专利名称：一种抗冻型降失水剂及其制备方法
技术领域：
本发明是涉及一种油田钻井、固井作业中所用的抗冻型降失水剂及其制备方法。
背景技术：
在油田固井中，降失水剂是能够防止因渗透性的滤失作用而引起的施工事故和对油气层的损害的一种外加剂。加入降失水剂有助于防止施工中出现灌香肠，有助于防止环空气窜，提高水泥石的抗渗能力，减少渗透层对水泥浆的滤失作用，提高固井质量，保护油气层增加采收率。
目前油田固井使用的降失水剂类型以聚乙烯醇类居多，并以固体和液体两种形式存在。固体降失水剂现场配药多以干混方式与水泥混配，由于其加量仅占水泥重量的1～2％，为了保证降失水剂与水泥混配均匀，需增加有效的干混设备，不仅存在混配工艺复杂、劳动强度大，混拌不均的问题，同时还增加了固井成本。因此固井多采用液体降失水剂直接加入配浆水中，有效地解决了混配不均的问题。但液体降失水剂在环境温度低于零度以下，就会失去流动性不易倾倒，温度再低时还易结冰不易解冻。这样在冬季和高寒地区固井施工使用液体降失水剂就会受到限制，因此需要研究一种能在环境温度较低的条件下仍具有流动性的液体降失水剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗冻型降失水剂及其制备方法。发明的抗冻型降失水剂则很好地解决了液体降失水剂在环境温度低于零度以下，就会失去流动性不易倾倒，在冬季和高寒地区固井施工使用会结冰这一问题。它能在环境温度-20℃～-30℃的施工条件下仍具有较好的流动性，加入水泥浆中具有高效的降失水作用对水泥浆的其他性能无不良影响。
本发明的技术方案是各主要成分及配比按重量份数如下水48～71份、聚乙烯醇2.6～7.0份、一元醇类12～20份、多元醇类14～24份、交联剂0.07～0.25份及无机酸0.33～0.75份，在一定的温度、一定的时间条件下制备而成。按上述配方制备的抗冻型降失水剂，由于在聚乙烯醇溶液中加入一定比例的乙二醇和乙醇，解决了单用乙二醇在温度下降时形成的胶凝状态和单用乙醇时水泥浆易脱水的弊病。使它们与戊二醛共同发生化学交联反应，将长链结构变成网架结构，大大改善了聚乙烯醇的失水效果，从而提高固井质量。
本发明的制备方法在加有水解度≥80％的聚乙烯醇的反应瓶中，按配比加入水和一元醇、多元醇类，加热至聚乙烯醇完全溶解，在40～80℃下依次加入交联剂、无机酸反应2～4小时即得产品。
本发明从以下几个方面解决了液体降失水剂在使用中存在的局限性具有如下优点1、使用的环境温度由0℃扩大到-30℃的作业环境，流动性好、易倾倒，满足了冬季和高寒地区的施工要求，使适用的环境温度范围更广；2、与多种外加剂配伍好，具有良好的相容性；3、较低的水泥浆失水，API失水可降至25ml以下，有利于防止环空水泥浆气窜；4、对水泥浆其他性能无不利影响，不破坏水泥石强度；5、能满足不同类型水泥和不同水泥浆密度的要求。
具体实施例方式实施例1在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的反应瓶中，将水解度为88％的聚乙烯醇80克加入水1050克、乙二醇450克、乙醇400克，加热至聚乙烯醇完全溶解，将温度调整至60℃，加入1.98克的戊二醛搅拌均匀，加入8克盐酸反应2小时得成品。
实施例2在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的反应瓶中，将水解度为88％的聚乙烯醇100克加入水1250克、乙二醇300克、乙醇300克，加热至聚乙烯醇完全溶解，将温度调整至55℃，加入1.85克的戊二醛搅拌均匀，加入10克盐酸反应2.5小时得成品。
实施例3在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的反应瓶中，将水解度为88％的聚乙烯醇100克加入水1000克、乙二醇350克、乙醇300克，加热至聚乙烯醇完全溶解，将温度调整至55℃，加入1.71克的戊二醛搅拌均匀，加入10克盐酸反应2小时得成品。
实施例4将实例1制备而成的防冻降失水剂加入嘉华G级水泥，按API标准(APISpec 10A，1986)配制水固比为0.44，比重为1.90g/cm3的水泥浆(可加入0.4％分散剂改善流变性)。
按中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5546-92规定的方法评定失水量；按SY/T5546-92规定的方法评定流变性能，结果见下表。
样品1在-30℃下的流动度≥200mm实施例5将实例2制备而成的防冻降失水剂加入嘉华G级水泥，按API标准(APISpec 10A，1986)配制水灰比为0.44、比重为1.90g/cm3的水泥浆(可加入0.4％分散剂改善流变性)。
按中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5546-92规定的方法评定失水量；按SY/T5546-92规定的方法评定流变性能，结果见下表。
样品2在-20℃下的流动度≥200mm。
由上述实例可知，本发明的防冻型降失水剂具有良好的降失水性能，对水泥浆的其他性能无不良影响，与其他水泥外加剂配伍有较好的相容性。在环境温度-20℃～-30℃的施工条件下仍具有较好的流动性，在30℃以上的环境温度储存条件下也不影响它的降失水性能，四季皆宜。
权利要求
1.本发明是涉及一种油田钻井、固井作业中所用的抗冻型降失水剂。其特征在于各主要成分及配比按重量份数如下水48～71份、聚乙烯醇2.6～7.0份、一元醇类12～20份、多元醇类14～24份、交联剂0.07～0.25份及无机酸0.33～0.75份。
2.根据权利要求1所述的抗冻型降失水剂，其特征在于所述的一元醇类为甲醇、乙醇、丙醇；
3.根据权利要求1所述的抗冻型降失水剂，其特征在于所述的多元醇类为乙二醇、二甘醇、丙三醇；
4.根据权利要求1所述的抗冻型降失水剂，其特征在于所述的交联剂为戊二醛、硼酸；
5.根据权利要求1所述的抗冻型降失水剂，其特征在于所述的无机酸为盐酸；
6.一种油田固井抗冻型降失水剂的制备方法，其特征在于在加有水解度≥80％的聚乙烯醇反应瓶中，按配比加入水、一元醇类和多元醇，加热至聚乙烯醇完全溶解，在40～80℃下依次加入交联剂、无机酸反应2～4小时即得产品。
全文摘要
本发明涉及一种油田钻井、固井技术中所用的抗冻型降失水剂及其制备方法。它主要解决了液体降失水剂在环境温度低于零度以下，就会失去流动性不易倾倒，在冬季和高寒地区固井施工使用会结冰这一问题。其特征在于由水、聚乙烯醇、交联剂、一元醇类、多元醇类、无机酸按一定配比在一定的温度、一定的时间条件下制备而成。它能在环境温度－20℃～－30℃的施工条件下仍具有较好的流动性，能满足不同类型水泥和不同水泥浆密度的要求，加入水泥浆中具有高效的降失水和提高固井质量的作用。
文档编号C09K8/575GK1800294SQ200510119070
公开日2006年7月12日 申请日期2005年12月13日 优先权日2005年12月13日
发明者刘伟, 张振权, 崔永虎 申请人:刘伟