摘要：针对传统油井水泥促凝剂存在的腐蚀套管、增稠及早强作用较弱等问题,根据结构设计,通过溶液法合成了一种新型纳米基促凝早强剂A-1,并对其综合性能及作用机理进行了研究探讨。实验表明,该纳米基促凝早强剂在改善水泥浆流变的同时可显著缩短中低温下水泥浆的稠化时间,明显加快水泥石强度发展,稠化时间之比可达0.33,起强度时间可缩短50%,6 h抗压强度可达净浆的5倍以上,后期强度提高率仍可达29%。此外,该纳米基促凝早强剂还可明显缩短水泥浆静胶凝过渡时间,表现出良好的防窜作用。微观分析表明,该纳米基促凝早强剂可通过成核模板效应改变水泥石微观形貌,加速水泥石水化,使水泥石更加致密,从而改善水泥石力学性能。

摘要：为探索抗腐蚀油井水泥浆体系的设计基础及途径,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、强度检测仪检测受腐蚀油井水泥石的产物、微观结构及抗压强度,研究调整井三次采油过程中油井水泥石的硫酸盐侵蚀问题。明确腐蚀作用方式,揭示抗压强度变化规律。结果表明:SO42-对水泥石产生的腐蚀类型为钙矾石-石膏混合型腐蚀;水泥石强度变化规律发生改变的临界腐蚀时间约为21d,腐蚀低于21d时,水泥石强度随腐蚀时间及SO24-浓度的增加而增大;腐蚀达到21 d后,水泥石强度低于未腐蚀水泥石,水泥石强度随腐蚀时间及SO24-浓度的增加大幅度下降;腐蚀21 d内,水泥石的强度随温度升高而增加;腐蚀28d时,最初随温度增加强度呈上升趋势,达到55℃后,随温度继续增加强度上升的幅度有所减弱。

摘要：测试高温(150℃,20.7 MPa)下纳米SiO_(2)溶胶对加砂油井水泥石抗压强度的影响,分析纳米SiO_(2)溶胶水化产物类型、形貌、微观结构以及作用机制。结果表明:高温下纳米SiO_(2)对加砂油井水泥石有多种作用机制,质量分数在1%~2%时,纳米SiO_(2)主要吸附在水泥颗粒表面,影响水泥正常水化,降低加砂水泥石强度;质量分数为3%~8%时,纳米SiO_(2)通过晶核作用诱导水化产物多点生长,改善水化产物微观结构,同时游离纳米SiO_(2)颗粒以不同团聚体形式充填在不同尺度水化产物孔隙中,提高水泥石致密度,保证加砂水泥石高温强度发展与维持;质量分数超过10%时,大量纳米SiO_(2)吸附在水泥颗粒表面并与Ca(OH)_(2)反应生成CSH凝胶覆盖层,纳米SiO_(2)团聚作用更显著且生成大颗粒聚集体不再具有填充效应,使水泥石微观结构遭到破坏,加砂水泥石强度大幅度降低;在高温固井水泥浆设计中,须确定合理的纳米SiO_(2)加量,纳米SiO_(2)才能通过晶核作用、填充效应等改善水泥石微观结构,有效阻止加砂油井水泥石高温强度衰退。

摘要：采用水溶液聚合法,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和甲基丙烯酸(MAA)为单体合成了三元共聚物。以共聚物的降失水能力为指标设计正交试验,结果表明,聚合反应的最佳合成条件为:反应温度50℃,引发剂用量1.0%,体系pH值11。通过红外光谱、核磁氢谱和热重分析对其结构和热性能进行了表征,证明了目标产物为AMPS/DMAM/MAA共聚物,该共聚物的分解温度为310℃。对水泥浆的性能研究则表明聚合物具有良好的降失水能力,在淡水中,当聚合物加量超过3%(BWOC)时可在90℃下将水泥浆失水量控制在100mL以内,且水泥石强度发展快,对水泥石力学性能无不良影响。

摘要：为满足深井、超深井及地热井等复杂井况固井施工需求,综合分子结构设计思想和功能单体优选方法,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、马来酸酐(MAH)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体,通过水溶液聚合反应合成了耐高温两性离子型高分子聚合物类油井水泥缓凝剂HFB-2,粗产品产率约为82.7%。采用红外光谱分析、凝胶色谱分析及热重分析分别研究缓凝剂HFB-2化学结构、分子量大小、分子量分布和热稳定性。通过执行国标、行标探究缓凝剂HFB-2对水泥浆稠化时间、流变性能和抗压强度的影响。结合水泥浆水化产物物相分析和微观形貌分析研究了缓凝剂HFB-2的缓凝作用机理。研究结果表明:缓凝剂HFB-2具有较好的高温缓凝特性,高温220℃条件下缓凝剂HFB-2加量为1.2%(质量分数,下同)时,水泥浆稠化时间为312 min,24 h抗压强度大于14.0 MPa,主要通过吸附和络合作用抑制水化硅酸钙凝胶和Ca(OH)2晶体的生成,进而实现对油井水泥水化速率的有效控制。

摘要：石油的勘探开发不断地向深海、复杂地层、深井及超深井方向发展。随着井深的增加井温也迅速提高,钻遇地层情况也更加复杂。因此,对固井水泥浆外加剂的要求在不断提高。为此,介绍了以AMPS为主要单体的三元共聚物油井水泥高温降失水剂FL-3的设计、开发、性能评价及现场应用。该共聚物降失水剂分子结构中引入了大分子量侧基官能团和磺酸基团,使其具有良好的抗温抗盐性能。以FL-3为主剂配制的水泥浆体系具有失水量低、抗盐能力强、浆体稳定、水泥石强度高等特点。水泥浆体系在现场应用中取得了良好的效果,固井质量优质,有很好的应用前景。

摘要：针对水溶性聚合物在强碱下耐高温性能的局限性,笔者突破传统水溶性共聚物的研究思路,设计并合成了无机非金属材料-有机聚合物高温降失水剂ZFA-1。通过实验确定了ZFA-1的最佳合成工艺:AM∶IA∶AMPS物质的量比为6.0∶2.5∶1.5,分子量调节剂加量为0.005%,偶联剂加量为0.5%,无机材料加量为5%,引发剂加量为0.5%,单体质量分数为25%,体系pH值为6,引发温度为55℃,反应时间为6 h;分别采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(DSC/DTG)对ZFA-1进行了表征。结果表明,ZFA-1为预期结构的产物,在326℃时失重率仅为7.81%,主要是由于偶联剂和无机材料的引入增加了其在高温下的稳定性。对ZFA-1的性能评价结果表明,当ZFA-1加量为1.0%~1.5%时,可将水泥浆在93~200℃、6.9 MPa时的失水量控制在50 mL以内,具有优良的抗盐性能,且对水泥石的抗压强度无不良影响。

摘要：采用丙烯酸(AA)、马来酸(MA)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和亲水性长链烯类单体(LN)制备了一种四元共聚油井水泥缓凝剂HL-1。采用单因素实验法优化了HL-1的合成条件,并用红外光谱(IR)和核磁共振氢谱(H^1-NMR)表征了最优合成条件下合成的HL-1结构,考察了该HL-1对水泥浆(G级油井水泥+3.0%微硅+30%砂+1.5%降失水剂SZ1-2+0.8%分散剂SXY,水灰比W/S=0.44)的缓凝性能和流变性能及所形成的水泥石抗压强度的影响。优化后的实合成条件为:AA、MA、SSS、LN摩尔比为0.06:0.54:1:0.1,单体质量分数30%,反应温度60℃,引发剂加量5.0%,pH=5。经IR和H^1-NMR表征,聚合物HL-1的结构与分子设计的目标产物一致。HL-1热稳定性较好,可以在温度低于260℃的较宽温度范围内使用。性能评价结果表明,HL-1具有较好的高温缓凝性能,在150℃、80 MPa下,加有1.0%HL-1的水泥浆稠化时间达到380 min;HL-1对水泥浆有较好的分散作用,可有效改善水泥浆的流动性且对水泥石强度影响不大。

摘要：针对水溶性聚合物在水泥浆中耐高温性能的局限性,笔者突破传统水溶性共聚物的研究思路,设计了无机非金属材料-有机聚合物高温缓凝剂ZRT-1,通过正交实验法及单因素法确定了ZRT-1的最佳合成工艺,AMPS∶IA∶AA的物质的量比为7.0∶1.5∶1.5,偶联剂加量为0.5%,无机材料加量为1%,引发剂加量为1.5%,单体质量分数为30%,pH值为4,反应温度为65℃,反应时间为8 h;分别采用红外光谱(FT-IR),热重分析(DSC/DTG)、凝胶渗透色谱(GPC)等对ZRT-1进行了表征。结果显示,ZRT-1具有预期结构和官能团,热稳定性好,重均分子量为10091,数均分子量为2020,分子量分布为4.99;对ZRT-1的性能评价结果表明,水泥浆稠化时间随ZRT-1加量的增加呈线性增加,随着温度的升高也呈线性降低,具有加量和温度可调性;ZRT-1加量为0.4%~1.5%时,水泥浆在114~230℃、54~90 MPa时的稠化时间在200~400 min之间可调,稠化曲线平稳,过渡时间短且呈直角稠化。

摘要：针对目前油井水泥降失水剂高温条件下耐温性差的问题,通过分子结构设计,以丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、双温敏单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)与N,N-二乙基丙烯酰胺(DEAA)为原料,通过水溶液自由基聚合法制备了一种耐高温降失水剂(LHF-1L)。以失水量为评价指标,对合成条件进行了优选,同时对LHF-1L进行了结构表征和性能评价。结果表明,在AM、SSS、DMAA、DEAA物质的量比为4∶6∶2∶0.5,引发剂为单体总质量0.75%的过硫酸钾(KPS)溶液,反应物溶液pH值为7,反应温度为65℃,反应时间为4 h的条件下制得的LHF-1L的降滤失性能最佳。在220℃、7%加量下的失水量为42 mL。FT-IR、TG和GPC测试结果表明,4个单体均成功参与聚合并生成目标产物。当温度达到273℃后,LHF-1L才出现明显的热损失,其多分散系数为1.396,数均分子量为171 351 g/mol。此外,LHF-1L对水泥浆流动度和水泥石抗压强度发展的影响较小。在220℃下,在水泥浆中加入7%LHF-1L后的失水量仍能控制在50 mL以内。在150℃、94.4 MPa下,LHF-1L不会使水泥浆急剧增稠和超缓凝,稠化曲线正常,未发生异常胶凝现象。采用双温敏单体制备LHF-1L,增强了其在高温下的温敏疏水缔合作用,从而提高了高温降滤失性能,可以满足高温条件下的固井技术需求。