本發(fā)明涉及油田化學技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚合物基觸變水泥漿。

背景技術(shù)：

隨著地質(zhì)條件的日趨復雜，作業(yè)環(huán)境的日益苛刻，給固井技術(shù)帶來嚴峻挑戰(zhàn)。固井漏失和固井竄流是目前國內(nèi)外油氣田普遍存在的技術(shù)難題，已給多個油氣田開發(fā)帶來了巨大損失。觸變性水泥漿體系具有剪切作用下膠凝結(jié)構(gòu)被破壞以及靜止后膠凝結(jié)構(gòu)快速恢復的特性，被認為是解決油氣井固井漏失和流體竄流難題的有效手段；另外觸變性水泥漿體系還適用于薄弱地層固井，補救擠水泥以及修補破裂或被腐蝕的套管等方面，具有廣闊的應用前景。因此，研究觸變性水泥漿具有重要的意義。

目前觸變水泥漿體系的研究還處于起步階段，缺乏性能優(yōu)良的觸變水泥漿體系。常規(guī)觸變水泥漿體系普遍存在如下問題：(1)觸變性與施工安全的矛盾。多數(shù)觸變水泥漿觸變性不夠強，無法真正起到堵漏、防竄的作用；有的體系雖可很快形成較高膠凝強度，但因結(jié)構(gòu)力較強不易破壞而容易引起施工風險；(2)觸變效應對溫度的敏感性。多數(shù)觸變水泥漿常溫下觸變性很好，但隨著溫度升高觸變性會明顯下降，這樣在溫度較高油氣井注水泥頂替到位后就不能很好的發(fā)揮其作用；(3)綜合性能欠佳。有些觸變水泥漿雖具有很強的觸變性，但常存在強度低、失水不可控以及現(xiàn)場操作復雜等問題，限制了其應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種聚合物基觸變水泥漿，該觸變水泥漿膠凝結(jié)構(gòu)形成快且容易被破壞，從而在發(fā)揮其防漏防竄等作用的同時提高施工的安全性，且其觸變性受溫度影響較小，綜合性能良好。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種聚合物基觸變水泥漿，按重量份計，所述觸變水泥漿組成如下：g級水泥100份，聚合物觸變劑3～5份，聚合物表面活性劑1～3份，聚合物降失水劑2～5份，聚合物減阻劑0.3～1.5份，水34～46份。

進一步地，所述聚合物觸變劑為甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸高級酯四種單體聚合得到的疏水締合型聚合物，四種單體的重量比為5～25:20～50:30～70:5～25。

進一步地，所述丙烯酸高級酯為丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯或丙烯酸十六酯。

進一步地，所述聚合物觸變劑采用無皂乳液聚合方法制備得到。

進一步地，所述聚合物表面活性劑為聚丙烯酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物或馬來酸酐-苯乙烯共聚物。

進一步地，所述聚合物降失水劑為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸類共聚物。

進一步地，所述聚合物減阻劑為聚羧酸類。

本發(fā)明實施例中的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

(1)本發(fā)明實施例提供的聚合物基觸變水泥漿，由于所采用的聚合物觸變劑為疏水締合型聚合物，由于締合作用，在水泥漿體系中可形成“動態(tài)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”，此結(jié)構(gòu)作用力很弱，在剪切作用下很容易被破壞，體系黏度下降，外力去除后，大分子間的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)很快重新形成，從而表現(xiàn)出明顯觸變特性；

(2)本發(fā)明實施例提供的聚合物基觸變水泥漿，聚合物表面活性劑與聚合物觸變劑相互作用，通過聚合物觸變劑的疏水締合作用可進一步形成混合膠束狀聚集體，進一步提升體系的觸變性；

(3)在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，有利于可逆締合結(jié)構(gòu)的形成，避免溫度對觸變結(jié)構(gòu)的破壞，體系的觸變性受溫度影響較??；

(4)聚合物基觸變水泥漿所用外加劑均為水溶性的聚合物，觸變性的發(fā)揮無需提前預水化，操作方便，且體系易于調(diào)節(jié)，綜合性能良好。

具體實施方式

本發(fā)明實施例通過提供一種聚合物基觸變水泥漿，該觸變水泥漿膠凝結(jié)構(gòu)形成快且容易被破壞，從而在發(fā)揮其防漏防竄等作用的同時提高施工的安全性，且其觸變性受溫度影響較小，綜合性能良好，可用于薄弱地層、易漏失、易竄流等油氣井的固井。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例總體思路如下：

本發(fā)明提供了一種聚合物基觸變水泥漿，按重量份計，所述觸變水泥漿組成如下：g級水泥100份，聚合物觸變劑3～5份，聚合物表面活性劑1～3份，聚合物降失水劑2～5份，聚合物減阻劑0.3～1.5份，水34～46份。

由于聚合物觸變劑的疏水締合作用，在水泥漿體系中可形成“動態(tài)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”，加之聚合物表面活性劑與聚合物觸變劑的相互作用，進一步提升體系的觸變性，從而使該觸變水泥漿膠凝結(jié)構(gòu)形成快且容易被破壞；且溫度的升高有利于締合結(jié)構(gòu)的形成從而使水泥漿在溫度較高時仍保持良好的觸變性，觸變性受溫度影響較?。辉诟鹘M分的相互作用下，該水泥漿表現(xiàn)出良好的綜合性能。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面通過具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案做詳細的說明，應當理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本發(fā)明技術(shù)方案的詳細的說明，而不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互結(jié)合。

本發(fā)明實施例提供了一種聚合物基觸變水泥漿，按重量份計，所述觸變水泥漿組成如下：g級水泥100份，聚合物觸變劑3～5份，聚合物表面活性劑1～3份，聚合物降失水劑2～5份，聚合物減阻劑0.3～1.5份，水34～46份。

本發(fā)明實施例中所述聚合物觸變劑為甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸高級酯四種單體聚合得到的疏水締合型聚合物，四種單體的重量比為5～25:20～50:30～70:5～25。其中，所述丙烯酸高級酯可選丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯或丙烯酸十六酯。

所述聚合物觸變劑中同時含有親水單體和疏水單體，四種單體按照上述配比進行聚合，得到的聚合物觸變劑中親水單元與疏水單元比例合適，形成疏水締合聚合物，通過疏水締合作用在水泥漿體系中可形成“動態(tài)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”，且該結(jié)構(gòu)容易被破壞；并且單體配比在該比例范圍內(nèi)，隨著溫度升高，該聚合物觸變劑溶解度增加，有利于形成更多的締合結(jié)構(gòu)，可降低觸變劑對溫度的敏感性，從而在較高溫度下仍具有良好的觸變性。

本發(fā)明實施例中，所述聚合物觸變劑采用無皂乳液聚合的方法合成得到。

在具體實施過程中，所述聚合物觸變劑可通過如下方法制備：

在反應容器中加入適量蒸餾水，按照上述配比稱取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸單體并加入所述反應容器中，攪拌使單體溶解，形成溶液；

調(diào)節(jié)所述溶液ph值約為7.0；

向所述溶液中加入丙烯酰胺和丙烯酸高級脂，攪拌混合均勻，同時通入惰性氣體除氧，形成混合液；

對所述混合液進行升溫，當溫度達到50℃時向所述混合液中加入引發(fā)劑，引發(fā)聚合反應，并于50℃恒溫反應5h，得到反應產(chǎn)物，所述反應產(chǎn)物即為所述聚合物觸變劑。

具體的，所述惰性氣體選自氮氣或氬氣。所述引發(fā)劑為氧化還原引發(fā)體系。

本發(fā)明實施例中所述聚合物表面活性劑為聚丙烯酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物或馬來酸酐-苯乙烯共聚物。其對聚合物觸變劑有協(xié)同增效作用，有利于疏水締合結(jié)構(gòu)的形成，能夠與聚合物觸變劑相互作用進一步提升體系的觸變性。

本發(fā)明實施例中所述聚合物降失水劑為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸類共聚物，優(yōu)選型號為bxf-200l(af)或bcg-200l。

本發(fā)明實施例中所述聚合物減阻劑為聚羧酸類，起減阻作用，改善水泥漿流變性，優(yōu)選型號為bcd-210l。

為了使本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員能夠進一步的了解本發(fā)明實施例的方案，下面將基于本發(fā)明實施例所介紹的方案對其進行詳細介紹。

實施例1

首先稱取g級水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥漿的漿杯中稱取水34份，然后分別稱取聚合物觸變劑3份、聚合物表面活性劑(苯乙烯-丙烯酸共聚物)3份、聚合物降失水劑(bcg-200l)4份、聚合物減阻劑(bcd-210l)0.5份倒入放有水的漿杯中。將漿杯中稱取好的物質(zhì)用瓦楞攪拌器混和均勻后，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法制備得到本發(fā)明所述的聚合物基觸變水泥漿，標記為1#樣品。

本實施例中聚合物觸變劑為甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十二酯四種單體的共聚物，其質(zhì)量比為5:40:30:25。

實施例2

首先稱取g級水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥漿的漿杯中稱取水37份，然后分別稱取聚合物觸變劑3.5份、聚合物表面活性劑(苯乙烯-丙烯酸共聚物)2份、聚合物降失水劑(bxf-200l)5份、聚合物減阻劑(bcd-210l)1份倒入放有水的漿杯中。將漿杯中稱取好的物質(zhì)用瓦楞攪拌器混和均勻后，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法制備得到本發(fā)明所述的聚合物基觸變水泥漿，標記為2#樣品。

本實施例中聚合物觸變劑為甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十四酯四種單體的共聚物，其質(zhì)量比為10:30:45:15。

實施例3

首先稱取g級水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥漿的漿杯中稱取水40份，然后分別稱取聚合物觸變劑5份、聚合物表面活性劑(馬來酸酐-苯乙烯共聚物)2份、聚合物降失水劑(bxf-200l)3份、聚合物減阻劑(bcd-210l)1.5份倒入放有水的漿杯中。將漿杯中稱取好的物質(zhì)用瓦楞攪拌器混和均勻后，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法制備得到本發(fā)明所述的聚合物基觸變水泥漿，標記為3#樣品。

本實施例中聚合物觸變劑為甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十六酯四種單體的共聚物，其質(zhì)量比為15:20:55:10。

實施例4

首先稱取g級水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥漿的漿杯中稱取水46份，然后分別稱取聚合物觸變劑3份、聚合物表面活性劑(聚丙烯酸鈉)1份、聚合物降失水劑(bxf-200l)4份、聚合物減阻劑(bcd-210l)0.3份倒入放有水的漿杯中。將漿杯中稱取好的物質(zhì)用瓦楞攪拌器混和均勻后，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法制備得到本發(fā)明所述的聚合物基觸變水泥漿，標記為4#樣品。

本實施例中聚合物觸變劑為甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十六酯四種單體的共聚物，其質(zhì)量比為5:20:70:5。

實施例5

首先稱取g級水泥100份置于下灰容器中，再在配制水泥漿的漿杯中稱取水40份，然后分別稱取聚合物觸變劑4份、聚合物表面活性劑(聚丙烯酸鈉)1份、聚合物降失水劑(bxf-200l)3.5份、聚合物減阻劑(bcd-210l)0.5份倒入放有水的漿杯中。將漿杯中稱取好的物質(zhì)用瓦楞攪拌器混和均勻后，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法制備得到本發(fā)明所述的聚合物基觸變水泥漿，標記為5#樣品。

本實施例中聚合物觸變劑為甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十六酯四種單體的共聚物，其質(zhì)量比為5:25:60:10。

對制得的聚合物基觸變水泥漿樣品性能進行評價：

根據(jù)gb/t19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿膠凝強度試驗方法，分別對不同溫度下聚合物基觸變水泥漿樣品靜置10s、5min、10min后的膠凝強度進行了評價。以測試膠凝強度方法為基礎(chǔ)，采用六速旋轉(zhuǎn)粘度計對聚合物基觸變水泥漿樣品觸變結(jié)構(gòu)的可逆性進行了評價。按照gb/t19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的試驗方法對聚合物基觸變水泥漿樣品的綜合性能進行評價。

(1)用六速旋轉(zhuǎn)粘度計測試不同溫度下觸變水泥漿樣品靜置10s、5min、10min后的膠凝強度，測試溫度分別為30℃、60℃、90℃，測試結(jié)果見表1。另外，用六速旋轉(zhuǎn)粘度計對觸變水泥漿樣品觸變結(jié)構(gòu)的可逆性進行了評價。實驗首先測試剛配置的觸變水泥漿在300r/min下的讀數(shù)，然后靜置10min測試其膠凝強度，然后用300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1min破壞其膠凝結(jié)構(gòu)并記錄攪拌30s的讀數(shù)，再重新靜置10min測試其膠凝強度。測試溫度分別為30℃、90℃，測試結(jié)果見表2。

表1不同溫度下聚合物基觸變水泥漿膠凝強度測試結(jié)果

表2不同溫度下聚合物基觸變水泥漿膠凝強度測試結(jié)果

由表1可知，制備的聚合物基觸變水泥漿樣品靜置后膠凝強度迅速增加，5min后膠凝強度就會達到較高值，且隨著溫度升高，其膠凝強度幾乎不受影響，從而在水泥漿注入井底后發(fā)揮其防漏、防竄的作用。由表2可知，制備聚合物基觸變水泥漿其觸變結(jié)構(gòu)具有很好的可逆性，靜置后形成膠凝結(jié)構(gòu)變稠后經(jīng)攪拌后可很快變稀恢復到原來的漿體狀態(tài)，從而降低施工的風險，再靜置后又可恢復起初的膠凝結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出很好的觸變特性。

(2)測試聚合物基觸變水泥漿體系的綜合性能，測試溫度為60℃、90℃，測試結(jié)果如表3。

表3聚合物基觸變水泥漿綜合性能表

由表3可知，聚合物基觸變水泥漿體系稠化正常，過渡時間短，漿體流動性好，失水量低，且形成水泥石強度高，綜合性能良好，可滿足現(xiàn)場施工要求。

以上實驗證明，本發(fā)明實施例的聚合物基觸變水泥漿體系觸變性強，膠凝強度形成快且容易被破壞，觸變性受溫度影響小，且其失水量低、抗壓強度高，綜合性能良好。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。