固井用多元共聚抗高温缓凝剂合成研究

发布时间：2020-06-22 02:57

【摘要】：缓凝剂作为调节油井水泥浆稠化时间的重要外加剂,对固井施工安全起到至关重要的作用。目前固井用缓凝剂存在高温条件下失效,适应温度范围窄,影响水泥石强度发展等问题。针对缓凝剂存在的问题,本文从分子结构设计入手,优选聚合单体,通过水溶液聚合的方法合成一种新型固井用抗高温缓凝剂;同时针对缓凝剂缓凝效果评价不足的现状,提出一种新的缓凝剂缓凝效果评价方法。具体开展的主要研究工作和主要结果如下:(1)针对缓凝剂缓凝效果评价过程复杂、耗时费力的现状,提出采用一种新装置和新方法来评价缓凝效果。水泥浆水化过程中,其电导率变化情况随缓凝剂加量的不同而不同。室内实验表明,该方法操作简单,可以准确评价缓凝剂的缓凝效果。(2)针对目前油井水泥缓凝剂存在的耐高温性能差、适应温度范围窄等问题,本文将聚合物的作用机理与油井水泥水化进程紧密关联起来,选择以AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)单体作为分子主链、羟基羧酸类官能团为主要的缓凝基团,同时引入新型阳离子单体,采用水溶液自由基聚合的方法,合成了一种综合性能优良的高温缓凝剂HW-1。通过正交实验和单因素分析方法,得到了最佳合成条件:单体配比AMPS/IA/AA/DM为37:8:8:6,反应温度60℃,引发剂加量0.5%,单体浓度30%,pH值为4,反应时间4h,搅拌速度300转/min。(3)对缓凝剂HW-1进行了结构表征和性能评价。红外光谱以及核磁共振氢谱分析表明缓凝剂HW-1成功合成;热重分析结果表明,合成的聚合物具有良好的耐温性能(330℃前无明显的质量和热量损失)。通过缓凝剂HW-1对水泥水化放热、水泥浆凝结时间、电导率测试、XRD和SEM分析得出,缓凝机理为吸附作用和络合作用共同作用的结果。性能评价结果表明,合成的缓凝剂HW-1符合中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5504.1-2005,在75℃～180℃范围内,水泥浆稠化时间可调(180min～600min),与其他常用缓凝剂相比,耐高温能力更强。(4)室内测试结果表明,缓凝剂HW-1对胶乳水泥浆体系的流变性、失水量、水泥石抗压强度、稳定性和防气窜性能均无不良影响;在60℃～90℃大温差条件下,顶部水泥石强度满足行业标准(24～48h抗压强度不小于7MPa)。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE256.6
【图文】：

图１－１论文技术路线图逡逑１．４．２研究主要内容逡逑本文依据研究目的，按照设计的研宄方案，具体以下几个方面研究：逡逑（１）缓凝剂缓凝效果评价方法研究逡逑

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【参考文献】

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本文编号：2725078