專利名稱：一種復合型油井水泥降濾失劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合型高效抗溫耐鹽油井水泥降濾失劑的配方。此種降濾失劑是由丙烯酰胺-丙烯酸鹽無規(guī)共聚物與改性天然高分子材料、緩凝劑(檸檬酸)、減阻劑(FDN)按一定比例組成的混合物，它屬于有特定用途的組合物。
在一般情況下，油氣井固井作業(yè)是將水泥與其它外加劑、水混合并且泵入井筒與地層的環(huán)形空間，其主要目的是封堵地層間的流體和支撐套管。注水泥漿作業(yè)的一個主要問題是水泥漿中的自由水會在壓力作用下向地層濾失，水泥漿的高失水會導致水泥脫水，并形成很厚的濾餅，從而引起橋堵，造成施工事故。同時，水泥漿中有高PH值濾液進入地層后會引起水敏性礦物膨脹或引起原油乳化，造成地層傷害。隨著深井、復雜井的出現(xiàn)，靠單一的水泥外加劑很難使水泥漿的綜合性能滿足施工的要求。國內外最常用的辦法就是利用不同外加劑復配產(chǎn)生的協(xié)同作用來改善水泥漿的性能，本發(fā)明就是在這種基礎上產(chǎn)生的。
目前，國內常用的油井水泥降濾失劑單一，其綜合性能欠佳。LW-1是丙烯酰胺-丙烯酸的高溫聚合物，它的聚合方法來源于U.S.2，868，753，使用時必須與HR-A緩凝劑復配。S24系以CMC為主復配以調凝劑、分散劑、填充劑組成的混合物。它們的主要缺點是用量大，不抗鹽、增稠。
從國外的情況來看，多是采用復配的方法來解決固井中的復雜問題。美國常用HEC(羥乙基纖維素)與萘磺酸的縮聚物復配以達到好的效果。HEC體系存在高溫穩(wěn)定性差和增稠的副作用。另一類常用的降濾失劑是聚胺類，它必須與木質素磺酸鹽配合使用才能起作用，其缺點是水泥漿易發(fā)生緩凝和沉降。美國Haliburton公司推薦使用的降濾失劑配方，也包含了四種不同的外加劑，它們是H-10L(降濾失劑)，HR-13L(緩凝劑)，CRF-2L(減阻劑)，D-AIR2(消泡劑)。該配方的主要缺點是用量大、費用高。在U.S4.557，763;U.S.3，132，193;U.S.3，140，269;U.S.4.256，790中提出了多種復配體系，但均以乙烯吡咯烷酮及CMHEC等和萘磺酸鹽相配合，它們同樣有成本高，耐鹽性差等缺陷。
本發(fā)明的目的在于消除一般降濾失劑所存在的副作用，著眼于配方的抗溫性、耐鹽性及良好的流變性，使稠化時間易調節(jié)，抗壓強度不受影響，降低成本，以滿足不同井深的施工要求。
本發(fā)明是以丙烯酰胺-丙烯酸鹽的無規(guī)共聚物為主降濾失劑，輔以改性天然高分子材料(羥乙基改性樹脂膠)進一步控制濾失和析水。體系選用檸檬酸為緩凝劑，調節(jié)水泥漿稠化時間，它能與主、輔降濾失劑很好地配伍。檸檬酸性能緩和，有一定的分散作用，極好的耐鹽性。檸檬酸的協(xié)同作用，可使降濾失體系用于飽和鹽水，擴大了配方的應用范圍。本體系選用β-萘磺酸甲醛縮合物(FDN)作為減阻劑，改善水泥漿流變性能。FDN與主降濾失劑的協(xié)同作用可進一步改善濾餅質量，有利于失水控制。電鏡分析表明FDN與主降濾失劑配伍使用后，明顯地改善了水泥石微觀結構，使抗壓強度大大提高，彌補了主劑的不足。
本發(fā)明的復合型油井水泥降濾失劑是由丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚物(以XS-1表示);羥乙基改性樹脂膠(或羥乙基田菁);檸檬酸;β-萘磺酸甲醛縮合物(以FDN表示)等組分組成。其配比為配方一XS-1羥乙基改性樹脂膠∶檸檬酸∶FDN＝1～1.7∶0.3～0.6∶1～3∶1～1.7∶(重量比)。
配方二XS-1羥乙基田菁∶檸檬酸∶FDN＝1～7∶0.3～0.5∶1～3.5∶1～1.7(重量比)。
本發(fā)明組合物的制備方法是將按配比的各組分溶于水，攪拌升溫至50℃，噴霧干燥即得棕黃色產(chǎn)品，以XS-2表示。
上述配方為基礎配方，在此基礎上根據(jù)需要還可以加入緩凝劑、促凝劑、低比重材料、石英砂等。
本發(fā)明的XS體系的主要特點是1、耐高溫性能好，能在90～115℃范圍內達到優(yōu)良的降濾失效果。
2、抗鹽性能優(yōu)異，可用于飽和鹽水中使用，有利于鹽層的固井作業(yè)。
3、水泥漿流動性好，高溫下流變參數(shù)更佳。
4、配方體系對水泥石的強度無不良影響。
實施例1，按下述比例制得產(chǎn)品簡稱3L。
XS-1∶羥乙基改性樹脂膠∶檸檬酸∶FDN＝1∶0.3∶1∶1(重量比)實施例2，按下述比例制得產(chǎn)品簡稱4H。
XS-1∶羥乙基田菁∶檸檬酸∶FDN＝1∶0.3∶1.5∶1(重量比)實施例3，選用新疆產(chǎn)G級油井水泥，按API標準方法配制水灰比為0.5的水泥漿，用產(chǎn)品3L作降濾失劑，測得水泥漿的性能見表1。
實施例4，選用嘉華G級油井水泥，按API標準配制水灰比為0.5的水泥漿，用產(chǎn)品4H作為降濾失劑進行性能評價，測得有關數(shù)據(jù)見表2。
由表1、表2可以看出，配方一和配方二均有很好地控制濾失的能力。耐鹽抗溫性能好，流變性能及抗壓強度比凈漿還要好，且用量比國內外使用的其它降濾失劑少，有較高的實施價值。
權利要求
1.一種用于油氣井固井作業(yè)的復合型高效抗溫耐鹽水泥降濾失劑，其特征在于該組合物是由丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚物(以XS-1表示)；羥乙基改性樹脂膠；檸檬酸；β-萘磺酸甲醛縮合物(以FDN表示)等組分組成，其配比為XS-1∶羥乙基改性樹脂膠∶檸檬酸∶FDN=1～1.7∶0.3～0.6∶1～3∶1～1.7(重量比)。
2.根據(jù)權利要求1所述，其特征在于該組合物內的羥乙基改性樹脂膠可用羥乙基田菁代替，其配比為XS-1∶羥乙基田菁∶檸檬酸∶FDN＝1～7∶0.3～0.5∶1～3.5∶1～1.7(重量比)
全文摘要
本發(fā)明是一種用于油氣井固井作業(yè)的復合型高效抗溫耐鹽水泥降濾失劑。該組合物是由丙烯酰胺—丙烯酸鹽無規(guī)共聚物與改性天然高分子材料、緩凝劑(檸檬酸)、減阻劑(FDN)按一定比例組成的混合物。其制備方法是將按配比的各組分原料溶于水，攪拌升溫至50℃，噴霧干燥即得棕黃色產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品耐高溫性能好，在90～115℃范圍內達到優(yōu)良的降濾失效果；抗鹽性能優(yōu)異，可用于鹽水中使用；水泥漿流變性好，對水泥石的強度無不良影響。
文檔編號C04B28/02GK1059925SQ91103279
公開日1992年4月1日 申請日期1991年5月13日 優(yōu)先權日1991年5月13日
發(fā)明者佟曼麗, 姚曉, 李文建, 陳遠東, 李秀花 申請人:西南石油學院