抗高温油井水泥缓凝剂HL-1的合成与性能

摘要

采用丙烯酸(AA)、马来酸(MA)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和亲水性长链烯类单体(LN)制备了一种四元共聚油井水泥缓凝剂HL-1。采用单因素实验法优化了HL-1的合成条件,并用红外光谱(IR)和核磁共振氢谱(H^1-NMR)表征了最优合成条件下合成的HL-1结构,考察了该HL-1对水泥浆(G级油井水泥+3.0%微硅+30%砂+1.5%降失水剂SZ1-2+0.8%分散剂SXY,水灰比W/S=0.44)的缓凝性能和流变性能及所形成的水泥石抗压强度的影响。优化后的实合成条件为:AA、MA、SSS、LN摩尔比为0.06:0.54:1:0.1,单体质量分数30%,反应温度60℃,引发剂加量5.0%,pH=5。经IR和H^1-NMR表征,聚合物HL-1的结构与分子设计的目标产物一致。HL-1热稳定性较好,可以在温度低于260℃的较宽温度范围内使用。性能评价结果表明,HL-1具有较好的高温缓凝性能,在150℃、80 MPa下,加有1.0%HL-1的水泥浆稠化时间达到380 min;HL-1对水泥浆有较好的分散作用,可有效改善水泥浆的流动性且对水泥石强度影响不大。