混合，并用10 20重量份的水溶解，然后加入占所述三種物質的總重量的0. 2 1. 6%的巰基類鏈轉移劑來制得料A ；b.將占所述三種物質的總重量的0. 5 4%的過硫酸鹽類引發劑用10 20重量份的水溶解以制得料B;c.在反應釜的溫度為88°C 92°C時，向所述反應釜中同時滴加所述料A和所述料 B以進行聚合反應，所述聚合反應的溫度控制在88°C 92°C，反應時間控制在3 5小時；d.所述聚合反應結束后，將反應生成物的PH值調節為5 6，出料即得所述分散劑。優選地，其中所述三種物質的總重量為30份，重量比為1 0. 1 0.2，巰基類鏈轉移劑占所述三種物質的總重量的0. 8%，過硫酸鹽類引發劑占所述三種物質的總重量的 2%。并且其中巰基類鏈轉移劑包括巰基乙醇、巰基乙酸、巰基丙酸，優選為巰基乙醇。過硫酸鹽類引發劑優選為過硫酸銨。聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯的分子量為1000以上，優選為 2000。本發明還涉及一種用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑的制備方法，其特征在于，它包括下述步驟a.將總重量為20 40份的以下三種物質，即聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、 α-甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1 0.05 0.3 0. 1 0. 4的重量比混合，并用10 20重量份的水溶解，然后加入占所述三種物質的總重量的0. 2 1. 6%的巰基類鏈轉移劑來制得料A ；b.將占所述三種物質的總重量的0. 5 4%的過硫酸鹽類引發劑用10 20重量份的水溶解以制得料B;c.在反應釜的溫度為88°C 92°C時，向所述反應釜中同時滴加所述料A和所述料 B以進行聚合反應，所述聚合反應的溫度控制在88°C 92°C，反應時間控制在3 5小時；d.所述聚合反應結束后，將反應生成物的PH值調節為5 6，出料即得所述分散劑。優選地，其中在步驟c中，所述聚合反應的溫度控制在90°C，料A的滴加時間為3 小時，料B的滴加時間為3. 5小時。其中用于溶解所述三種物質或過硫酸鹽類引發劑的水為去離子水。其中反應釜的釜底用水量為40重量份。聚合反應結束后，保溫1小時，當反應釜的溫度降至55 65°C時，用堿液將反應生成物的PH值調節為5 6，堿液可選用堿金屬氫氧化物溶液。本發明的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑在聚合物水泥漿中具有良好的性能，特別是在以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其他單體的水溶性共聚物為降失水劑的水泥漿中具有良好的性能。具體而言，本發明用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑的分散性能良好。相對于醛酮縮合物類分散劑，本發明的分散劑在以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸為降失水劑的水泥漿中具有較好的適用性，且在以海水配漿和摻有微硅粉的水泥漿中同樣具有較好的適用性，并且適于配制高密度水泥漿。另外，由于本發明的分散劑采用了側鏈分子量大的聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯，并引入了磺酸基單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，從而改善了聚羧酸類分散劑存在的緩凝作用。性能評價下面對下述實施例中制得的分散劑F45L進行性能評價。水泥漿件能評價對本發明制備的分散劑F45L，按照API RPlOB《油井水泥試驗推薦做法》第22版 1997的規定進行測試。水泥選擇API G級水泥(由四川嘉華企業股份有限公司生產)，配漿水為自來水，降失水劑選擇G84L(AMPS共聚物類降失水劑，由天津中海油服化學公司生產)，緩凝劑選擇CH40L (含羧酸聚合物類緩凝劑，由河南衛輝化工有限公司生產)，消泡劑選擇)(601L (醇醚類消泡劑，由天津中海油服化學公司生產)。依照表1中的配方，配制水泥漿A、B、C、D、E、F、G。其中水泥漿A未添加分散劑，水泥漿B、C、D添加醛酮縮合物類分散劑 (F40L)，水泥漿E、F、G添加本發明制備的分散劑F45L。各水泥漿的性能評價結果見表1。 從表1中可以發現，本發明制備的分散劑F45L在以AMPS為降失水劑的水泥漿中具有較好的適用性。表1 1. 95S. G水泥漿配方及性能評價
權利要求
1.一種用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其特征在于，它是通過下述步驟制備的a.將總重量為20 40份的以下三種物質，即聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、α-甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1 0.05 0.3 0. 1 0.4的重量比混合，并用10 20重量份的水溶解，然后加入占所述三種物質的總重量的0. 2 1. 6%的巰基類鏈轉移劑來制得料A ；b.將占所述三種物質的總重量的0.5 4%的過硫酸鹽類引發劑用10 20重量份的水溶解以制得料B;c.在反應釜的溫度為88°C 92°C時，向所述反應釜中同時滴加所述料A和所述料B以進行聚合反應，所述聚合反應的溫度控制在88°C 92°C，反應時間控制在3 5小時；d.所述聚合反應結束后，將反應生成物的PH值調節為5 6，出料即得所述分散劑。
2.如權利要求1所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其中所述三種物質的重量比為1 0. 1 0.2，所述巰基類鏈轉移劑占所述三種物質的總重量的0.8%，所述過硫酸鹽類引發劑占所述三種物質的總重量的2%。
3.如權利要求1所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其中所述三種物質的總重量為30份。
4.如權利要求1所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其中所述巰基類鏈轉移劑包括巰基乙醇、巰基乙酸、巰基丙酸。
5.如權利要求1所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其中所述過硫酸鹽類引發劑為過硫酸銨。
6.如權利要求1所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其中所述聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯的分子量為1000以上。
7.如權利要求6所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其中所述聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯的分子量為2000。
8.如權利要求1所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其中所述料A的滴加時間為3小時，所述料B的滴加時間為3. 5小時。
9.如權利要求1所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其中所述聚合反應的溫度控制在90°C。
10.權利要求1-9中任一項所述的用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑的制備方法， 其特征在于，它包括下述步驟a.將總重量為20 40份的以下三種物質，即聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、α-甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1 0.05 0.3 0.1 0.4的重量比混合，并用10 20重量份的水溶解，然后加入占所述三種物質的總重量的0. 2 1. 6%的巰基類鏈轉移劑來制得料A ；b.將占所述三種物質的總重量的0.5 4%的過硫酸鹽類引發劑用10 20重量份的水溶解以制得料B;c.在反應釜的溫度為88°C 92°C時，向所述反應釜中同時滴加所述料A和所述料B以進行聚合反應，所述聚合反應的溫度控制在88°C 92°C，反應時間控制在3 5小時；d.所述聚合反應結束后，將反應生成物的PH值調節為5 6，出料即得所述分散劑。
全文摘要
本發明涉及一種用于油田固井聚合物水泥漿的分散劑，其通過下述步驟制備a.將總重量為20～40份的以下三種物質，即聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯、α-甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1∶0.05～0.3∶0.1～0.4的重量比混合，并用10～20重量份的水溶解，然后加入占所述三種物質的總重量的0.2～1.6％的巰基類鏈轉移劑來制得料A；b.將占所述三種物質的總重量的0.5～4％的過硫酸鹽類引發劑用10～20重量份的水溶解以制得料B；c.在反應釜的溫度為88℃～92℃時，向所述反應釜中同時滴加所述料A和所述料B以進行聚合反應，所述聚合反應的溫度控制在88℃～92℃，反應時間控制在3～5小時；d.所述聚合反應結束后，將反應生成物的pH值調節為5～6，出料即得所述分散劑。本發明還涉及上述分散劑的制備方法。
文檔編號C08F220/58GK102225988SQ201110071969
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者馮克滿, 劉克清, 張 浩, 符軍放, 邱匯洋, 陳凡斌 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司