CN109485800A - 一种一体化苯丙胶乳、制备方法及应用 - Google Patents

一种一体化苯丙胶乳、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一体化苯丙胶乳、制备方法及应用。所述苯丙胶乳是由包括以下组分的原料聚合而得:苯乙烯10~40%;甲基丙烯酸烷基酯8~30%;烯丙基聚醚类大单体1~5%;功能性水溶性单体1~10%;阴离子乳化剂1~5%;非离子乳化剂0.5~2%交联剂0.1~2%;链转移剂0.05~2%;引发剂0.5%~3%;余量为去离子水。本发明的苯丙胶乳不需要额外复配稳定剂使用,可以提高固井第一和第二胶结面的胶结强度,降低水泥石的渗透率,减少油气窜现象的发生,并且可增加水泥石的弹韧性,减少水泥石在射孔、压裂等固井后续作业的破裂程度,保持水泥环的整体稳定性,提高固井质量。

Description

一种一体化苯丙胶乳、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及石油钻井固井技术领域,进一步地说,是涉及一种一体化苯丙胶乳、制备方法及在固井中的应用。
背景技术
随着我国油气资源的勘探工作不断向深层复杂地质构造带地区扩展,深井、超深井固井面临着高温高压防气窜难题。而加入胶乳外加剂的胶乳水泥浆更是具有抗高温、防油气水窜、降失水保护油气层的特点,能够有效地提高深井和超深井的固井质量,是目前国内外公认的防窜性能优良的水泥浆体系。
目前用于油田固井作业的胶乳水泥浆大部分是丁苯胶乳水泥浆体系,而应用苯丙胶乳水泥浆目前还未见报道,苯丙胶乳大部分是用于造纸和涂料等领域当中。
申请号为01108322.0的中国专利“油田固井用共聚物胶乳及其制备方法”公开了在油田固井使用的共聚物胶乳及其生产方法,是由丁二烯30~50份,苯乙烯40~70份,功能单体A还有碳碳双键的不饱和羧酸酯,不饱和酰胺或不饱和腈类化合物0.1~0.3份,引发剂0.4~2.5份,分子量调节剂0.2~0.6份,电解质0.2~0.7份,起始聚合物乳液pH值7~10,聚合温度为60~90℃,;软水,丁二烯,苯乙烯,引发剂。乳化剂及分子量调节剂分两次加入,功能单体、电解质及螯合剂在在开始投料时一次加入,公布的共聚物胶乳是丁苯胶乳,可以配制出稳定的固井胶乳水泥浆。但是,丁苯胶乳需要额外复配相应的稳定剂,且丁苯胶乳在使用中比较敏感,调整起来比较困难。
申请号为201210587842.2的中国专利“面涂用苯丙胶乳及其制备方法和应用”公开了一种面涂用苯丙胶乳及其制备方法和应用,制备方法包括以下步骤:(1)将总重量10~30份的引发剂、总重量10~60份的乳化剂和总重量5~45份的水混合,然后加入总重量45-75%的混合单体,得到均相乳液A;(2)将丙烯酸树脂、余量的引发剂、余量的乳化剂、少量的混合单体和余量的水反应,然后加入步骤(1)的均相乳液A反应,加入淀粉水溶液,继续反应,降温,用碱性物质中和值pH值为6~9,获得造纸面涂用苯丙胶乳。本发明制备的苯丙胶乳具有能显著提高涂布纸的表面强度和涂布光泽度的优点。
申请号为201210587843.7的中国专利“聚氨酯改性涂布用苯丙胶乳及其制备方法和应用”公开了一种聚氨酯改性涂布用苯丙胶乳及其制备方法和应用,制备方法包括以下步骤:(1)将总重量5-40%引发剂、总重量10-50%的乳化剂和总重量5-30%的混合单体,得到均相乳液A;混合单体由如下组分组成:(甲基)丙烯酸酯20-70%,(甲基)苯乙烯20-70份,(甲基)丙烯酸3-10份,(2)将丙烯酸树脂、聚氨酯预聚体、余量的引发剂、余量的乳化剂、余量的混合单体和余量的水反应,然后加入步骤(1)的均相乳液A反应,中和至pH6-9,获得聚氨酯改性涂布用苯丙胶乳。本发明的高粘结强度苯丙胶乳,具有能显著提高涂布纸的平滑度和表面强度的优点。
申请号为201210587842.2的中国专利“合成苯丙胶乳”公开了一种合成苯丙胶乳,其原料按重量份的组分含量为:丙烯酸2~4份、丙烯酸异辛脂5~8份、苯乙烯10~15份、丙烯酸丁酯6~9份、乳化剂0.4~0.8份、过硫酸铵0.1~0.4份、离子水65~80份。由于本发明软硬单体配比为MAA:St:BA=36:25:36,所得乳液硬度高,抗老化性能好,种子乳液的用量为10~12%时,所得乳液综合性能最好,加适量的羧基功能单体可以明显改善乳液的聚合稳定性、钙离子稳定性、乳液的粘度和涂膜的吸水率。
现有技术的的苯丙胶乳大都用于造纸、涂料等领域里。现有技术固井用水泥浆大都是丁苯胶乳水泥浆,苯丙胶乳早期在油井水泥中尝试使用,只是使用在低温情况,高温时胶乳在水泥浆中会水解造成浆体超缓凝。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题,本发明提供了一种不需要额外复配稳定剂的固井用苯丙胶乳、制备方法及应用,即固井苯丙胶乳一体化技术,直接将胶乳与外加剂形成抗高温苯丙胶乳防窜水泥浆体系,不需要额外复配稳定剂使用,可以提高固井第一和第二胶结面的胶结强度,降低水泥石的渗透率,减少油气窜现象的发生,并且可增加水泥石的弹韧性,减少水泥石在射孔、压裂等固井后续作业的破裂程度,保持水泥环的整体稳定性,提高固井质量。
本发明的目的之一是提供一种油井水泥用一体化苯丙胶乳。
苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、带有磺酸官能团的水溶性单体、烯丙基聚醚类大单体、功能性水溶性单体、阴离子和非离子复合乳化剂、交联剂、链转移剂、引发剂、去离子水;
以原料总重为100%计,各组分的用量如下:
优选用量为:
所述甲基丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯中的一种或两种。
所述功能性水溶性单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少两种。
所述烯丙基聚醚类大单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基聚氧乙烯醚;
所述阴离子型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠,十二烷基磺酸钠,2-烯丙基醚-3-羟基丙烷-1-磺酸钠,壬基酚聚氧乙烯醚硫酸胺盐中的至少两种;
非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类的一种;
其中阴离子乳化剂与非离子乳化剂用量比优选为5~10:1。
所述交联剂可采用本领域通常的交联剂,如:二乙烯基苯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、1,6-己二醇丙烯酸酯、新戊二醇丙烯酸酯等,其用量也为常规用量。
所述链转移剂可采用本领域常规的链转移剂,如:含有C2~C12的烷基硫醇,巯基丙酸,巯基乙酸,巯基乙醇或巯基硅烷等,其用量也为常规用量。
所述引发剂可采用本领域常规的引发剂,如:偶氮类、过氧化物类或氧化还原引发剂;其用量也为常规用量,本发明中可以优选引发剂的用量为原料总重的0.5~3%,更优选为0.5~1.5%。
本发明的目的之二是提供一种所述的苯丙胶乳的制备方法。
包括:
所述组分按所述用量采用种子乳液聚合方法制得所述一体化苯丙胶乳。
本发明具体可采用以下技术方案:
本发明中,苯丙胶乳单体组成如下:
(1)苯乙烯,反应主单体,用量为单体总量的10~40%(重量百分比,以下单体同)。
(2)甲基丙烯酸烷基酯,反应主单体,用量为单体总量的8~30%,其中包括甲基丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯中的一种或两种。
(3)功能性水溶性单体用量为单体总量的0~10%,为含带有磺酸官能团的水溶性单体,如2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少两种
(4)烯丙基聚醚类大单体,用量为单体总量≤5%,如:甲基烯丙基聚氧乙烯醚和烯丙基聚氧乙烯醚;
(5)交联剂,用量为单体总量的≤2%,如二乙烯基苯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、1,6-己二醇丙烯酸酯、新戊二醇丙烯酸酯等。
(6)链转移剂,用量为单体总量的≤2%,使用含有C2~C12的烷基硫醇,巯基丙酸,巯基乙酸,巯基乙醇或巯基硅烷等。
(7)阴离子乳化剂,用量为单体总量的1~5%,阴离子乳化剂优选用量范围2-4%,包括以下表面活性剂中的至少两种;十二烷基硫酸钠、MS-1乳化剂,一些商品化的乳化剂如ONIST-1025,CO458、UCAN-1、十二烷基苯磺酸钠,十二烷基磺酸钠等。
(8)非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类的一种,一般是OP和TX系列中的一种。优选用量为0.1-2%,其中阴离子乳化剂与非离子乳化剂用量范围之比控制在5~10
(9)引发剂,用量为单体总量的0.5~3%,使用偶氮类、过氧化物类或氧化还原引发剂,偶氮类包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈的一种或两种,无机过氧化物类,包括过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
本发明采用本领域常规的种子乳液聚合的方法制备:先将反应容器中加入一定量的乳化剂溶液,即种子乳液,加热到反应温度后,加入少量单体(如10%)和引发剂进行预聚合30min。然后将预乳化单体和引发剂在2~6个小时内连续滴加到反应容器中,滴加完毕后,再加入氧化还原引发剂再反应一段时间以后,以便把残余单体数量降到最低,最后即得到用于固井油井水泥的一体化苯丙胶乳。
具体包括:
(1)制备乳液种子
按上述单体的组成及用量比例称取各组分,加入到带搅拌的反应釜里,再加入乳化剂和水,使用剪切乳化泵高速循环分散40~50分钟,即得到充分剪切分散的单体预乳液;先将5~10%的单体预乳液,加入到装有温度计、加热器、搅拌器、加料管的反应釜里,慢慢升温至温度为80℃~90℃时,加入引发剂,几分钟后,乳液出现微弱的蓝光,再搅拌5-10分钟,即形成乳液种子;
种子乳液是由占总的单体预乳液5-10%的部分与占总引发剂5-10%量的部分引发剂进行反应制得,单体预乳液为上述所有参与反应单体、乳化剂、交联剂、链转移剂与去离子水混合剪切分散制成。
(2)制备一体化苯丙胶乳
将单体预乳液和引发剂在2~4小时连续滴加到反应釜中,与胶乳种子反应,反应温度保持在85℃~90℃,反应完毕后,保温1小时后,再同时滴加氧化还原引发剂,滴加完毕后,降温到50℃以下,即得到所需要的一体化苯丙胶乳。单体预乳液是指除做种子乳液所用剩余90-95%,种子乳液所用的引发剂5-10%的为一次加入,剩余的引发剂为4小时内连续匀速滴加。
本发明的目的之三是提供一种所述的苯丙胶乳在固井水泥浆中的应用。
以油井水泥为100重量份计,苯丙胶乳的加入量为5~15重量份。
将本发明的油井水泥一体化苯丙胶乳加入固井用的水泥浆体系中,其可有效的降低水泥浆的滤失量,纳米级胶乳粒子填补水泥水化后水泥石的缝隙,增加油井水泥的致密性,降低水泥石渗透率,有效阻止固井封固段的油气水窜发生,提高油气井固井质量。
一般以固井用水泥浆中水泥含量为100重量份数计,将5-15份本发明所述的油井水泥一体化苯丙胶乳直接加入固井水泥浆,混合均匀即可。
固井水泥浆是现有技术中常用到的一些固井用水泥浆体系。本发明种可优选含有以下组分:
其中,油井水泥为嘉华G级油井水泥;硅粉为固井体系中常用外掺料;降失水剂、分散剂和缓凝剂可采用固井体系中常用的外加剂;以上外掺料、外加剂均可由市售而得。
采用本发明制取的一体化苯丙胶乳用于油田固井水泥浆体系有如下的优点:使得可以不需要额外加入稳定剂使用,水泥浆体系少加一种外加剂稳定剂,就减少了性能的相互影响,减少了现场调整的难度。
1.胶乳配方中引入烯丙基聚醚大单体,具有反应活性高和双键保留率高的特点。通常都是合成聚羧酸类减水剂的主要材料,代替了原有苯丙胶乳中配套稳定剂的作用,使得胶乳与水泥浆有很好的相容性及稳定性。
2.由于共聚中加入了含有磺酸基的单体或其他水溶性功能单体,也对一体化胶乳与水泥浆的很好相容起到重要的贡献作用。
3.共聚中的酯类软单体,有效降低聚合物的玻璃化温度,所合成的苯丙胶乳具有高效的降失水功能,在适用温度范围内,苯丙胶乳水泥浆体系在高温高压下API失水可控制在50mL以下。
4.一体化乳液粒子在压差下聚集,形成有一定强度的乳胶膜,防止气体侵入到水泥浆中;降低了水泥浆的表面张力,使得窜进的微量气体分散成微泡,这些微泡被束缚,不会积聚上窜形成气体通道;水泥浆的静胶凝强度形成后,乳液粒子填充于水泥颗粒的空隙中,减少了水泥水化造成的微裂隙,降低了渗透率,有效的防止固井段的气窜发生,提高了油气井固井质量。
6.由于一体化胶乳所生成的聚合物膜具有较好的韧性,所以显著的提高了固井水泥环的抗冲击性能。
对本发明制备的胶乳性能可用如下方法表征:胶乳的粒径采用Coulter LS230粒径分析仪测定,使用的评价测试仪器还有高温高压失水仪OWC-9710,美国Chandler公司生产的HT/HP型8040稠化仪、5265型水泥静胶凝强度分析仪、德国Tony水泥石力学性能测试仪、岩心渗透仪等。
本发明中的油井水泥用苯丙胶乳平均粒径在180nm左右,比水泥颗粒粒径(一般约在20~50μm)小的多,而且胶粒具有良好的弹性,胶粒挤塞、充填于水泥颗粒之间,使滤饼渗透率降低,两种协同作用的结果起到了降低失水作用。苯丙胶乳水泥浆的常规性能具有明显的速凝、早强、低失水、直角稠化等特点,可以改善水泥环与套管、地层之间的胶结性能,降低水泥环与套管、地层之间的环隙,有效避免气窜现象的发生。另外胶乳水泥浆能赋予水泥环以韧性,水泥中引入苯丙胶乳后的力学性能有明显改善,弹性模量改善(15.5↘7.7GPa)抗折强度增加(0.14↗0.27MPa),使水泥石的动态力学性能得到明显改善,提高了水泥环抗射孔(压裂等)动态冲击能力,减少了射孔与钻井过程中水泥环的破坏几率。另外苯丙胶乳水泥具有致密性和低渗透性,具有较强的抗腐蚀能力,有利于延长生产井的寿命。
具体实施方式
下面结合实施例,进一步说明本发明。
所用原料除实施例中烷基磺酸盐阴离子乳化剂为室内合成自制外,其余均为市售产品。
实施例1
在带搅拌的反应釜(原料罐)里加入750kg去离子水,20kg烷基磺酸盐阴离子乳化剂SCAY-10(工程院自制),20kg非离子乳化剂辛基苯酚聚氧乙烯醚TX-50,30g阴离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯硫酸铵盐CO458,40g阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠,600kg苯乙烯,300kg丙烯酸丁酯,12kg交联剂二乙烯基苯,60kg功能性单体NN二甲基丙烯酰胺,50kg烯丙基聚氧乙烯醚大单体HPEG2400,充分剪切预乳化1小时待用。同时在另一个原料滴加罐里加入引发剂过硫酸钠10kg,去离子水650kg,作为引发剂组分。
在反应釜里投入去离子水200kg,升温到90℃,加入10%的上述预乳液,4%的上述引发剂溶液,反应20到30分钟后,开始同时滴加剩余的预乳液和引发剂溶液,滴加过程持续4小时,保持温度为90℃。滴完后保温30分钟,降温至85℃,同时滴加3.0kg链转移剂叔丁基过氧化氢和100kg水组成的溶液A,1.2kg硫代硫酸钠和80kg去离子水组成的溶液B,滴加时间2小时后,再保温半小时,冷却到50℃以下,即得到稳定的乳白色一体化苯丙胶乳1#
实施例2
在带搅拌的反应釜(原料罐)里加入750kg去离子水,20kg烷基磺酸盐阴离子乳化剂SCAY-10(工程院自制),20kg非离子乳化剂辛基苯酚聚氧乙烯醚OP-10,30g阴离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯硫酸铵盐CO458,40g阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠,500kg苯乙烯,400kg丙烯酸丁酯,12kg交联剂二乙烯基苯,60kg功能性单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMPS,50kg烯丙基聚氧乙烯醚大单体TPEG1300,充分剪切预乳化1小时待用。同时在另一个原料滴加罐里加入引发剂过硫酸钠10kg,去离子水650kg,作为引发剂组分。
在反应釜里投入去离子水200kg,升温到90℃,加入10%的上述预乳液,4%的上述引发剂溶液,反应20到30分钟后,开始同时滴加剩余的预乳液和引发剂溶液,滴加过程持续4小时,保持温度为90℃。滴完后保温30分钟,降温至85℃,同时滴加3.0kg链转移剂叔丁基过氧化氢和100kg水组成的溶液A,1.2kg硫代硫酸钠和80kg去离子水组成的溶液B,滴加时间2小时后,再保温半小时,冷却到50℃以下,即得到稳定的乳白色一体化苯丙胶乳2#
实施例3
在带搅拌的反应釜(原料罐)里加入750kg去离子水,30kg烷基磺酸盐阴离子乳化剂SCAY-10(工程院自制),10kg非离子乳化剂辛基苯酚聚氧乙烯醚OP-10,30g阴离子乳化剂乳化剂壬基酚聚氧乙烯硫酸铵盐CO458,40g阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠,300kg苯乙烯,300kg丙烯酸-2-乙基己酯,300kg丙烯酸十二烷基酯,12kg交联剂二乙烯基苯,60kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMPS,50kg烯丙基聚氧乙烯醚大单体HPEG2400,充分剪切预乳化1小时待用。同时在另一个原料滴加罐里加入引发剂过硫酸钠15kg,去离子水650kg,作为引发剂组分。
在反应釜里投入去离子水200kg,升温到90℃,加入10%的上述预乳液,4%的上述引发剂溶液,反应20到30分钟后,开始同时滴加剩余的预乳液和引发剂溶液,滴加过程持续4小时,保持温度为90℃。滴完后保温30分钟,降温至85℃,同时滴加3.0kg链转移剂叔丁基过氧化氢和100kg水组成的溶液A,1.2kg硫代硫酸钠和80kg去离子水组成的溶液B,滴加时间2小时后,再保温半小时,冷却到50℃以下,即得到稳定的乳白色一体化苯丙胶乳3#
实施例4:
固井水泥浆:嘉华G级油井水泥为100份重量,35份的石英砂、5份的降滤失剂、2份的分散剂、1.5份的缓凝剂、12份的苯丙胶乳(1#、2#、3#),12份常规苯丙胶乳4#和5#(复配1.5份稳定剂SD-2)及20份的水。
将加有一体化苯丙胶乳和未改性的苯丙胶乳与配套外加剂的水泥浆放入93℃养护后测流变性能,并按API标准测试高温高压失水性能。试验结果见表1。
表1一体化苯丙胶乳水泥浆基本性能
实验结果表明一体化苯丙胶乳与前期应用的固井用胶乳明显的区别在于不需要复配稳定剂就能保持水泥浆的配浆及高温下的流变性能,这样在现场的配方调整中更加简单,大大降低了胶乳水泥浆体系的现场应用敏感性。
实施例5:
固井水泥浆:嘉华G级油井水泥为100份重量,35份的石英砂、5份的降滤失剂、2份的分散剂、1.5份的缓凝剂、15份的苯丙胶乳1#、2#、3#,4#常规苯丙胶乳(+胶乳稳定剂),同样的配方在140℃,70MPa条件下测定水泥浆稠化时间,结合实例4中的API失水计算水泥浆体系的SPN防气窜性能系数。试验结果见表2。
表2一体化苯丙胶乳水泥浆的防窜性能表
实施例6:
固井水泥浆:嘉华G级油井水泥为100份重量,35份的石英砂、5份的降滤失剂、2份的分散剂、1.5份的缓凝剂、15份的苯丙胶乳1#、2#、3#、4#常规苯丙胶乳(+胶乳稳定剂),在140℃、21MPa下养护48小时,对比不加苯丙胶乳测试水泥石的抗强度和抗折强度以及弹性模量,并测试水泥石的渗透率。试验结果见表3。
表3 一体化苯丙胶乳水泥石性能表
由表1、表2、表3可看出,加入苯丙胶乳水泥浆流变性能良好,在适用温度140℃API失水完全可控制在50mL以下,防气窜性能指数SPN值小于3,属于防窜性能良好,一体化苯丙胶乳性能与前期苯丙胶乳水泥浆体系性能无任何变化,但省去了胶乳稳定剂的配方。一体化苯丙胶乳的加入能明显改善水泥石的力学性能,有效降低弹性模量,提高抗拉强度,且一些纳米乳液颗粒填充水泥石孔隙,明显降低水泥石的渗透率,这也有效提高水泥浆的防窜性能和防腐蚀能力。
实施例7:
所发明的一体化苯丙胶乳结合水泥浆在新疆塔河油田二口井的固井中进行了现场试验应用,应用效果良好。具体情况如下表。
表4 一体化苯丙胶乳应用井情况

Claims (9)

1.一种一体化苯丙胶乳,其特征在于所述苯丙胶乳是由包括以下组分的原料聚合而得:
苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基聚醚类大单体、功能性水溶性单体、阴离子和非离子复合乳化剂、交联剂、链转移剂、引发剂、去离子水;
以原料总重为100%计,各组分的用量如下:
2.如权利要求1所述的苯丙胶乳,其特征在于:
以原料总重为100%(包括生产用去离子水)计,各组分的用量如下:
3.如权利要求1所述的苯丙胶乳,其特征在于
所述甲基丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的苯丙胶乳,其特征在于:
功能性水溶性单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少两种。
5.如权利要求1所述的苯丙胶乳,其特征在于:
烯丙基聚醚类大单体为甲基烯丙基聚氧乙烯醚或烯丙基聚氧乙烯醚。
6.如权利要求1所述的苯丙胶乳,其特征在于:
所述阴离子型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠,十二烷基磺酸钠,2-烯丙基醚-3-羟基丙烷-1-磺酸钠,壬基酚聚氧乙烯醚硫酸胺盐中的至少两种;
所述非离子乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类的一种;
其中阴离子乳化剂与非离子乳化剂用量比为5~10:1。
7.一种如权利要求1~6之一所述的一体化苯丙胶乳的制备方法,其特征在于所述方法包括:
所述组分按所述用量采用种子乳液聚合方法制得所述一体化苯丙胶乳。
8.一种如权利要求1~6之一所述的一体化苯丙胶乳在固井水泥浆中的应用。
9.如权利要求8所述的一体化苯丙胶乳在固井水泥浆中的应用,其特征在于:
以油井水泥为100重量份计,一体化苯丙胶乳的加入量为5~15重量份。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115073654A (zh) * 2022-06-21 2022-09-20 清华大学 抑制水泥水化的外加剂、其的制备方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5333291A (en) * 1976-09-09 1978-03-29 Katetsukusu Kk Cationic carboxyl latex
CN104193914A (zh) * 2014-08-18 2014-12-10 清华大学 一种油气田固井水泥浆用聚合物胶乳及其制备方法
CN106565892A (zh) * 2015-10-10 2017-04-19 中国石油化工股份有限公司 油田固井用苯丙胶乳及其制备与应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5333291A (en) * 1976-09-09 1978-03-29 Katetsukusu Kk Cationic carboxyl latex
CN104193914A (zh) * 2014-08-18 2014-12-10 清华大学 一种油气田固井水泥浆用聚合物胶乳及其制备方法
CN106565892A (zh) * 2015-10-10 2017-04-19 中国石油化工股份有限公司 油田固井用苯丙胶乳及其制备与应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115073654A (zh) * 2022-06-21 2022-09-20 清华大学 抑制水泥水化的外加剂、其的制备方法及应用
CN115073654B (zh) * 2022-06-21 2023-11-10 清华大学 抑制水泥水化的外加剂、其的制备方法及应用

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