【摘要】：在固井作業(yè)過程中,降失水劑的目的是為了防止水泥漿中的水過快流失造成固井失敗。當(dāng)前油氣資源的勘探開發(fā)從常規(guī)油氣藏向深層、低滲透、海洋、非常規(guī)油氣藏的延伸,現(xiàn)有的降失水劑已不能滿足當(dāng)前固井作業(yè)所面臨的高溫、高鹽分環(huán)境。本文從水泥水化機(jī)理和降失水劑的降失水機(jī)理出發(fā),通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成了一種適用于深井、超深井固井的油井水泥降失水劑,然后對其分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征并對其性能進(jìn)行評價(jià),最后對該共聚物降失水劑的作用機(jī)理做了探討。本文從抗高溫耐鹽的角度,通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以對苯乙烯磺酸鈉(SSS)、一種含有酰胺基團(tuán)的烯類單體(XS-1)、衣康酸(IA)為共聚單體,過硫酸鉀(K2S208)為引發(fā)劑通過自由基共聚合反應(yīng)合成了三元共聚物SSS/XS-1/IA。以失水量為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),通過正交實(shí)驗(yàn)法得到了最佳合成工藝條件,即單體配比(摩爾比)SSS:XS-1:IA為4:5:2,反應(yīng)溫度為65℃,引發(fā)劑加量為0.8wt.%,pH值為10,反應(yīng)時(shí)間為5h。對合成共聚物進(jìn)行元素、分子結(jié)構(gòu)、耐熱性及相對分子質(zhì)量分析。元素分析、紅外光譜(FTIR)、核磁共振氫譜(1H-NMR)、X射線光電子能譜(XPS)測試結(jié)果表明所有單體均參與了共聚反應(yīng),共聚物中的各元素分別來源于參與反應(yīng)的各單體且共聚物中不含有不飽和的碳碳雙鍵,這說明合成產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物。TG測試結(jié)果表明聚合物具有優(yōu)異的耐熱性能,最高耐熱溫度可達(dá)401℃。GPC測試結(jié)果表明共聚物的Mn為16.90×104g/mol,DPI為1.622。ESEM測試結(jié)果表明共聚物微觀形貌為含有孔洞的膜狀結(jié)構(gòu),這有利于對水泥顆粒的吸附。對共聚物進(jìn)行性能評價(jià),結(jié)果表明共聚物具有較好的耐溫性和耐鹽性。在淡水水泥漿中,失水量最低可控制在20mL之內(nèi);在淡水水泥漿,半飽和鹽水水泥漿、飽和鹽水水泥漿這三種水泥漿體系中,失水量均可控制在100mL之內(nèi)。與此同時(shí)共聚物降失水劑的加入對水泥漿流變性能和水泥石抗壓強(qiáng)度的影響較小,而且有利于提高水泥漿的沉降穩(wěn)定性。為探討共聚物降失水劑的作用機(jī)理,通過TOC、Zeta電位、ESEM測試了純水泥漿和含有共聚物降失水劑的水泥漿中共聚物在水泥顆粒上的吸附量、水泥漿Zeta電位值的變化和水泥漿的微觀形貌,通過SEM-DES、XRD、TG-DTG測試了純水泥石和含有共聚物降失水劑的水泥石的微觀形貌、水化產(chǎn)物組成和含量。上述測試結(jié)果表明,共聚物降失水劑主要是通過吸附在水泥顆粒表面并形成致密濾餅,堵塞漿體的失水通道而起到降失水作用的。
【圖文】：

近年來國內(nèi)外有關(guān)降失水劑文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)

圖１－４近年來國內(nèi)外有關(guān)降失水劑專利的統(tǒng)計(jì)逡逑水溶性降失水劑主耍以合成高分子為主要類型
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE256.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2620554