新型油井水泥低滤失高温缓凝剂的室内研究

第２４卷第２期２００７年３月

钻井液与完井液

ＤＲＩＬＬＩＮＧＦＬＵＩＤ＆ＣＯＭＰＬＥＴＩＯＮＦＬＵＩＤ

Ｖ０１．２４ＮＯ．２

Ｍａｒ．２００７

文章编号：１００１—５６２０（２００７）０２—００４８—０２

新型油井水泥低滤失高温缓凝剂的室内研究

汪晓静１姚晓１阮玉媛２

（１．南京工业大学材料科学与工程学院，江苏南京；２．吉林石油集团有限责任公司录井公司，吉林松源）

摘要为了满足高温高压深井及超深井固井对油井水泥缓凝剂抗高温性能的要求，利用２～丙烯酰胺基一２一甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）和有机羧酸（ＴＡ）合成了油井水泥高温缓凝剂ＳＡ。通过正交实验分析可知，单体配比、反应温度是影响ＳＡ缓凝效果的主要因素；合成ＳＡ的最佳条件：单体配比ＡＭＰＳ＂ＴＡ为１９；２，引发剂浓度为０．５％，反应温度为５５℃，反应时间为１３ｈ，ｐＨ值在６～７之间。通过对掺有缓凝剂ＳＡ的水泥浆进行性能评价，可知ＳＡ的高温缓凝效果明显，此外，ＳＡ还可以改善水泥浆的流动性，并具有优良的降滤失效果。通过对缓凝剂ＳＡ进行红外光谱分析，表明ＳＡ属于ＡＭＰＳ－ＴＡ二元共聚物。通过测定ＳＡ的玻璃化转变温度，证明ＳＡ二元共聚物的热稳定性良好。

关键词油井水泥缓凝剂抗高温合成

中图分类号：ＴＥ２５６．６文献标识码：Ａ

为了满足深井固井的技术要求，通常需要在水泥浆体中加入高温缓凝剂。由于天然聚合物类缓凝剂的性能不稳定、抗高温性能差，而合成聚合物类缓凝剂具有缓凝性能稳定、耐高温等特点，所以自从２０世纪９０年代以来，合成聚合物类高温缓凝剂已成为研究的重点［１］。本文利用２一丙烯酰胺基一２一甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）和有机酸（ＴＡ）合成了一种新型低滤失高温缓凝剂（ＳＡ），ＳＡ不但能有效延长水泥浆的稠化时间，而且分散性好，还有优良的降滤失效果。ＳＡ中引入了２一丙烯酰胺基一２一甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）【２］。ＡＭＰＳ中含有不饱和的活泼乙烯基双键，可与烯类单体共聚，表现出很好的加成聚合性能；其结构单元中含有强阴离子性和亲水性官能团磺酸基，具有抗盐性、耐高温性；含有酰胺基团，具有较好的水解稳定性、抗酸碱及热稳定性；含有高电荷的羰基，具有良好的吸附性和络合性。合成共聚物中的另一种组分是有机酸（ＴＡ），其分子结构中带有羧基基团，故共聚物对水泥浆有很强的分散能力、优异的流变性改良作用和降滤失作用。

１实验原料、仪器及共聚物的合成１．１实验原料

２一丙烯酰胺基一２一甲基丙磺酸ＡＭＰＳ（化学纯），有机酸ＴＡ（化学纯），氢氧化钠（分析纯），硝基苯

（分析纯），消泡剂，去离子水，氮气，钟山牌Ｇ级油井水泥（江南水泥股份公司）。

１．２实验仪器

水泥稠度及凝结时间测试仪、流动度测定仪（无锡建材仪器机械厂），ＯＷＣ一９３６０瓦楞搅拌机、ＯＷＣ一９３５０常压稠化仪、ＯＷＣ一９５１０高温高压失水仪（沈阳航空工业学院），ＣＳＳ一２００５电子万能液压试验机（长春精密仪器厂），水浴箱（上海路达实验仪器有限公司），Ｎｅｘｕｓ６７０红外光谱仪（美国Ｎｉｃｏｌｅｔ公司），ＤＳＣ差示扫描量热仪（德国Ｎｅｔｚｓｃｈ公司）。１．３ＡＭＰＳ—ＴＡ共聚物的合成

按预定的正交实验配方，将一定量的ＡＭＰＳ用氢氧化钠调整ｐＨ值，然后与ＴＡ单体配成水溶液，投入到带有搅拌器、温度计、冷凝管的四口瓶中。在通氮气的条件下，加入引发剂升温聚合，恒温反应一定时间，即得ＡＭＰＳ—ＴＡ共聚物。

２实验结果与讨论

２．１正交实验

根据自由基聚合原理，影响共聚反应的因素有：单体配比（ＡＭＰＳ：ＴＡ）Ａ、引发剂浓度（％）Ｂ、反应温度（℃）Ｃ、反应时间（ｈ）Ｄ、ｐＨ值Ｅ等。构建五因素四水平的正交实验口１（见表１），从而确定了影响

第一作者简介：汪晓静，硕士研究生，１９８１年生，２００４年毕业于济南大学化学化工学院，现就读于南京工业大学材料科学与工程学院材料学专业。地址：江苏省南京市；邮政编码２１０００９；电话（０２５）８３５８７２７２转８００５。

　万方数据