一种悬浮性抗温抗盐降失水剂的设计与评价

摘要 随着油井深度的不断增加，地质环境越来越复杂，高温高盐的环境越来越多。而在固井作业中，水泥浆的稳定性是至关重要的，直接影响固井施工的安全和固井质量。颗粒沉降和游离液是水泥浆不稳定的表现，差异沉降一般会导致游离液的形成。如果水泥浆沉降严重，水泥石的致密程度及胶结强度从上到下会不断减弱，对水泥环的封固质量造成不良影响;水泥浆不稳定游离液较大，会在水泥柱中形成油、气、水窜的通道，影响固井质量和施工安全。我们采用AMPS、抗高温单体二甲基丙烯酰胺，水溶性单体丙烯酸和丙烯酰胺、疏水单体丙烯酸正辛脂、分子调节剂IPA合成了一种通过疏水缔合作用和抗高温单体的引进来达到悬浮抗高温的特性，磺酸基团的引入使其具有抗盐特性。单体比例Amps：二甲基丙烯酰胺：丙烯酰胺：丙烯酸：IPA：丙烯酸正辛脂=65：20：20：10：20：5 疏水单体主要是为了让样产生品疏水缔合作用从而达到悬浮的作用【1】。二甲基丙烯酰胺具有抗高温的特性让样品在高温下不容易分解【2】。磺酸基团的引入让其聚有抗盐性【3】。我们通过单体聚合得到降失水剂XF，并对其抗温抗盐和悬浮性分别进行了评价，为固井质量和施工安全作出保障。

关键词：降失水剂 ，悬浮性

Abstract with the well depth increasing，geological environment being more complex ，there are more and more high temperature and high salinity environment.In well cementation，the stability of cement slurry will be very important and it will directly impacts the quality well cementation and safety.So we research XF to solve those problem.It can solve settlement stability problem and anti-salt problem.We add DMAA to polymer to solve the problem of high temperature.Then we add hydrophobic monomer to solve settlement stability problem.Finally，we add AMPS to solve anti-salt problem. The monomer ratio ：Amps：DMAA：AM：AA：IPA：Acrylic acid positive symplectin=65：20：20：10：20：5. We use IPA as a molecular modulators.

keyword ： Fluid loss additive ，Suspension property

1实验部分

1.1降失水剂XF的制备

1.1.1实验仪器：三口烧瓶，烧杯，玻璃棒，恒温水浴，搅拌器，电子天平（0.01g）温度计，磁力搅拌器，PH试纸

1.1.2药品：amps、二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、IPA、丙烯酸正辛脂、烧碱、去离子水、过硫酸铵

1.1.3合成工艺

把三口烧瓶固定好放入水浴内，水浴调至温度60℃。把烧碱配置成40%溶液。0.2g过硫酸铵溶于5g去离子水。分别取60gAMPS和20g丙烯酰胺溶于盛有100g去离子水的烧杯中。在溶液中分别加入20g二甲基丙烯酰胺、10g丙烯酸、5g丙烯酸正辛脂、20gIPA。用烧碱溶液中和溶液至中性，期间用温度计测量溶液温度，并控制温度在40℃以下。中和好的溶液移至三口烧瓶中，插入温度计，开启搅拌器。待溶液温度达到60℃时，加入过硫酸铵溶液。此时搅拌器速度调低，溶液刚有漩涡为宜。引发起来后溶液温度持续上升，至温度不在上升时关闭搅拌器。水浴调至80℃静置2h。取出样品烘干粉碎，得到样品XF。

1.2降失水剂XF的抗温抗盐和悬浮性能评价

1）悬浮性能评价。按照低比重1.60的密度水泥浆体系：四川嘉华G级水泥300g、粉煤灰195g、微硅60g、G33S（降失水剂）18g、水375g，配置水泥浆。并在80℃的条件下按照GB19139的實验方法，对其进行流变失水和沉降稳定性的评价。

2）抗高温性能评价。按照比重1.90的水泥浆：四川嘉华G级水泥600g、石英砂210g、XF6g、水336g。按照GB19139的实验方法在93℃时读取流变，120℃做失水。

3）抗盐性能的评价。按照比重1.90的水泥浆：四川嘉华G级水泥600g石英砂210g、XF6g、18%盐水350g。按照GB19139的实验方法在80℃时读取流变、做失水。

2降失水剂XF的实验数据分析

2.1该水泥浆体系在80℃养护后流变和沉降稳定性数据如下：

同样条件下考虑到G33S有效成分的含量XF的加量我们用3g

由以上两组数据可以看出XF在失水相同的情况下，沉降稳定性上下密度差更小，说明其具有更好的悬浮性能。

2.2 120℃失水数据

XF在120℃时API失水小于50ml，说明其具有很好的抗高温性能。

2.3 水泥浆用18%盐水做的80℃流变失水数据

数据看出API失水得到有效的控制。说明XF具有较好的抗盐效果。

3结论

由此可以说明我们采用丙烯酸正辛脂作为疏水单体使聚合物产生疏水缔合作用使其具有良好的悬浮性、二甲基丙烯酰胺的作为抗高温单体使其具有良好的耐高温性能、AMPS作为磺酸基团的来源使其具有良好的抗盐性能的方法有效可行。

【1】高进浩.长链烷基疏水聚合物分子设计合成_溶液自组装及润湿性能研究[D].陕西科技大学，2020，6：7-101.

【2】孟令伟.抗钙镁聚合物降滤失剂合成及作用机理研究[D].中国石油大学学，2018，5：1-6

【3】郑勇，孙立君，彭志刚，徐夏斌，霍锦华，王吉星.抗盐抗高温强抑制性降滤失剂SN_K的合成与评价[J].精细化工，2017，34卷2期：1-5

作者简介：

宋耀敏（1988.5-）汉族，籍贯河南省卫辉市，本科学历，初级助理工程师，研究方向-油井水泥外加剂