分散型降失水剂的制备及性能研究

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1、分散型降失水剂的制备及性能研究StudyontheSynthesisandPerformanceofFluidLossAdditiveAvailable工程领域：化学工程作者姓名：郭春指导教师：郭锦棠教授企业导师：刘硕琼高工天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做

2、的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着石油储量的不断减少，油田开采需要向超深井、海洋等方面发展。而

3、世界海洋占地面积远大于陆地面积，石油可开采量也多数藏于海底，所以国内外对海洋油田的开采越来越重视，在海上固井一般采用海水配浆。由于海水中含有较多的阳离子，阳离子的存在会影响油井水泥的各项基本性能，从而给固井施工带来更多挑战。为了满足固井所用水泥浆的性能指标，水泥浆体需配合油井水泥外加剂来使用，降失水剂是一种重要的油井水泥外加剂。将油井水泥与降失水剂配合使用可以控制水泥浆失水量，防止滤液向地层渗漏污染地下土壤。目前针对海水水泥浆体系的降失水剂研究较少，该类降失水剂普遍存在水泥浆失水量和水泥浆分散能力之间的矛盾

4、关系。本文针对上述用于海水水泥浆体系的降失水剂存在的问题，通过查阅相关文献，选用功能型单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、马来酸酐（MA）、N，N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、烯丙基聚乙二醇（APEG），进行分子结构的设计，采用水溶液自由基聚合法合成固体分散型降失水剂AMDA。通过优化降失水剂的合成条件以及水泥浆性能测试，最终确定了合成AMDA的最佳配方和工艺条件。AMDA的分子结构通过红外光谱和核磁共振波谱进行了表征，结果显示，合成的产物即为目标产物。AMDA的耐热性能通过热重TG进行评价，结

5、果表明该降失水剂AMDA抗温效果能够达到277℃，耐热性能优良。降失水剂的水泥浆综合应用性能进行了考察，结果表明，该降失水剂抗失水效果良好，当加入质量分数为3%的降失水剂AMDA时，在60℃条件下，在海水和淡水水泥浆体系中API失水值能够控制在50ml以内；同时，该降失水剂在海水以及淡水水泥浆体系中具有良好的流动度以及流动度保持性；在30℃、60℃和90℃的条件下，AMDA对海水和淡水水泥石抗压强度发展基本无影响；对比纯水泥和含有降失水剂AMDA的海水和淡水水泥浆的稠化曲线可以看出，该降失水剂对水泥浆体系并

6、无缓凝副作用和“鼓包”、“包芯”出现。本文中研制的固体和液体降失水剂在水泥浆应用性能上差异显著，利用扫描电镜、透射电镜以及Zeta电位和粒径分析仪对该种现象进行研究。结果表明：固体降失水剂对海水水泥浆中的金属阳离子不敏感，更适用于海水水泥浆体系。关键词：降失水剂，海水水泥浆，冷冻干燥，分散性，抗盐性IIIABSTRACTWiththecontinuousreductionofoilreserves,explorationanddevelopmentofoilfieldmininghavebeenfacedt

7、oultra-deepwells,marineandotheraspects.Theworld'smarineareaismuchlargerthanthelandarea,theamountofoilcanbeminedintheseabed,somoreandmoreattentionhasbeenpaidtotheexploitationofoffshoreoilfieldsathomeandabroad,cementingintheseagenerallyusedwithwaterslurry.Ca

8、tionsinseawatercanaffectthebasicpropertiesofoilwellcement,whichbringsmorechallengestocementingconstruction.Cementslurryneedstocooperatewiththeoilwellcementadditivestouse,inordertomeetitsperformanceindicators,