抗高温油井水泥降失水剂的研究进展

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了 Ａ ／ ＭＰ ／ Ｍ Ａ Ｓ Ｎ一乙烯基 吡 咯烷酮 （ Ｖ ） Ｎ Ｐ 耐温 型 油 井水 泥 降失水 剂 ， Ｖ Ｎ Ｐ的 引入 起 到 了抑 制 高 温
（Ａ ） Ｓ Ｓ 或十 二 烷基 硫 醇 （ Ａ） 第一 调节 剂 的原 Ｄ 的
料 水 溶液 。该 降失水 剂 性能好 ， 温抗盐 性 能好 ， 耐 对 环 境温 度适 应 宽 ， 用 于 高 温井 固井 或海 水 固 可 井 。在加 量 （ 体 ） ６ 时 ， 泥 浆 在 １０℃ 下 液 为 ％ 水 ５
燕 ¨ 孙 玲¨ ¨、 等 也 分 别 尝 试 在 ＡＭＰ Ｓ共 聚物 里 引人 Ｎ Ｐ单 体 ， 成 了 Ａ Ａ Ｐ ／ Ａ Ｎ Ｐ 和 Ｖ 合 Ｍ ＳＡ ／ Ｖ
（ Ａ） Ｓ 四元 共 聚物 降失水 剂 的专 利 ， 该 降失 水 剂 称 适 用温 度范 围 为常温 至 １０℃ ， ８ 抗盐 达饱 和 ， 专 但
烯 类磺 酸钠 ， 其适用 温度 范围为 ３ Ｏ～１０℃ ， 盐 ８ 抗 性 能从 淡水直 至 饱 和盐 水 ， 量 （ 粉 ） １ 一 加 干 为 ％
２ 时， ％ 可将水 泥浆在 １０℃ 时的 Ａ Ｉ ８ Ｐ 失水 控制在
１０ ｍＬ以下 ０ 引。
维素类降失水剂价格适中， 降失水性能也较强 ； 但 增稠作用明显， 同时会延缓水泥浆 的凝固时间， 而 且由于分子环状链单元中醚键在高温下会发生氧 化分解 ， 导致其 使用 温度一般 不超过 １０℃ 。 １
利 文献 中并 没有 在 高温 高盐下 的具体 测试 数据 。
１ ２ 微 交联 型 Ａ ． ＭＰ Ｓ共 聚物 类 李焕 明 等 尝 试 了 以 Ａ Ｄ Ｍ、 Ｍ Ｓ和 Ｍ、 ＭＡ Ａ Ｐ ３一烯 丙 基 氧 基 一２一羟基 丙 磺 酸 （ Ｈ Ｓ 为 原 Ａ Ｐ） 料 ， Ｊ， 一亚 甲基 双丙 烯 酰胺 （ Ａ） 交联剂 以 ７Ｊ ｖ７ ｖ ＭＢ 为
度下将 失水量 控制 在 １０ｍ ０ Ｌ以下 ； 饱 和盐水 水 其
泥浆 ２ ４ｈ抗压 强度达 １ ａ ４ ＭＰ 。加有 Ｓ Ｊ Ｄ Ｓ的半 饱 和盐 水水 泥浆 在 １０℃ 、０ＭＰ ２ ６ ａ下 的增 压稠 化 曲 线 成直 角 ， 渡 时 间短 ， 降 失水 剂 可用 于深 井 、 过 该 盐 膏层 固井 。 中国海洋 石油 总公 司和 中海 油 田服务 股份 有
和 良好 的配伍性 。 吕兴 辉 等 ¨ 通 过 用 无 机 盐 硅 酸 钠 对 Ａ ／ Ｍ
中 国石 油 天然气 集 团公 司和 中国石 油集 团工 程 技 术研究 院共 同 申请 了具有 微交 联结 构 的聚合 物 降失 水 剂 专 利 ¨ 引。 该 降失 水 剂 是 一 种 五 元 共 聚物 ， 聚物 单 体选 自 Ａ Ｓ ＭＡ ／ Ａ、 Ａ ／ 共 ＭＰ ／Ｄ Ｍ Ａ Ｍ Ａ 衣 康 酸 （Ａ） ＭＡ和 Ｆ ／ Ａ。该 专 利 从 ３个 方 Ｉ 、 Ａ ＭＢ
以下 。
４ ２ ：０ ５：４ ３ 。对 合成 产物 进 行 性 能 评 价 的结 果 表
明， 该降失水剂在 １０℃下能将淡水水泥浆 的失 ６
水量控 制在 ５ Ｌ左 右 ， 盐 水 水 泥浆 的失 水 量 ０ｍ 对
也有较 强 的控制 作 用 ， 且 具 有 较 高 的热 稳 定 性 并
利用 共 聚物 中 的吸 附基 团 （ Ｏ Ｈ ） 磺 化 基 一Ｃ Ｎ ２ 和
团 （ Ｏ Ｈ） 水 泥 颗 粒 表 面形 成 “ 泥 颗 粒 一 一Ｓ ， 在 水
线型高 分子 一水分 子 吸 附层 ” 网状 结 构 的凝 胶 聚 集 物 。这 种凝胶 聚集 物可 以楔人水 泥滤饼 的微 孔 结构中， 有效 降低 滤饼 的渗透率 ； 同时高分 子聚合
Ａ Ｓ二 元 共 聚 物 进行 改性 ， 对 合 成 条 件 进 行 ＭＰ 并 优化 ， 备 了一种 耐 温 抗 盐 的 干 粉 型 油井 水 泥 浆 制
降失水 剂 Ｓ Ｊ 。该 降失 水剂 抗 温 达 １０℃ ， 盐 ＤＳ ５ 抗
达饱 和 ， 当其 加量 为 ０ ４ 时 ， 能 在 任何 含 盐 浓 ．％ 就
精
４
细
石
油
化
工
进
展
第 １ 第 ３期 ２卷
ＡＤ ＶＡＮ Ｓ Ｉ Ｉ Ｅ ＲＯＣ ＣＥ Ｎ Ｆ ＮＥ Ｐ Ｔ ＨＥＭＩ ＡＬ Ｃ Ｓ
抗 高 温 油 井水 泥 降 失 水 剂 的 研 究 进 展
李晓岚 ，石凤歧 ，孙 举 ，李韶利 ，姜 雪清
（． １ 中原石油勘探局钻井工程技术研究 院， 阳 ４ ７０ ； ． 濮 ５ ０ １ ２ 中原石油勘探局 固井工程处 ， 清丰 ４ ７ ３ ） ５ ３ １ ［ 摘 要 ］ 综述了近年来抗高 温油井水泥 降失水剂 的研究现状 ， 分为 ２一丙烯 酰胺基 一 ２一
Ａ Ａ Ｓ Ｎ Ｐ降失 水 剂 ， Ｍ／ ＭＰ ／ Ｖ 并对 其 降失 水 性 能 进 行 了评 价 。实 验 结 果 表 明 ， ／ Ｐ ／ Ｖ ＡＭ ＡＭ Ｓ Ｎ Ｐ降 失
水 剂在 加量 （ 体 ） ４ 以上 时 ， 温 性 能 可 达 液 为 ％ 耐
１０℃ 以上 ， Ｎ Ｃ 含 量 达 ｌ ％ ， 泥 浆 的 Ａ Ｉ ０ 抗 ａ１ ８ 水 Ｐ 失水 量在 ５ Ｌ以下 ； Ａ Ａ Ｐ ／ Ａ Ｎ Ｐ降 ０ｍ 但 Ｍ／ Ｍ Ｓ Ａ ／ Ｖ
展， 为满足高温高压 固井需求 ， 需要不断研制 出 性 能 良好 而 且 稳 定 的 降 失 水 剂 】 因 此 ， 高 。 抗
温 油井水 泥 降失 水 剂 成 为 近 年 来 国 内外 学 者 研
究 的热 点之 一 。 ｌ 国内研 究现 状
目前 国 内常用 的 聚 乙烯 醇 （ Ｖ 和 羟 乙基 Ｐ Ａ） 纤 维素 （ Ｅ 两 种 降 失 水 剂 都 存 在 缺 陷 。Ｐ Ａ Ｈ Ｃ） Ｖ 型 降失 水剂具 有价格 低 、 防气窜 的优点 ， 低温 下 在 无缓凝 作用 ， 与氯 化钙配伍 性好 ； 且 但高温 适应性
收稿 １期 ：０ １ ｌ一１ 。 ３ ２ １ 一Ｏ ７ 作者简介 ： 李晓岚 ， 博士， 毕业于中国科学 院成 都有机化学研 究所 高分 子 化 学 与 物理 专 业 ， 现从 事油 井 水 泥 外 加剂 的 研 究 工作 。
２ １ 年 ３月 ０ １
李 晓 岚 等 ． 高 温 油 井 水 泥 降失 水 剂 的 研 究 进 展 抗
谭春 勤 等¨ 以 Ａ Ａ Ｓ 以及 苯 乙烯 （ ｔ Ｍ、 ＭＰ Ｓ）
为原 料合 成 了油井 水 泥 降失 水 剂 ＪＳ０ ， 成 条 Ｓ３０ 合
件为： 温度 控 制在 ６ ０℃左 右 、 应 时 间 ６ｈ 引发 反 、 剂 （ 硫 酸 铵 ） 量 不 低 于 ０ ６ ， 体 配 比为 过 加 ．％ 单
面提高 了聚合 物降失 水剂 的使 用性 能和抗 高温 性
能 ： １ 通过 用抗 水 解 能力 强 的 Ｄ Ｍ 代 替 Ａ （） ＭＡ Ｍ， 抑 制 了酰胺 基 在 高温 下 的水 解 ， 大 了产 品温 度 扩
应用范围， 适用 温度 范 围 由原 有 的 ３ ７ ＝ ０— ０ｃ 扩展 【
的 Ａ Ｉ 水量 为 ５ ． 。 Ｐ失 ６ ２ｍＬ 刘 中华 ¨ 申请 了 Ａ Ｐ ／ Ｍ／ Ａ 丁 二 酸 酐 Ｍ ＳＡ Ａ ／
下 酰胺 基水 解 的作用 ， 高 了共 聚物 的耐温 能力 ， 提
该 降失 水剂 在加 量 （ 体 ） １ ． ％ 时 ， 泥浆 在 液 为 ０９ 水
１０ｏ 的 Ａ Ｉ 水量 为 ４ 。王永 泉¨ 李 ８ Ｃ下 Ｐ失 ８ｍＬ 、
甲基丙磺酸（ Ｍ Ｓ 聚合物、 Ａ Ｐ） 改性天然高分子 以及聚合 物与其他 处理剂复 配体系三大类 。将 国内 外研究降失水剂的具体实例进行对 比分析 ， 总结 了国内与 国外 研究存在 的差距 ， 展望 了该领域 的
研 究 重 点 和发 展 方 向。
【 关键词 ］ 降失水剂
固井
聚合物
改性
２一丙烯酰 胺基 一 ２一甲基 丙磺 酸 （ Ｍ Ｓ 共 Ａ Ｐ） 聚物是 国 内近 年来研究 最多 的一类新 型抗 高温油
山东 沃 尔 德 油 田技 术 有 限 公 司 也 研 制 了
Ａ Ｐ／ Ａ Ａ Ｍ ＳＡ ／ Ｍ液体油井水泥降失水剂 ， 该降失水
剂加 量 （ 体 ） ％ 一 ％ 时 ， ２ ０℃下 固井 时 液 为５ ８ 在 １
失水 剂具 有絮凝 作 用 ， 外 加 硼 酸 以增 加 水泥 浆 需 的流动性 ， 而且 当聚 合 物 中 Ａ 比例 增 加 到 ２ ％ Ａ ０
时， 需要加 人更 多 的硼酸 。
合 成 了具 有 微交 联结 构 的油井水 泥降 失水 剂 。交 联剂 的加 入使 分 子 间 的 化 学键 位 阻 增 大 ， 碍 了 阻 分子 链 的运 动 ， 高 了聚 合物 的耐 热 性 。实验 结 提 果表明 ， Ｄ Ｍ加 量 ２ 、 发剂 （ 硫 酸钠 ） 当 ＭＡ ％ 引 过
到３ Ｏ～１０℃ ； ２ 采用 ＭＢ ８ （） Ａ使 共 聚 物 由线 性 结 构 变为微 交 联结 构 ， 种 结 构 的共 聚物 容 易 在 水 这 泥 浆 中形成 三维 网状 结构 ， 高水泥 浆体 的切力 ， 提
加量 １４ 、 ．％ 交联 剂加 量 ００ ％ 时 ， 成 的聚合 物 ．２ 合 降失 水剂 具有 优 良的耐温 降失水性 能 。在 降失水 剂 加 量 （ 粉 ） １ 时 ，６ Ｃ、 和盐 水 条 件 干 为 ％ １０ ｏ 饱 下 ， 将常 规水 泥浆 的 Ａ Ｉ 可 Ｐ 失水 量控 制 在 １０ｍＬ ０
复 配
油井水 泥 降失 水剂在 油 田固井施 工中能增 强 水 泥浆 的保 水作 用 ， 止水 泥浆 在 渗 透性 地 层 中 防 先期 脱水 ， 证水泥 浆体 的稳 定性 ， 保 提高 固化水 泥 石 的强 度 ， 防止气 窜 ， 高水 泥环 的抗渗 能力 ， 提 保
护水敏 地层 ， 防止水 泥 浆 滤液 污 染 油气 层及 水 泥 浆颗粒 对油气 层 的堵 塞 ¨ 。在 石 油 可 采 和 易 采 】
物 还可 以适 当增 加 水 泥浆 液 相 黏度 ， 而 增 加液 从
储量 不断 减少 的 情 况 下 ， 田勘 探 开 发 已 向 海 油
洋、 复杂 地 层 、 井 、 深 中深 井 以 及 超 深 井 方 面发
相向地层滤失的阻力 ， 达到降低水泥浆失水 量的
效果 。实 验结果 表 明 ， 有该降失 水剂 的水 泥浆 ， 加 其失水 量 随着温 度 的升高 或盐水 浓度 的增大 而有 所 增大 ， 当盐水达 到饱 和时 ， ４ 但 在 Ｏ一１５℃ 范围 ７ 内， 量（ 加 液体 ） ５ 一 ．％ 时 ， 可 将 失 水 量 为 ％ ７５ 仍 控 制在 １０ｍ ０ Ｌ以 内。但 是在 低 温 下该 产 品有较 强 的缓凝 作用 ， 加 入促 凝 剂 配伍 使 用 。在 此基 需 础上 ， 们 又研 制 了一种抗 高 温 、 盐 性 能好 、 他 抗 方
水泥浆的失水量可有效控制在 ５ Ｌ以内， ０ｍ 并将 该 降失 水剂试 用 于胜 科 １ ， 井 固井 质量 良好 。 宋春雷等 利用 自由基水溶液聚合法制主
大类 。
１ １ 线型 Ａ Ｓ共聚物类 ． ＭＰ
卢 甲晗 等 在水 溶 液 中合 成 了 Ａ Ｓ 丙 烯 ＭＰ 、 酸 （ Ａ） Ａ 和丙 烯酰胺 （ Ｍ） 液体 三元 共 聚物 】 Ａ 的 ，
能差 ， 用 温 度 最 高 只 能 达 到 ９ 【， 且 抗 盐 使 ５ｃ 而 ＝ （ ａ Ｉ性 能 差 （ 常 不 超 过 ５ ） 。Ｈ Ｃ等 纤 Ｎ Ｃ） 通 ％ ］ Ｅ
便使用和贮运、 可以满足高温高盐条件下固井工 程需要 的固体油井水泥降失水剂 Ａ Ｐ ／ Ａ Ａ ／ Ｍ ｓＡ ／ Ｍ