专利名称：：一种油气井固井高温缓凝剂及制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种延长油井水泥浆稠化时间的高温缓凝剂，尤其适用于深井超深井固井中存在的高温环境。
背景技术：
：20042005年，中国政府对我国油气资源进行了全面的评价研究，评价结果表明我国油气资源剩余储量的73%都埋藏在深层。随着井深的增加，高温混凝剂在深井超深井钻探开发中的作用越来越重要。目前，水泥浆缓凝剂的发展已经取得了显著的成就。第一代水泥缓凝剂是木质素磺酸盐，这类物质是天然资源，为解决某些问题提供了经济有效的方法，但是有些缺点。作为天然的产品，尽管生产过程在改进，但是每批产品的性质还是存在不可避免的差异。第二代是基于合成分子的缓凝剂，它克服了木质素磺酸盐缓凝剂的一些缺点，减小了分批产品之间的差异，提供了更长的可预测的稠化时间。国外石油公司的多种合成缓凝剂的使用温度达到200。C以上，如BJ公司的SR-30(1)型缓凝剂适用温度达到214'C以上；道威尔公司的合成缓凝剂D161，适用温度也高达214'C;哈里伯顿公司研发的合成缓凝剂HR-25，其使用温度高达到218'C。我国目前可査的使用温度最高的缓凝剂是由谢应权等通过将木质素磺酸盐再次深度磺化改性合成的缓凝剂PQ，能经受20(TC的高温。但其属于第一代的水泥缓凝剂，其稳定性受到原材料的限制较大。李长安等合成了有机磷酸油井水泥缓凝剂CT11-3和齐志刚等研制出了高温耐盐缓凝剂SDH-2的使用温度的上限为17(TC，是目前国内第二代缓凝剂的佼佼者。
发明内容为了解决深井固井作业中延长油井水泥浆稠化时间的要求，本专利提供了一种高温下使用的缓凝剂AMPS-IA，它不仅能够延长水泥浆在20(TC下的稠化时间，还具有良好的抗盐抗钙性能，也是一种优良的油气井水泥高温分散剂。本发明采用的技术方案是将缓凝基团接枝到抗高温的高分子有机体上。AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)具有良好的抗高温性能，而且具有很好的协同增效性；每个衣康酸分子中都带有两个羧酸基团，具有良好的缓凝作用。两种单体都含有碳碳不饱和键，在引发剂的作用下，两者发生自由基聚合反应，生成高分子聚合物。其化学反应方程式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>自由基聚合反应的条件为反应的母液为N，N-二甲基丙酰胺，AMPS与衣康酸质量比为73:27，反应温度为75°C，引发剂过氧化苯甲酰的浓度为0.05mol,L"，反应时间为1小时。本发明的有益效果是1、当缓凝剂的加量为1%时，油气井水泥浆在180'Cx75MPa条件下，稠化时间可达288min，完全可以满足深井超深井固井安全施工的需要。稠化时间可调，使用温度范围宽，见表1。表1180°Cx75MPa条件下缓凝剂加量对稠化时间的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>2、具有良好的抗钙抗盐的效果。当CaCl2的加量在18^。以内时，水泥衆的稠化时间没有很大的改变。3、缓凝剂还具有良好的分散性，能够改善水泥浆的流变性。在水泥浆中加入缓凝剂后，水泥浆的流性指数要大于没有加入缓凝剂的水泥浆的流性指数，见表2。表2水泥浆流变性实验数据<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>附图1是水泥浆在180'Cx75MPa下的稠化曲线图。水泥浆配方为胜潍G级水泥550g+微硅250g+缓凝剂WR2。/。+消泡剂，水灰比0.5。实验仪器为OWC-2000A型增压稠化仪，沈阳市固井仪器研究所研制。附图2是CaCl2加量对缓凝剂影响曲线图。水泥浆配方为胜潍G级水泥550g+微硅250g+缓凝剂WR2。/。+消泡剂，水灰比0.5。试验条件为180°Cx75MPa。附图3是聚合物的红外光谱图。3433cm—工处的吸收峰是衣康酸钠羧酸基团分子间氢键的特征峰，衣康酸钠中的羧基基团的吸收峰出现在1750cm—1。由于和O-H的关联作用，C-0键的光带宽度变形，形成两个光带，一个分布在1218cm—1，另一个分布在12001000cm"。AMPS单元也呈现出几个特征光带。与C=0含量有关的酰胺I型的吸收峰在1655cm—1处，被称为酰胺II型的C-0的吸收峰位1220cm—1，AMPS中磺酸基团的吸收峰出现在光谱的1040cm"处。具体实施方式实施例(1)将衣康酸在去离子水中溶解再结晶，提纯。将过氧化苯甲酰在氯仿-甲醇的混合溶液中溶解再结晶，提纯。(2)按照AMPS与衣康酸质量比为73:27的比例称取一定量的AMPS。(3)按照2mol'I^的浓度，称取N，N-二甲基丙酰胺，加入到盖有聚乙烯盖子的四口烧瓶瓶中，加热到7(TC，通氮气10min，去除氧气。(4)按照先衣康酸后AMPS的顺序依次加入到N，N-二甲基丙酰胺中，再通氮气5min，升温至75。C，加入0.05mol'L—工的过氧化苯甲酰作为引发齐i」。反应一个小时后，冷却至室温。(5)室温下向反应后的溶液中加入大量的丙酮，使聚合物沉淀。将沉淀后的物质再溶解于少量的N，N-二甲基丙酰胺中，再次洗涤沉淀，在5(TC的烘箱中烘干，得到纯净的聚合物，即为高温缓凝剂。权利要求1.一种油气井固井高温缓凝剂AMPS-IA，其特征是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与衣康酸(IA)的共聚物，当加量为1％时，油气井水泥浆在200℃×75MPa条件下，稠化时间可达288min。2.根据权利要求1所述的高温缓凝剂AMPS-IA，合成工艺及方法，其特征是以N，N-二甲基丙酰胺为母液，按照AMPS与衣康酸质量比为73:27，反应温度为70-80°C，引发剂过氧化苯甲酰浓度为0.02-O.lmol'L—1，反应时间为1-3小时的条件下，合成高温缓凝剂AMPS-IA。全文摘要一种油(气)井固井用的新型水泥高温缓凝剂及制造方法，以衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、过氧化苯甲酰等为原料，并经丙酮溶液沉淀洗涤，制成具有抗高温的高分子聚合物即本发明。用它加入水泥浆中，具有高温下缓凝效果好、流动性好、抗盐抗钙等特点，能够满足深井超深井固井安全施工的需要。文档编号C09K8/42GK101402849SQ200810160489公开日2009年4月8日申请日期2008年11月17日优先权日2008年11月17日发明者伟刘,步玉环,魏绪伟,齐志刚申请人:中国石油大学(华东)