新型聚合物緩凝劑的合成與性能研究.pdf

1、隨著油氣儲量的變化，油氣田勘探開發(fā)已向深井、超深井和復(fù)雜井等方向發(fā)展，而深井、超深井固井中存在諸多問題，例如封固段長、上下溫差大、頂部水泥漿易出現(xiàn)超緩凝等。在固井施工中，常在水泥漿中添加緩凝劑等外加劑來解決上述問題。傳統(tǒng)緩凝劑目前仍存在一些的缺點(diǎn)，如適用溫度范圍窄、延緩低溫下水泥石強(qiáng)度發(fā)展等，影響固井質(zhì)量。
　　針對上述固井中問題以及油井水泥緩凝劑所存在的缺陷，本文在已有聚合物類緩凝劑的基礎(chǔ)上，引入長鏈烷基單體設(shè)計設(shè)計合成了一種疏

2、水締合水溶性聚合物緩凝劑。該聚合物以胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、衣康酸（IA）、丙烯酸（AA）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）和具有長側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的季銨鹽（DMAPMA-1-BD）為聚合單體，采用自由基水溶液聚合，合成了一種五元共聚物 P（AMPS/IA/AA/DMAA/ DMAPMA-1-BD），通過考察各反應(yīng)條件對聚合物性質(zhì)的影響，確定了該五元共聚物 PAIADD的最佳合成條件。采用紅外光譜儀和核磁共振儀對聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，

3、結(jié)果表明所有單體均已參與聚合反應(yīng)，利用熱失重分析儀對聚合物的熱穩(wěn)定性進(jìn)行測試，結(jié)果表明聚合物分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有良好的耐熱性能。
　　本文對緩凝劑 PAIADD進(jìn)行水泥漿綜合性能進(jìn)行評價，結(jié)果表明其能明顯的改善水泥體系性能，在高溫條件下具有良好的緩凝性，在低溫條件下對水泥石的早期強(qiáng)度發(fā)展影響較小，一定溫度范圍內(nèi)初終凝時間幾乎不變。這表明聚合物的相關(guān)性能對溫度具有一定的響應(yīng)性，能夠適用于大溫差環(huán)境中，在長封固段固井中具有一定的應(yīng)用前景

4、。此外利用掃描電鏡和X射線衍射儀對緩凝劑PAIADD的緩凝機(jī)理進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)聚合物緩凝劑的作用機(jī)理為沉淀機(jī)理、鈣離子螯合機(jī)理以及成核機(jī)理中的一種或多種作用的結(jié)果，并且在不同溫度下其對水泥水化進(jìn)程的阻礙程度相似。
　　本文還對聚合物性能的溫度響應(yīng)性行為進(jìn)行探究，流變測試、聚合物流體半徑測試以及熒光光譜測試結(jié)果表明聚合物分子中存在締合結(jié)構(gòu)，并且這種結(jié)構(gòu)隨著溫度的變化而發(fā)生變化，這種行為對聚合物的絡(luò)合能力產(chǎn)生影響，即隨著溫度的升高，絡(luò)合