CN107892514A - 一种高温稳定防沉降的水泥浆料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温稳定防沉降的水泥浆料及其制备方法，解决了现有技术中的水泥浆料在高温条件下易沉降、且水泥浆料抗高温衰退性能不佳的问题。本发明包括G级油井水泥、降失水剂、高温缓凝剂和水；还包括气相二氧化硅和光伏硅，所述气相二氧化硅的加入量为G级油井水泥的10‑15％，光伏硅的加入量为G级油井水泥的20‑40％，降失水剂的加入量为G级油井水泥的0.5‑1％，高温缓凝剂的加入量为G级油井水泥的2‑5％，水的加入量为G级油井水泥的50‑60％。本发明有效避免常温增稠及高温沉降的矛盾，同时具有稠化时间可调、防高温衰退效果更佳的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水泥领域，具体涉及一种高温稳定防沉降的水泥浆料。
背景技术
随着油气勘探的深入，深井、超深井、地热井固井日益增多，目前国内外厂商应用最多的聚合物类降失水剂、缓凝剂在一般超过130℃的高温条件下分子链出现断裂、水解等情况，导致聚合物高分子不能再与油井水泥形成良好的吸附及包裹，造成水泥及外掺料颗粒由于密度差的作用导致沉降。
目前所有厂商的降失水剂、缓凝剂类产品均是由AMPS及其他功能性单体聚合而成，而AMPS是具有磺酸基团的单体，在超过120℃的高温及水泥浆碱性环境(PH≥11)中极易水解，水解后形成的磺酸(钠盐)具有强烈的分散作用，进一步导致水泥浆沉降。
同时，高密度、超高密度水泥浆，低密度、超低密度水泥浆由于外掺料，如加重剂、减轻剂等与水泥及其他外掺料密度差过大(例：油井G级水泥密度为3.15g/cm3加重剂密度4.80g/cm3-7.20g/cm3减轻剂密度0.80g/cm3-0.24g/cm3)，在升温过程中分子热运动加剧同样导致水泥浆沉降。
并且现有技术中的水泥浆料抗高温衰退性能不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中的水泥浆料在高温条件下易沉降、且水泥浆料抗高温衰退性能不佳的问题，目的在于提供解决上述问题的一种高温稳定防沉降的水泥浆料。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高温稳定防沉降的水泥浆料，包括G级油井水泥、降失水剂、高温缓凝剂和水；其特征在于，
还包括气相二氧化硅和光伏硅，所述气相二氧化硅的加入量为G级油井水泥的10-15％，光伏硅的加入量为G级油井水泥的20-40％，降失水剂的加入量为G级油井水泥的0.5-1％，高温缓凝剂的加入量为G级油井水泥的2-5％，水的加入量为G级油井水泥的50-60％；
所述高温缓凝剂包括：
本发明通过配方的优化，能有效实现在低于50℃条件下表现出化学惰性不影响水泥浆的现场混配及注替，并且在90℃以上的高温条件下使得水泥浆黏度增加，有效避免常温增稠及高温沉降的矛盾。
同时，本发明在高温下溶解出的刚性大分子基团，其不但能有效提高水泥浆黏度，而且其中的端基大侧链能有效防止AMPS聚合物的水解，通过粘度的调节以及防水解的双重作用使得沉降明显改善，效果十分显著。
同时，本发明通过气相二氧化硅和光伏硅的相互配合，与高温缓凝剂和降失水剂相互配合后，能更好地达到防高温抗压强度衰退的效果，效果十分显著。
进一步，所述高温缓凝剂中单体的重量百分比为25％-35％。
更进一步，所述降失水剂为N-乙烯基吡咯烷酮。
再进一步，所述微硅的加入量为40-45％。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明能同时通过粘度的调节以及防水解的双重作用使得沉降明显改善，有效实现避免常温增稠及高温沉降的矛盾，效果十分显著。
2、本发明成本低廉，并且可以有效使缓凝剂加量与稠化时间呈线性关系，进而达到稠化时间可调的效果；
3、本发明的水泥浆料抗高温衰退性能极佳。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种高温稳定防沉降的水泥浆料，包括G级油井水泥、降失水剂、高温缓凝剂和水；其特征在于，
还包括气相二氧化硅和光伏硅，所述气相二氧化硅的加入量为G级油井水泥的15％，光伏硅的加入量为G级油井水泥的30％，降失水剂的加入量为G级油井水泥的1％，高温缓凝剂的加入量为G级油井水泥的4％，水的加入量为G级油井水泥的56％；
所述高温缓凝剂包括：
所述降失水剂为N-乙烯基吡咯烷酮。
本发明的具体制备方法为：
步骤一、配置成高温缓凝剂；
步骤二、将高温缓凝剂、G级油井水泥、降失水剂、光伏硅、气相二氧化硅和水混合均匀即可；
其中，高温缓凝剂的制备方法如下：
将AMPS、丙烯酰胺、衣康酸、马来酸酐和水混合均匀并调节溶液pH至5.8～6.2后，加入到反应容器中，并在反应容器中通入N2保护，40～55℃时加入单体质量2.0％-3.0％的引发剂进行自由基聚合；当反应到达最高温度点时开始计时，计时1～1.5h后获得成品。其中，所述高温缓凝剂的制备方法中通过NaOH调节pH，pH调节至6。所述引发剂加入时的温度为50℃，计时的时间为1h。引发剂为过硫酸铵。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在仅仅于，本实施例中高温缓凝剂的配比不同，具体设置如下：
所述高温缓凝剂包括：
实施例3
本实施例与实施例1的区别在仅仅于，本实施例中高温缓凝剂的配比不同，具体设置如下：
所述高温缓凝剂包括：
实施例4
本实施例为实施例1的对比实施例，本实施例中高温缓凝剂的构成不同，同时并没有实施例1中的降失水剂，二氧化硅和光伏硅全部替换为石英砂，具体设置如下：
所述高温缓凝剂包括：
对各实施例的200℃稠化时间(min)进行检测，并检测不同缓凝剂加量与稠化时间之间的对应关系，通过检测得知，实施例4所述的成品的缓凝剂加量与稠化时间之间不呈线性关系，虽然实施例4所示的成品不存在常温增稠的问题，但是在200℃以上的温度条件下具有高温沉降的问题。本发明通过组分和配比的优化，能有效同时避免常温增稠及高温沉降的问题，效果十分显著。
同时，对上述实施例进行抗压强度(MPa)的性能的检测，检测结果如表1所示。
表1
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高温稳定防沉降的水泥浆料，以重量百分计，包括G级油井水泥、降失水剂、高温缓凝剂和水；其特征在于，
还包括气相二氧化硅和光伏硅，所述气相二氧化硅的加入量为G级油井水泥的10-15％，光伏硅的加入量为G级油井水泥的20-40％，降失水剂的加入量为G级油井水泥的0.5-1％，高温缓凝剂的加入量为G级油井水泥的2-5％，水的加入量为G级油井水泥的50-60％；
所述高温缓凝剂包括：
2.根据权利要求1所述的一种高温稳定防沉降的水泥浆料，其特征在于，所述高温缓凝剂中单体的重量百分比为20％-30％。
3.根据权利要求1所述的一种高温稳定防沉降的水泥浆料，其特征在于，所述降失水剂为N-乙烯基吡咯烷酮。
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