抗高温油井水泥降失水剂的合成及性能评价.pdf

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1、第30卷第2期油田化学Vo1．30No．22013年6月25日OilfieldChemistry25June，2013文章编号：1000．4092(2013)02．164．04抗高温油井水泥降失水剂的合成及性能评价李晓岚，国安平，李韶利，马小龙，孙举(1．南京工业大学材料科学与工程学院，江苏南京210009；2．中原石油勘探局钻井工程技术研究院，河南濮阳4570ol；3．中原石油勘探局固井工程处，河南清丰457331)摘要：以丙烯酰胺(AM)、2．丙烯酰胺基．2．甲基丙磺酸(AMPS)和N．乙烯基吡咯烷酮(NVP)合成了三元共聚物油井水泥降失水剂，考察了单体质

2、量分数、单体配比对聚合物降失水性能的影响。在75℃、6．9MPa下。含三元共聚物的水泥浆失水量随单体质量分数的增加先降低后增加，随AMPS加量的增加而增大，随NvP加量的增加变化较小。最佳合成条件为：单体质量分数12％，AM、AMPS、NVP摩尔比8．5：1．0：0．5，反应温度70℃，反应时间5h。引发剂加量0．7％，pH值为12。当降失水剂加量为4．2％时，水泥浆在160~C时的失水量为60mL，浆体的初始稠度为14Bc，稳定性好，水泥石强度发展快。图4表23l1关键词：丙烯酰胺；2-丙烯酰胺基．2．甲基丙磺酸；N．乙烯基吡咯烷酮；油井水泥；降失水剂中图分

3、类号：TE256~．6文献标识码：A在固井注水泥过程中，水泥浆在压力下流经渗合成了具有抗高温性能的三元共聚物油井水泥降透性地层时会发生渗滤，液相体积的减少将使水泥失水剂，考察了影响聚合物降失水性能的各种因浆密度增加，其稠化时间、流变性也会偏离原设计素，确定了最佳合成条件，并评价了合成聚合物在要求，并对地层造成不同程度的伤害，严重时可使水泥浆中的高温降失水能力。固井作业失败。油井水泥降失水剂是一种能控制1实验部分水泥浆中液相向渗透性地层滤失，使水泥浆保持适当水灰比的材料。目前国内常用的降失水剂主要1．1原料与仪器有聚乙烯醇(PVA)系列和水溶性纤维素系列。PVA

4、AM、AMPS、NVP均为工业级；引发剂过硫酸钾系列的高温适应性差，而且抗盐(NaC1)通常不超过(KPS)和氢氧化钠(NaOH)均为分析纯；G级水泥，5％⋯；纤维素类降失水剂则增稠作用明显，并且由石家庄嘉华特种水泥有限公司；石英砂(180目)、微于分子环状链单元中醚键在高温下发生氧化降解，硅(1000目)，濮阳市丰利化工机械科技有限公司；导致其使用温度一般不超过110℃]。丙烯酰胺分散剂(USZ，磺化醛酮缩合物)，高分子醚类消泡剂(AM)／2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸(AMPs)共聚物(XP．1)，卫辉化工有限公司；有机磷酸盐类缓凝剂具有优异的抗温性能，是

5、近年来油井水泥降失水剂(EDTMPS)，山东泰和水处理有限公司；去离子水。领域的研究重点b]。本文以AM、AMPS和N一乙烯OWC．2250型常压稠化仪，沈阳市固测井石油基吡咯烷酮(NVP)为共聚单体，采用水溶液聚合法仪器研究所；OWC．9360型恒速搅拌器、OWC一9380收稿日期：2012—03—05；修改日期：2012-05-11。基金项目：国家重大专项课题二专题三“超深水平井固井配套技术”的子专题“超高温防窜耐腐蚀固井水泥浆体系研究”(项目编号2011ZX05017—002—03)。作者简介：李晓岚(1980一)，女，中国科学院成都有机化学研究所高分子

6、化学与物理专业博~(2010)，中原石油勘探局钻井工程研究院博士后研究人员(2011一)，主要从事油井水泥外加剂的研究，通讯地址：457001河南省濮阳市中原路59号钻井工程技术研究院，电话：0393—4899548，E—mail：lixiaolan．zyyt@sinopec．com。第30卷第2期李晓岚，国安平，李韶利等：抗高温油井水泥降失水剂的合成及性能评价165型增压稠化仪、OWC一9390B增压养护釜、OWC一95100．3％和体系pH值为8的条件下，改变单体质量分数型高温高压失水仪，沈阳航空工业大学应用技术研进行聚合反应，得到的聚合物降失水剂在水泥浆

7、中究所；YAw．300C微机控制电液伺服压力试验机，济的降失水能力如图1所示。由图可见，加有聚合物南瑞普机电技术制造有限公司。的水泥浆失水量随单体质量分数的增加，呈先减小1．2降失水剂的合成后增加的趋势。当单体质量分数为12％时，失水量将一定量的AM和AMPS溶解于去离子水中，用为135mL，聚合物降失水能力最佳。20％NaOH溶液调节体系pH值，加人NVP，搅拌至2．2单体配比单体混合均匀，将配制好的溶液转移到四口瓶中并由于设计的聚合物降失水剂主要单体为AM，升温到反应温度，加入引发剂，恒温反应一定时间起吸附作用；AMPS起水化和抗高温的作用，为关键后将产物

8、倒出，得到无色或微黄色的黏稠液体，装单