油井水泥多功能高溫緩凝劑的制備與性能研究.pdf

1、隨著石油工業(yè)的發(fā)展、淺層油氣儲(chǔ)量開(kāi)采日益枯竭，地層深部的勘探開(kāi)發(fā)工作迫在眉睫。深井、超深井的井底溫度對(duì)緩凝劑抗溫性能提出了更高的技術(shù)要求。目前油田使用的緩凝劑種類(lèi)較多，配制一種滿足現(xiàn)場(chǎng)固井要求的水泥漿，往往需要多種外加劑來(lái)調(diào)節(jié)。然而，不同的外加劑具有不同的作用，不同的外加劑在一起又會(huì)互相影響，產(chǎn)生相容性的問(wèn)題。這不僅給水泥漿性能設(shè)計(jì)帶來(lái)很多困難，而且也給固井施工帶來(lái)諸多不便。為此研制出一種新型的油井水泥緩凝劑PA，盡量減少外加劑的種類(lèi)，

2、簡(jiǎn)化水泥漿體系的設(shè)計(jì)。研究結(jié)果表明，該緩凝劑PA具有較好的抗高溫緩凝、降濾失、分散和抗鹽等功能。
　　 根據(jù)油井水泥外加劑對(duì)聚合物性能的要求，進(jìn)行了分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)與有機(jī)羧酸(TA)為聚合單體，(NH4)2S2O8-Na2SO3為引發(fā)體系。由正交實(shí)驗(yàn)初步確定了影響共聚物緩凝性能的主要因素：?jiǎn)误w配比>反應(yīng)溫度>引發(fā)劑濃度>pH值>反應(yīng)時(shí)間。確定油井水泥緩凝劑AMPS-TA(PA)的合成條

3、件為：?jiǎn)误w配比(AMPS：TA)=19:2，反應(yīng)溫度為50℃，引發(fā)劑濃度為0.45～0.55％，pH值在6～7之間，反應(yīng)時(shí)間為13～15h，通氮?dú)鈺r(shí)間為2h。
　　 PA在95～180℃之間有著優(yōu)異的抗溫緩凝性能，屬于抗高溫緩凝劑。相同情況下，摻有PA的水泥漿稠化時(shí)間是凈漿的13～16倍。PA摻量與水泥漿稠化時(shí)間呈線性關(guān)系，稠化時(shí)間易控制。在稠化實(shí)驗(yàn)中無(wú)過(guò)度緩凝和閃凝現(xiàn)象，稠化曲線基本呈直角。
　　 同一批PA體系的老化

4、穩(wěn)定性好，摻有PA的水泥漿流變性能優(yōu)異，并且PA具有很好的抗鹽性。溫度在90～120℃內(nèi)，PA具有一定的高溫降濾失性能，摻有PA的水泥石在高溫養(yǎng)護(hù)下，抗壓強(qiáng)度可以滿足固井施工的基本技術(shù)要求。
　　 對(duì)AMPS、PA的紅外光譜進(jìn)行分析，判定共聚物PA是二元共聚物。通過(guò)測(cè)定水泥漿不同齡期化學(xué)結(jié)合水量及水化程度，以定量描述摻有PA的水泥漿水化過(guò)程。通過(guò)測(cè)定水泥漿反應(yīng)熱功率，以定性描述摻有PA的水泥漿水化過(guò)程。通過(guò)XRD譜圖進(jìn)一步佐證P