耐温耐盐聚合物降失水剂的研究与应用

论文摘要

在固井过程中,控制水泥浆的失水对油、气、水的封隔即固井质量的提高以及保护产能具有重要的意义,使用降失水剂是最有效的一种方法。目前使用范围最广的聚合物类降失水剂,尽管品种较多,但性能大多不理想,尤其在高温高盐深井固井过程中性能很难达到要求。本文以AM、AMPS为主体原料合成了四种水溶性共聚物降失水剂(AM/AMPS、AM/AA、AM/AMPS/AA、AM/AMPS/AA/NVP)并进行了系统研究。研究结果表明:AM/AMPS二元共聚物与其它三种共聚物相比热稳定性好,成本较低,在很宽的加量范围内均可有效提高水泥浆降失水性能。对AM/AMPS进行了耐温耐盐研究,选用无机盐硅酸钠对AM/AMPS二元共聚物进行改性,采用自由基水溶液聚合方法和氧化还原引发体系引发,通过反复的实验研究确定了实验合成条件,并进一步改进了合成工艺,最终制备出聚合物降失水剂产品SDJS。通过红外光谱法,验证了SDJS的结构;热重分析结果表明SDJS具有优异的热稳定性;对掺有SDJS水泥浆进行了初始稠度、失水量、稠化时间、流变性能、水泥石的抗压强度等性能测试;在此基础上对SDJS水泥浆体系进行了耐温、抗盐、降失水等应用性能的评价,评价结果表明SDJS具有好的耐温性(室内评价温度150℃)与抗盐性(36%BWOW),加量少(0.4%BWOC),在高温高压高盐条件下具有良好的直角稠化性能。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 第2章 文献综述
• 2.1 概论
• 2.2 国内外油井水泥降失水剂研究现状
• 2.2.1 颗粒材料
• 2.2.2 水溶性改性天然产物
• 2.2.3 水溶性合成聚合物
• 2.3 降失水剂作用机理研究现状
• 2.4 丙烯酰胺类共聚物及其改性
• 2.5 降失水剂的发展趋势
• 2.6 本文主要研究内容
• 第3章 几种共聚物降失水剂的合成及优选
• 3.1 聚合单体与聚合方法的确定
• 3.1.1 原料的确定
• 3.1.2 聚合方法的确定
• 3.1.3 引发机理
• 3.2 共聚物降失水剂的合成
• 3.2.1 实验主要试剂
• 3.2.2 合成装置
• 3.2.3 合成步骤
• 3.2.4 合成条件
• 3.3 共聚物的性质分析
• 3.3.1 共聚物性质分析方法
• 3.3.2 共聚物粘度测量及分子量计算
• 3.3.3 共聚物结构表征
• 3.3.4 共聚物热稳定性分析
• 3.4 共聚物降失水剂效果评价
• 3.4.1 实验部分
• 3.4.2 实验结果及讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 AM/AMPS降失水剂的改性
• 4.1 改性剂的确定
• 4.2 改性AM/AMPS降失水剂的合成步骤
• 4.3 改性AM/AMPS聚合物合成条件的研究
• 4.4 SDJS性质分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 聚合物降失水剂SDJS的应用性能研究
• 5.1 SDJS降失水剂的评价方法
• 5.1.1 主要实验仪器
• 5.1.2 主要实验方法
• 5.2 SDJS降失水性能研究
• 5.2.1 SDJS加量对水泥浆失水量的影响
• 5.2.2 温度对SDJS降失水性能的影响
• 5.2.3 放置时间对SDJS降失水效果的影响
• 5.3 SDJS对水泥浆游离液的影响
• 5.4 SDJS对水泥石抗压强度的影响
• 5.5 SDJS对水泥浆流变性的影响
• 5.6 SDJS与其它外加剂的配伍性
• 5.7 SDJS降失水剂的抗盐性能
• 5.7.1 含盐量对SDJS粘度性质的影响
• 5.7.2 含盐量对SDJS降失水性能的影响
• 5.7.3 含盐量对SDJS稠化时间的影响
• 5.8 SDJS降失水剂对水泥浆稠化性能的影响
• 5.8.1 掺有SDJS降失水剂的水泥浆的常压稠化
• 5.8.2 掺有SDJS降失水剂的水泥浆的增压稠化
• 5.8.3 掺有SDJS降失水剂的盐水水泥浆增压稠化
• 5.9 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果