聚乙烯醇类油井水泥降失水剂的合成及评价

发布时间：2020-11-21 01:14

　　 降失水剂是固井工程中较为重要的一种外加剂,它能够减少水泥浆中液相向渗透性地层滤失,从而达到控制水灰比的目的。近年来常用的阴离子型降失水剂虽然降滤失效果好,但是原料成本高,生产工艺较为复杂,难以满足降本增效的要求。聚乙烯醇作为一种水溶型聚合物,具有成本低廉、来源广泛、成膜性强等优点,适合作为降失水剂的原材料。然而,由于近年来原材料及外加剂种类发生变化,导致该降失水剂的耐温性能大幅下降。同时对聚乙烯醇类降失水剂的工艺研究较少,缺乏一定的理论支持。为了完善聚乙烯醇类降失水剂的降滤失能力并且增强该降失水剂的理论性,本文决定对降失水剂的合成工艺进行更加深入的探究,用交联度数值评价方式代替传统的API滤失量评价方式,使得对降失水剂的工艺条件达到更稳定的控制。实验选用PVA-1788与戊二醛作为原材料制备聚乙烯醇类油井水泥降失水剂。采用均匀设计法对不同工艺条件对反应产物交联度的影响程度进行了排序,得到了应该重点控制的工艺条件。对合成的一系列不同交联度的降失水剂进行测试,找到API滤失量最低的产品所对应的交联度,再根据此数值对应的反应条件确定反应的最佳工艺条件。最后对该交联度的产品进行综合评价,确定该产品的可行性。结果表明,降失水剂的耐温性能良好,各温度段下API滤失值均在50mL之下,产品表现出良好的稳定性。结合降失水能力所确定的最佳交联度值为1.29%,合成工艺条件为:反应温度50℃,聚乙烯醇在共聚体系中质量分数为6%,戊二醛与聚乙烯醇摩尔比为1.56,盐酸浓度为0.96mol/L,搅拌速度220r/min。均匀设计法确定的最重要的影响因素为戊二醛与聚乙烯醇摩尔比。该降失水剂配置的水泥浆体系具有良好的稠化曲线,抗压强度不降低,游离液含量下降,流变性能良好,具备良好的固井工程实用性。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE256.6
【部分图文】：

固井工具在使用上的高效性，有效节约成本，还可以在一[54]。烯醇性质及其交联度测定烯醇分类醇可以根据聚合度与醇解度的差异分为多种类型。聚合度大小的指标，高分子聚合物的链上含有的重复单元数越多。根据聚合度大小可以将聚乙烯醇分为超高、高、中、低醇的醇解度是指乙酸乙基在醇的作用下发生分解反应所生数的百分比。降失水剂常用的数值为 80%，88%，99%。根醇还可以分为完全醇解聚乙烯醇与部分醇解聚乙烯醇。聚.1 所示。

其结构如图1.2、1.3 所示。一分子的羰基与一分子的羧基结合以后，可以生成一分子水与聚乙烯醇缩醛。除了分子内交联外，聚乙烯醇分子还可以通过羰基进行分子间交联，将聚乙烯醇线性结构转化为网状结构，增加交联度，对原来聚合物的各方面性能带来较大的影响，能够与聚乙烯醇进行缩醛反应的醛类可以分为饱和醛、不饱和醛与芳香醛等[67]。以聚乙烯醇为原料的复合膜就是通过聚乙烯醇与二醛交联剂进行交联所得到的，生成的膜具备较好的分离能力[68]。图 1.2 聚乙烯醇交联产物Fig.1.2 The cross-linking product of PVA图 1.3 聚乙烯醇交联产物Fig.1.3 The cross-linking product of PVA

除了分子内交联外，聚乙烯醇分子还可以通过羰基进行分线性结构转化为网状结构，增加交联度，对原来聚合物的影响，能够与聚乙烯醇进行缩醛反应的醛类可以分为饱和等[67]。以聚乙烯醇为原料的复合膜就是通过聚乙烯醇与二到的，生成的膜具备较好的分离能力[68]。图 1.2 聚乙烯醇交联产物Fig.1.2 The cross-linking product of PVA
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本文编号：2892293