專利名稱：：一種油井水泥高溫緩凝劑的制作方法
技術領域：
：本發明涉及油田完井技術固井領域所用的水泥外加劑，屬于高溫緩凝劑。
背景技術：
：本發明所述的高溫緩凝劑是用于油氣井完井領域注水泥作業的水泥外加劑。注水泥作業的目的主要是阻止地層流體相互竄流，封隔嚴重漏失層或其他坍塌等復雜地層，形成膠結支撐套管，此外，也可以防止地下流體對套管的腐蝕。稠化時間是注水泥作業的重要指標之一。適當的稠化時間可以保證水泥漿在泵送頂替過程中一直保持液體可泵狀態，避免水泥漿在泵送過程中發生橋堵，保證固井施工的安全作業。隨著油田勘探開發技術的不斷深入和鉆井技術的發展，許多油氣井的井深增加，井底溫度增高。隨著溫度的升高，水泥的水化速度也隨之加快，這就要求緩凝劑在高溫下能夠減緩水泥漿的水化速度，延長稠化時間，同時又不會對水泥漿的綜合性能產生影響，保證固井施工充足的時間和良好的固井質量。現在普遍使用的緩凝劑主要有木質素磺酸鹽、糖類化合物、有機磷酸鹽、無機酸等，但這些緩凝劑均存在一定缺陷有的緩凝劑適用溫度范圍窄；有的緩凝劑雖然適用溫度范圍廣，但對水泥漿的失水，漿體穩定性以及強度發展等性能有一定的影響；有的緩凝劑緩凝作用不穩定，其配制水泥漿的稠化時間隨溫度的升高出現非線性的變化，稠化時間不易調控。因此，本發明的高溫緩凝劑解決了這一問題，它的適用溫度范圍廣，緩凝劑配制水泥漿的稠化時間隨溫度的升高呈單調變化，同一溫度條件下稠化時間隨著緩凝劑摻量的增減而增減，稠化時間容易調節，且緩凝劑對水泥漿的失水、漿體穩定性和強度發展等性能沒有影響，可以保證固井施工的安全和質量。
發明內容本發明的目的是提供一種油井水泥高溫緩凝劑，該水泥緩凝劑適用溫度范圍在105200°C;能與多種外加劑體系配伍，具有良好的相容性；對水泥漿的綜合性能沒有影響。本發明的技術方案是一種油井水泥高溫緩凝劑，由1重量份水、0.0050.030重量份羥基羧酸和/或羥基羧酸鹽類、0.005~0.010重量份纖維素衍生物和0.0001-0.0010重量份磺酸鹽組成。水選自淡水或海水；羥基羧酸或羥基羧酸對應鹽類的分子結構中含有HO—C—COO或HO—C一C—COO基團，羥基羧酸選自檸檬酸、葡庚酸、葡萄糖酸、酒石酸，羥基羧酸對應鹽類選自酒石酸鉀鈉、葡庚酸鈉或檸檬酸鉀，羥基羧酸或羥基羧酸對應鹽類中選用一種或兩種;纖維素衍生物是分子結構中含有以下基團的聚合物，纖維素衍生物選自羧甲基羥乙基纖維素或羥乙基纖維素；磺酸鹽為甲醛、丙酮、苯和氨基磺酸鹽共同反應的生成物，其分子結構中含一CH3、—NH2、一QH5和一S03H;具體講磺酸鹽采用的是苯乙烯磺酸5鹽、脂肪酸甲酯磺酸鹽或甲代烯丙基磺酸鹽。因此該外加劑的有益效果是1.適用溫度范圍廣，可達105200°C，能滿足日益發展的鉆井完井工程的需要。2.可適用于各種密度水泥槳體系，與多種外加劑配伍，具有良好的相容性。3.緩凝劑化學性能穩定，對水泥漿失水、漿體穩定性、強度發展等綜合性能沒有影響。4.緩凝劑配制的水泥漿其稠化時間在同一溫度下隨緩凝劑摻量的增加而逐漸增加，隨緩凝劑加量的減少而逐漸縮短；同一摻量緩凝劑配制的水泥漿其稠化時間在不同溫度下隨溫度的增加而逐漸縮短，隨溫度的降低而逐漸增加，具有良好的規律性和可操作性，稠化過渡時間短，稠化時間容易調節。下面對本發明的原理和有益效果作進一步的說明上述羥基羧酸及其鹽類的緩凝作用主要依靠分子中a羥基羧酸基團(HO—C—COO)或|3羥基羧酸基團(HO—C—C—COO)，這些基團對陽離子有很強的螯合作用，可以形成高度穩定的五元環或六元環結構，部分吸附于水泥顆粒表面"毒化"水化產物成核中心阻礙核的生長，達到抑制水化，延長水泥漿稠化時間的作用。檸檬酸、葡庚酸、葡萄糖酸、酒石酸或其對應鹽類均具有這種結構，且這些化合物化學性能穩定，在調整水泥漿稠化時間的同時，不會對水泥漿的性能產生影響。纖維素衍生物分子結構含有的以下基團，可以吸附于水泥顆粒表面抑制水化，延緩水化速度；同時羧甲基羥乙基纖維素或羥乙基纖維素還對水泥漿失水具有一定的控制作用，可以幫助控制水泥漿的失水，滿足固井施工作業的要求，保證良好的固井質量。磺酸鹽為甲醛、丙酮、苯和氨基磺酸鹽共同反應的生成物，其分子結構中含一CH3、一NH2、一C6H5和一S03H，可以保證配制的水泥漿具有良好的流變性能，同時保證水泥槳具有優良的綜合性能。具體實施方式實施例14在500ml燒杯中加入1重量份海水，然后加入葡萄糖酸、酒石酸鉀鈉、羧甲基羥乙基纖維素和苯乙烯磺酸鹽，各組分的加入重量份，如表1所示，在攪拌速度為4000rpm下攪拌60秒，配得油井水泥高溫緩凝劑，該緩凝劑配制的1.90g/cn^水泥漿性能見表1。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>漿體穩定性(g/cm3)0扁0扁0扁0.005稠化時間(min)190305楊410過渡時間(min)5645API失水(ml/30min)3542456024hr強度(MPa)20222224注BWOC為占水泥質量的百分數。實施例58在500ml燒杯中加入1重量份淡水，然后加入檸檬酸、葡庚酸鈉、羥乙基纖維素和脂肪酸甲酯磺酸鹽，各組分的加入重量份，如表2所示，在攪拌速度為4000rpm下攪拌60秒，配得油井水泥高溫緩凝劑，該緩凝劑配制的1.40g/cm3水泥漿性能見表2。表2油井水泥高溫緩凝劑組分及其配制1.40g/cm3水泥漿性能序號5678淡水1111檸檬酸0.0050.0050.0100.010組分葡庚酸鈉0據0.0040扁o扁羥乙基纖維素0.0050.0050.006o扁脂肪酸甲酯磺酸鹽0細50.00050細80.0010緩凝劑加量(BWOC)2.64.04.06.0水泥漿循環溫度rc)105105160200性能壓力(MPa)30606085密度(g/cm3)1.901.90l.卯1.90流動度(cm)23232222漿體穩定性(g/cm3)0豫0.0020扁0.0038稠化時間(min)123305109165過渡時間(min)4554API失水(ml/30min)3030425624hr強度(MPa)20202123實施例912在500ml燒杯中加入1重量淡水，然后加入葡庚酸、檸檬酸鉀、羧甲基羥乙基纖維素和甲代丙烯基磺酸鹽，各組分的加入重量份，如表3所示，在攪拌速度為4000rpm下攪拌60秒，配得油井水泥高溫緩凝劑，該緩凝劑配制的2.30g/cm3水泥漿性能見表3。表3油井水泥高溫緩凝劑組分及其配制2.30g/cm3水泥漿性能序號9101112飽和鹽水1111葡庚酸0細0.0050扁0.020組分檸檬酸鉀00細0.0100.010羧甲基羥乙基纖維素0.0050.0070.0070.010甲代烯丙基磺酸鹽0扁30扁50.00080駕0緩凝劑加量(BWOC)1.52.22.83.1水泥漿循環溫度rc)110150l卯湧性能壓力(MPa)30606085密度(g/cm3)l.卯1.901.90l.卯流動度(cm)23232222漿體穩定性(g/cm3)0麓0麓0,0030.005稠化時間(min)154192297352過渡時間(min)5645<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表1、表2和表3所示的各成分配方及產生的效果可見，該高溫緩凝劑配制的水泥衆與以往高溫固井水泥漿相比，其適用溫度更加寬泛，固井井底循環溫度達到20(TC，靜止溫度可達25(TC，可以滿足日益發展的鉆完井工程的實際需要；該高溫緩凝劑可適用于常規密度、低密度和高密度水泥漿體系，與各種密度水泥漿體系中的外加劑具有良好的配伍性，且緩凝劑化學性能穩定，對水泥漿失水、漿體穩定性、強度發展等綜合性能沒有影響；此外，該高溫緩凝劑在同一溫度下和不同溫度下其摻量均呈單調變化，具有良好的可控性，過渡時間短，稠化時間容易調節。權利要求1、一種油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于由1重量份水、0.005～0.030重量份羥基羧酸和/或羥基羧酸鹽類、0.005～0.010重量份纖維素衍生物和0.0001～0.0010重量份磺酸鹽組成。2、根據權利要求1所述的油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于水選自淡水、海水或飽和鹽水。3、根據權利要求l所述的油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于所述的羥基羧酸或羥基羧酸鹽類，其分子結構中含有HO—C—COO或HO—C—C一COO基團。4、根據權利要求1或3所述的油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于羥基羧酸選自檸檬酸、葡庚酸、葡萄糖酸或酒石酸。5、根據權利要求1或3所述的油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于羥基羧酸鹽選自酒石酸鉀鈉、葡庚酸鈉或檸檬酸鉀。6、根據權利要求l所述的油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于纖維素衍生物是分子結構中含有以下基團的聚合物。OH7、根據權利要求1或6所述的油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于:纖維素衍生物選自羧甲基羥乙基纖維素或羥乙基纖維素。8、根據權利要求1所述的油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于磺酸鹽為甲醛、丙酮、苯和氨基磺酸鹽共同反應的生成物，其分子結構中含一CH3、一NH2、一C6Hs和一S03H。9、根據權利要求l所述的油井水泥高溫緩凝劑，其特征在于磺酸鹽是苯乙烯磺酸鹽、脂肪酸甲酯磺酸鹽或甲代烯丙基磺酸鹽。全文摘要本發明涉及一種油田鉆井完井
技術領域：
所用的油井水泥高溫緩凝劑。其特征在于由1重量份水、0.005～0.030重量份羥基羧酸及其鹽類、0.005～0.010重量份纖維素衍生物和0.0001～0.0010重量份磺酸鹽組成。該高溫緩凝劑適用溫度范圍廣，可應用于各種密度的水泥漿體系，與多種外加劑體系配伍性強，不影響水泥漿性能。用此緩凝劑配制的水泥漿漿體穩定，稠化過渡時間短，稠化時間可調；水泥石抗壓強度發展快，適用于固井工程的需要。文檔編號C09K8/42GK101597487SQ20091008673公開日2009年12月9日申請日期2009年6月26日優先權日2009年6月26日發明者張清玉,王金芬,謝承斌,邢秀萍,高永會申請人:天津中油渤星工程科技有限公司