新型耐温抗盐降失水剂的合成与测试

为了弥补国内固井降失水剂的不足,选取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、新型双羧基化合物(XX)为原料合成了共聚物型降失水剂,对其结构进行了表征,全面探讨了各种反应条件对合成降失水剂性能的影响.结果表明,在AMPS、DMAA、XX物质的量的比为70∶25∶5时,固含量为12%,反应温度为60,℃,引发剂加量为0.5%,pH值为8和反应时间为2,h的条件下合成的降失水剂效果最佳,其在200,℃时和饱和盐水水泥浆中,都可将水泥浆API失水量控制在100,mL以内,且可解决因高温水解造成的超缓凝和稠化时间倒挂问题.

新型固井降失水剂HTF-200C

针对目前中国常规固井降失水剂抗温抗盐能力差、综合性能欠佳的问题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、新型双羧基化合物为单体,采用水溶液自由基聚合的方法合成了耐盐、抗高温的共聚物型固井水泥降失水剂HTF-200C。HTF-200C微观结构表征和应用性能综合评价表明,各单体成功参与聚合,共聚物热稳定性良好;该降失水剂控失水耐温可达200℃,抗盐达饱和,可解决常规降失水剂高温下易水解、稠化实验"鼓包"等问题;以HTF-200C为主剂的水泥浆体系失水量低、抗盐耐温能力强、低温下强度发展快、无超缓凝现象、胶凝强度过渡时间短,具有很好的综合性能。产品在辽河油田陈古1-3井应用后固井质量达到优质。

温敏增稠固井水泥外加剂的合成与性能研究

目前在深井、超深井固井过程中,因井底循环温度过高,常导致水泥浆体系稠度逐渐变稀,稳定性变差,针对这一问题,设计合成了一种具有温敏增稠作用的聚合物.通过红外、核磁对该聚合物的结构进行表征,利用TG对该聚合物进行了耐热性能分析,采用流变仪测试了该接枝聚合物水溶液在不同温度条件下的流变性能.结果表明,该温敏接枝聚合物具有良好的耐热性并且在水溶液中具有独特的高温增稠性能.将该聚合物应用于水泥浆体系中,并进行了沉降稳定性测试和高温高压稠化性能测试,结果表明该温敏增稠聚合物能明显改善水泥浆在高温高压条件下的稳定性.

抗盐降失水剂HTF-110L的研制及性能评价

针对目前固井降失水剂所存在的抗高温抗盐能力差、温度适应范围窄的问题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为主要单体,并引入新型多羟基羧酸化合物,采用自由基水溶液共聚合成了抗温、抗盐、温度适应范围广的降失水剂HTF-110L.采用正交实验法,优选出了最佳合成工艺条件.采用红外光谱、核磁共振和热失重分析对共聚物进行了表征.结果表明:各单体成功参与聚合,聚合产物为目标产物,降失水剂耐温性能良好;由于在共聚物分子链中引入了多种功能性基团,合成的降失水剂在淡水、盐水水泥浆中具有良好的降失水性能;降失水剂分散性弱,在高温条件下对水泥浆的稳定性影响较小,低温条件下缓凝性弱,对水泥石强度发展无不良影响,具有较宽的温度适用范围;降失水剂与其他油井水泥外加剂配伍性好,以HTF-110L为主剂的低密度、高密度水泥浆体系具有失水量小、流变性好、稳定性佳、过渡时间短、抗压强度高等特点,综合性能优异.

地层类型对水泥环的力学作用及影响

地层类型制约地应力对固井水泥环的力学作用方式,明确地层类型对水泥环应力和结构完整性的影响特征,是建立井筒完整性保障技术的基础。以蠕变、弹性、刚性地层为研究对象,建立套管—水泥环—地层固结体有限元力学模型,分析地层类型、施工项目等对水泥环界面应力的影响。结果表明:蠕变地层中,地应力增加,界面接触压力增大;弹性、刚性地层中,地应力对界面应力无影响。蠕变、弹性地层中,地层弹性模量对界面应力的影响与地层、应力类型有关;刚性地层中,地层弹性模量对界面应力无影响。弹性地层中,加载时,水泥环易发生周向拉伸破坏,危险部位为窄间隙内界面。套管试压施工时,存在水泥环拉伸破坏的危险,危险井段为井口及深部弹性地层井段;储气库井注气施工时,存在的主要危险为加载过程中弹性地层井段水泥环本体拉裂破坏。

新型聚合物缓凝剂的合成与性能研究

目前深井、超深井固井中大多存在封固段长、上下温差大、顶部水泥浆易出现超缓凝等问题.针对上述问题,本文引入具有长侧链结构的单体,设计合成了一种疏水缔合水溶性聚合物缓凝剂.采用红外光谱仪对聚合物结构进行表征,通过R/S-CC流变仪、荧光光谱仪以及纳米粒度仪对聚合物的疏水缔合结构进行表征,利用热失重分析仪对聚合物的热稳定性进行测试,利用水泥浆的初终凝时间测试、早期强度发展测试、高温高压稠化测试来表征聚合物在水泥浆体系中的性能.结果表明:该疏水缔合水溶性聚合物在水溶液中存在疏水缔合结构,并且这种结构在钙离子溶液中也存在;该聚合物分子结构稳定,具有良好的耐热性;在水泥浆中能明显地改善水泥体系性能,其在高温条件下具有良好的缓凝性,在低温条件下对水泥石的早期强度的发展影响较小,该聚合物在长封固段固井中具有一定的应用前景.

核壳型丁苯胶乳对水泥基复合材料力学性能的影响及其作用机制

针对地层、水泥环、套管三者之间形变不协调而导致的三者层间封隔失效等问题,采用种子乳液聚合的方法,将功能单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与苯乙烯接枝到低分子量液体聚丁二烯上,合成了一种稳定性良好的丁苯胶乳增韧剂TEL-100L胶乳。TEL-100L胶乳的结构及性能评价表明:TEL-100L胶乳具有良好的热稳定性和明显的核壳结构。水泥石的力学性能评价表明:TEL-100L胶乳可明显降低水泥石的脆度系数和弹性模量,提高水泥石的韧性及力学形变能力。对TEL-100L胶乳增韧机制的研究表明:TEL-100L胶乳不仅可以通过静电吸引作用吸附到水泥颗粒表面,而且可以通过Ca2+的桥接作用与水泥水化体系交错连接,形成致密的三维网状结构,从而提高水泥基复合材料的韧性和力学形变能力。