耐温型黄原胶基油井水泥浆增稠剂的制备

摘要

可靠的固井质量是油气开采的重要保障。随着石油勘探开发向深井发展,井底温度增大,对固井水泥浆提出了更高的要求。在高温条件下,水泥颗粒运动加剧,再加上常规聚合物外加剂分子链变柔顺,使水泥浆沉降速度加快。水泥浆的沉降稳定性不好,会导致气窜的发生,严重时会导致固井工作失败。因此为了保证高温固井质量,需要在水泥浆中加入高温稳定剂。可以通过添加超细材料和增加水泥浆高温稠度的思路解决水泥浆高温沉降稳定性问题。
　　本文通过提高水泥浆高温稠度的方法解决水泥浆高温沉降问题。在具有特殊螺旋结构的黄原胶基础上,采用自由基接枝法,将耐温性单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)引入到天然大分子上,制备耐温耐盐型接枝共聚物。IR和SEM-EDS测试结果表明耐温单体成功接枝到了黄原胶大分子上。
　　通过考察引发剂和单体/黄原胶质量比对接枝率和接枝效率的影响,找到最佳的引发体系和单体/黄原胶质量比。在所用的引发剂中,氧化还原-硝酸铈铵引发体系的接枝率最大。综合考虑接枝率和接枝效率,单体/黄原胶的质量比应在2-3之间。改性后的黄原胶产物的溶解性和耐碱性变好,并有明显的盐增稠效应,盐浓度对改性黄原胶粘度的影响较未改性黄原胶粘小。90℃下,添加接枝产物增稠剂的水泥浆有良好的沉降稳定性,静置后的游离液量可以忽略不计。但由于该水泥浆体系的稠度大,浆体的流动性稍差。在140℃测试条件下,添加后的水泥浆具有停机稳定性,养护后水泥块块均一,没有包心问题。高温高压养护时,添加接枝黄原胶水泥浆的稠化曲线线性较好,呈直角稠化,且其高温稠度比直接添加黄原胶的水泥浆的稠度要大。这表明改性后的黄原胶可以在高温条件下通过增加体系稠度的方法,达到稳定水泥的目的。

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第一章 前言

第二章 文献综述

2.1油井水泥浆及固井外加剂的概述

2.2油井水泥浆现存问题

2.3大分子增稠剂

2.4可用于水泥浆体系增稠剂的讨论

2.5黄原胶

2.6本文研究内容及思路

第三章 油井水泥浆耐温增稠剂的制备

3.1实验原料和仪器

3.2耐温增稠剂的合成

第四章 实验结果与讨论

4.1接枝黄原胶结构表征

4.2黄原胶的接枝率和接枝效率

4.3改性产物溶液性能评价

4.4接枝黄原胶的低温应用性能

4.5接枝黄原胶高温应用性能

4.6接枝产物耐热性能

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢