專利名稱：一種油井水泥用固體高溫緩凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩凝劑及其制備方法，尤其是油井水泥高溫緩凝劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
在油氣井注水泥作業(yè)中，通常在套管中注入水泥漿，水泥漿再從環(huán)行空間中返出， 待其凝固后，封固井壁和套管間的環(huán)隙。水泥漿在達(dá)到封固所要求的位置前必須保持良好的可泵性。在固井過程中，隨著水泥漿水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥漿的流動(dòng)性變差，當(dāng)水泥漿的稠度達(dá)到一定值時(shí)，水泥漿失去流動(dòng)性而無法泵送。隨著油田勘探開發(fā)工作的不斷深入，深井固井情況越來越多。隨著井底溫度的升高，水泥漿的凝固速度也會加快，使用高溫緩凝劑是高溫高壓深井固井過程中延長水泥漿稠化時(shí)間的有效手段。目前常用的幾種緩凝劑體系有木質(zhì)素磺酸鹽、糖類化合物、纖維素衍生物和有機(jī)磷酸鹽幾種，用于高溫的油井水泥緩凝劑普遍存在適用溫度范圍窄，對溫度敏感的缺點(diǎn)，多數(shù)產(chǎn)品在井溫升高或降低10°c時(shí)，加量會增加一倍以上或減少一半以上，水泥石強(qiáng)度變化大，對固井作業(yè)安全產(chǎn)生負(fù)面影響。由于深井封固段上下地層溫度相差較大，加量的細(xì)小差異會使水泥漿長期不凝，造成嚴(yán)重后果。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決深井固井作業(yè)中延長水泥漿稠化時(shí)間的要求，本發(fā)明提供一種在高溫下使用的油井水泥用固體高溫緩凝劑及其制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種油井水泥用固體高溫緩凝劑，是以氧化淀粉、 有機(jī)膦酸、氧化鋅和硼酸鈉為原料混合而成，各原料的質(zhì)量百分比分別為氧化淀粉為 60%-70%，有機(jī)膦酸為15%-25%，氧化鋅為5%-15%;硼酸鈉為1%_10%。所述的有機(jī)膦酸為固體的羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸或乙二胺四亞甲基膦酸中的一種。所述氧化淀粉的制備方法包括如下步驟將淀粉用水配成質(zhì)量百分比濃度為 25%-30%的淀粉乳液，保持不停攪拌，用堿調(diào)節(jié)pH到9-10，維持45_55°C的反應(yīng)溫度，加入氧化劑，反應(yīng)2-3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，靜置分層，倒去上層清液，將下層乳液進(jìn)行干燥，得到氧化淀粉。所述淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉或小麥淀粉的一種。所述氧化劑為質(zhì)量百分比濃度為30%的過氧化氫水溶液，加入量為干淀粉質(zhì)量的 5%-15%。
所述堿是質(zhì)量百分比濃度為1的氫氧化鈉溶液。上述的油井水泥用固體高溫緩凝劑的制備方法，將各原料按其百分比稱量后加入攪拌機(jī)中，在常溫條件下攪拌30-40分鐘，混合均勻。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
1、適用溫度范圍較寬，一般為50-200°C左右。2、對水泥漿的強(qiáng)度發(fā)展沒有影響。3、加量不敏感，緩凝劑的摻量與稠化時(shí)間有很好的線性關(guān)系，稠化過渡時(shí)間短，曲線形態(tài)好。4、與其他外加劑配伍性良好。5、與水泥適應(yīng)性好，對水泥漿的其他性能沒有影響。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的油井水泥用固體高溫緩凝劑，是以氧化淀粉、有機(jī)膦酸、氧化鋅和硼酸鈉為原料混合而成，各原料的質(zhì)量百分比分別為氧化淀粉為60%-70%，有機(jī)膦酸為15%-25%， 氧化鋅為5%-15% ；硼酸鈉為1%-10%。所述的有機(jī)膦酸為羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸或乙二胺四亞甲基膦酸中的一種。所述氧化淀粉的制備方法包括如下步驟將淀粉用水配成質(zhì)量百分比濃度為 25%-30%的淀粉乳液，保持不停攪拌，用堿調(diào)節(jié)pH到9-10，維持45_55°C的反應(yīng)溫度，加入氧化劑，反應(yīng)2-3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，靜置分層，倒去上層清液，將下層乳液進(jìn)行干燥，得到氧化淀粉。所述淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉或小麥淀粉的一種。所述氧化劑為質(zhì)量百分比濃度為30%的過氧化氫水溶液，加入量為干淀粉質(zhì)量的 5%-15%。
所述堿是質(zhì)量百分比濃度為1的氫氧化鈉溶液。上述的油井水泥用固體高溫緩凝劑的制備方法，將各原料按其百分比稱量后加入攪拌機(jī)中，在常溫條件下攪拌30-40分鐘，混合均勻。下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明
為了理解本發(fā)明，下面以實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。所述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。實(shí)施例1
首先制備氧化淀粉。配制30%馬鈴薯淀粉乳，保持不停攪拌，攪拌速度為60r/min，用 2%Na0H溶液調(diào)pH至9_10，維持反應(yīng)溫度為50°C，加入淀粉(干基)量15%的質(zhì)量百分比濃度為30%的過氧化氫溶液，氧化過程中羧基的生成導(dǎo)致pH值下降，應(yīng)加入2%Na0H溶液控制 PH值在穩(wěn)定的范圍內(nèi)(9-10)，反應(yīng)2個(gè)小時(shí)，過濾、干燥得到氧化淀粉。取氧化淀粉325g、羥基乙叉二膦酸100g、氧化鋅50g、硼酸鈉25g，將四種原料在攪拌機(jī)中攪拌30分鐘，得到固體高溫緩凝劑樣品1。實(shí)施例2
首先制備氧化淀粉。配制25%玉米淀粉乳，調(diào)pH至9-10，維持反應(yīng)溫度為45°C，加入淀粉(干基)量8%的質(zhì)量百分比濃度為30%的過氧化氫溶液。按照實(shí)施例1所述的方法進(jìn)行操作，得到氧化淀粉。取氧化淀粉300g、氨基三甲叉膦酸115g、氧化鋅60g、硼酸鈉25g，將四種原料在攪拌機(jī)中攪拌30分鐘，得到固體高溫緩凝劑樣品2。實(shí)施例3
首先制備氧化淀粉。配制28%木薯淀粉乳，調(diào)pH至9-10，維持反應(yīng)溫度為55°C，加入淀粉(干基)量12%的質(zhì)量百分比濃度為30%的過氧化氫溶液。按照實(shí)施例1所述的方法進(jìn)行操作，得到氧化淀粉。取氧化淀粉350g、乙二胺四亞甲基膦酸90g、氧化鋅40g、硼酸鈉20g，將四種原料在攪拌機(jī)中攪拌30分鐘，得到固體高溫緩凝劑樣品3。實(shí)施例4
首先制備氧化淀粉。配制30%小麥淀粉乳，調(diào)pH至9-10，維持反應(yīng)溫度為55°C，加入淀粉(干基)量13%的質(zhì)量百分比濃度為30%的過氧化氫溶液。按照實(shí)施例1所述的方法進(jìn)行操作，得到氧化淀粉。取氧化淀粉310g、乙二胺四亞甲基膦酸120g、氧化鋅55g、硼酸鈉15g，將四種原料在攪拌機(jī)中攪拌30分鐘，得到固體高溫緩凝劑樣品4。實(shí)施例5本發(fā)明油井水泥高溫緩凝劑性能評價(jià)
按照SY-T5504. 1-2005標(biāo)準(zhǔn)對緩凝劑進(jìn)行性能評價(jià)。水泥漿配方為嘉華G級水泥 +35%硅粉+緩凝劑+水，水灰比為0. 55，配方中樣品加量均以水泥為基準(zhǔn)。取樣品1，以120°C為代表性溫度，研究緩凝劑加量與稠化時(shí)間的關(guān)系，結(jié)果如表1 所示。表1緩凝劑加量與稠化時(shí)間的關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種油井水泥用固體高溫緩凝劑，其特征在于，是以氧化淀粉、有機(jī)膦酸、氧化鋅和硼酸鈉為原料混合而成，各原料的質(zhì)量百分比分別為氧化淀粉為60%-70%，有機(jī)膦酸為 15%-25%，氧化鋅為5%-15% ；硼酸鈉為1%-10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井水泥用固體高溫緩凝劑，其特征在于，所述的有機(jī)膦酸為固體的羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸或乙二胺四亞甲基膦酸中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述油井水泥用固體高溫緩凝劑，其特征在于，所述氧化淀粉的制備方法包括如下步驟將淀粉用水配成質(zhì)量百分比濃度為25%-30%的淀粉乳液，保持不停攪拌，用堿調(diào)節(jié)PH到9-10，維持45-55°C的反應(yīng)溫度，加入氧化劑，反應(yīng)2_3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，靜置分層，倒去上層清液，將下層乳液進(jìn)行干燥，得到氧化淀粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油井水泥用固體高溫緩凝劑，其特征在于，所述淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉或小麥淀粉的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油井水泥用固體高溫緩凝劑，其特征在于，所述氧化劑為質(zhì)量百分比濃度為30%的過氧化氫水溶液，加入量為干淀粉質(zhì)量的5%-15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油井水泥用固體高溫緩凝劑，其特征在于，所述堿是質(zhì)量百分比濃度為21的氫氧化鈉溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井水泥用固體高溫緩凝劑的制備方法，其特征在于，將各原料按其百分比稱量后加入攪拌機(jī)中，在常溫條件下攪拌30-40分鐘，混合均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油井水泥用固體高溫緩凝劑及其制備方法，該緩凝劑由如下四種組分混合而成氧化淀粉、有機(jī)膦酸、氧化鋅、硼酸鈉，四組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為氧化淀粉60%-70%、有機(jī)膦酸15%-25%、氧化鋅5%-15%、硼酸鈉1%-10%。該緩凝劑在50-200℃范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)對水泥漿稠化時(shí)間的調(diào)節(jié)，并且對水泥石的強(qiáng)度發(fā)展沒有影響，加量沒有敏感性，與其他油井水泥外加劑配伍性良好。
文檔編號C04B24/38GK102382331SQ20111022927
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者劉中華 申請人:天津科力奧爾工程材料技術(shù)有限公司