抗高溫油井水泥降失水劑的合成及性能評價(jià).pdf

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1、第30卷第2期油田化學(xué)Vo1．30No．22013年6月25日OilfieldChemistry25June，2013文章編號：1000．4092(2013)02．164．04抗高溫油井水泥降失水劑的合成及性能評價(jià)李曉嵐，國安平，李韶利，馬小龍，孫舉(1．南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210009；2．中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院，河南濮陽4570ol；3．中原石油勘探局固井工程處，河南清豐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劑，考察了單體質(zhì)

2、量分?jǐn)?shù)、單體配比對聚合物降失水性能的影響。在75℃、6．9MPa下。含三元共聚物的水泥漿失水量隨單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先降低后增加，隨AMPS加量的增加而增大，隨NvP加量的增加變化較小。最佳合成條件為：單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)12％，AM、AMPS、NVP摩爾比8．5：1．0：0．5，反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間5h。引發(fā)劑加量0．7％，pH值為12。當(dāng)降失水劑加量為4．2％時(shí)，水泥漿在160~C時(shí)的失水量為60mL，漿體的初始稠度為14Bc，穩(wěn)定性好，水泥石強(qiáng)度發(fā)展快。圖4表23l1關(guān)鍵詞：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；降失水劑中圖分

3、類號：TE256~．6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A在固井注水泥過程中，水泥漿在壓力下流經(jīng)滲合成了具有抗高溫性能的三元共聚物油井水泥降透性地層時(shí)會發(fā)生滲濾，液相體積的減少將使水泥失水劑，考察了影響聚合物降失水性能的各種因漿密度增加，其稠化時(shí)間、流變性也會偏離原設(shè)計(jì)素，確定了最佳合成條件，并評價(jià)了合成聚合物在要求，并對地層造成不同程度的傷害，嚴(yán)重時(shí)可使水泥漿中的高溫降失水能力。固井作業(yè)失敗。油井水泥降失水劑是一種能控制1實(shí)驗(yàn)部分水泥漿中液相向滲透性地層濾失，使水泥漿保持適當(dāng)水灰比的材料。目前國內(nèi)常用的降失水劑主要1．1原料與儀器有聚乙烯醇(PVA)系列和水溶性纖維素系列。PVA

4、AM、AMPS、NVP均為工業(yè)級；引發(fā)劑過硫酸鉀系列的高溫適應(yīng)性差，而且抗鹽(NaC1)通常不超過(KPS)和氫氧化鈉(NaOH)均為分析純；G級水泥，5％?；纖維素類降失水劑則增稠作用明顯，并且由石家莊嘉華特種水泥有限公司；石英砂(180目)、微于分子環(huán)狀鏈單元中醚鍵在高溫下發(fā)生氧化降解，硅(1000目)，濮陽市豐利化工機(jī)械科技有限公司；導(dǎo)致其使用溫度一般不超過110℃]。丙烯酰胺分散劑(USZ，磺化醛酮縮合物)，高分子醚類消泡劑(AM)／2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸(AMPs)共聚物(XP．1)，衛(wèi)輝化工有限公司；有機(jī)磷酸鹽類緩凝劑具有優(yōu)異的抗溫性能，是

5、近年來油井水泥降失水劑(EDTMPS)，山東泰和水處理有限公司；去離子水。領(lǐng)域的研究重點(diǎn)b]。本文以AM、AMPS和N一乙烯OWC．2250型常壓稠化儀，沈陽市固測井石油基吡咯烷酮(NVP)為共聚單體，采用水溶液聚合法儀器研究所；OWC．9360型恒速攪拌器、OWC一9380收稿日期：2012—03—05；修改日期：2012-05-11。基金項(xiàng)目：國家重大專項(xiàng)課題二專題三“超深水平井固井配套技術(shù)”的子專題“超高溫防竄耐腐蝕固井水泥漿體系研究”(項(xiàng)目編號2011ZX05017—002—03)。作者簡介：李曉嵐(1980一)，女，中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所高分子

6、化學(xué)與物理專業(yè)博~(2010)，中原石油勘探局鉆井工程研究院博士后研究人員(2011一)，主要從事油井水泥外加劑的研究，通訊地址：457001河南省濮陽市中原路59號鉆井工程技術(shù)研究院，電話：0393—4899548，E—mail：lixiaolan．zyyt@sinopec．com。第30卷第2期李曉嵐，國安平，李韶利等：抗高溫油井水泥降失水劑的合成及性能評價(jià)165型增壓稠化儀、OWC一9390B增壓養(yǎng)護(hù)釜、OWC一95100．3％和體系pH值為8的條件下，改變單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)型高溫高壓失水儀，沈陽航空工業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)研進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到的聚合物降失水劑在水泥漿

7、中究所；YAw．300C微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)的降失水能力如圖1所示。由圖可見，加有聚合物南瑞普機(jī)電技術(shù)制造有限公司。的水泥漿失水量隨單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，呈先減小1．2降失水劑的合成后增加的趨勢。當(dāng)單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％時(shí)，失水量將一定量的AM和AMPS溶解于去離子水中，用為135mL，聚合物降失水能力最佳。20％NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH值，加人NVP，攪拌至2．2單體配比單體混合均勻，將配制好的溶液轉(zhuǎn)移到四口瓶中并由于設(shè)計(jì)的聚合物降失水劑主要單體為AM，升溫到反應(yīng)溫度，加入引發(fā)劑，恒溫反應(yīng)一定時(shí)間起吸附作用；AMPS起水化和抗高溫的作用，為關(guān)鍵后將產(chǎn)物

8、倒出，得到無色或微黃色的黏稠液體，裝單