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新型耐高温油井降失水剂的合成与性能评价

石油学报 2016年第5期37卷 672-679页

作者：严思明杨珅王富辉王永吉吴亚楠严圣东西南石油大学化学化工学院四川成都610500

以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）和一种具有特殊结构的磺酸基单体（TS）为原料,过硫酸氨为引发剂,合成了新型抗高温抗盐油井水泥降失水剂FR。利用红外光谱、核磁共振、热重分析表征降失水剂FR的结构及热稳定性,评价了含降失水剂FR的水... 详细信息

以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）和一种具有特殊结构的磺酸基单体（TS）为原料,过硫酸氨为引发剂,合成了新型抗高温抗盐油井水泥降失水剂FR。利用红外光谱、核磁共振、热重分析表征降失水剂FR的结构及热稳定性,评价了含降失水剂FR的水泥浆的降失水性能、抗温性能、抗盐性能、稠化时间等工程性能。结果表明：丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）和磺酸基单体（TS）有效聚合到降失水剂FR中;该降失水剂耐温性能和控制失水性能良好,可在90~200℃内使用,当温度为200℃、FR质量分数为1.0%时,水泥浆体系失水量为48 mL;降失水剂FR耐盐性能良好,可在含有25%NaCl的水泥浆体系中使用,并控制其失水量为24 mL;降失水剂FR适应性良好,可应用于不同品牌的水泥中,对水泥浆流变性、水泥石抗压强度等无不良影响。采用化学分析、扫描电镜等手段研究了降失水剂FR的黏弹性吸附层理论的作用机理：高分子通过电荷作用吸附到带正电的水泥颗粒上,形成一层可压缩的黏弹性吸附层,在失水的压差作用下,吸附层被挤压并填充到水泥颗粒间的空隙中,从而有效、牢固地堵塞了失水通道、降低了滤饼渗透率。该理论能合理解释吸附增黏类降失水剂的作用机理。

关键词：固井水泥浆降失水剂抗高温抗盐黏弹性吸附层

抗高温耐盐AMPS/AM/AA降失水剂的合成及其性能表征

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石油学报 2011年第3期32卷 470-473页

作者：郭锦棠周贤明靳建洲于永金天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100089

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,采用新型偶氮类引发剂(V50)合成了AMPS/AM/AA三元抗高温耐盐油井水泥降失水剂,通过设计正交实验,确定了共聚物的最佳合成条件为:AMPS/AM/AA的摩尔比为45∶45∶10,... 详细信息

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,采用新型偶氮类引发剂(V50)合成了AMPS/AM/AA三元抗高温耐盐油井水泥降失水剂,通过设计正交实验,确定了共聚物的最佳合成条件为:AMPS/AM/AA的摩尔比为45∶45∶10,聚合反应温度为60℃,单体质量百分数为9%,引发剂摩尔百分比为0.60%,反应介质pH值为8;反应时间4h。通过红外光谱分析验证了三元共聚物的结构;采用DSC与TG证实了三元共聚物在300℃具有较好的热稳定性;水泥浆性能测试表明,该降失水剂能够在180℃/6.9MPa、饱和盐水中,控制水泥浆API失水量小于100mL。

关键词： AMPS/AM/AA三元共聚物抗高温耐盐降失水剂转化率

四元共聚抗高温抗盐油井水泥浆降失水剂的合成

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天然气工业 2018年第12期38卷 96-101页

作者：李皋付强余杭航刘润昌韦星曾恒 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院中国石油西南油气田公司勘探事业部

目前的油井水泥浆降失水剂存在着耐温抗盐能力低,在高温下易分解造成浆体过度缓凝、控制滤失能力降低等缺陷。为此,在总结前人研究成果的基础上,选择具有特殊官能团的单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N, N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)... 详细信息

目前的油井水泥浆降失水剂存在着耐温抗盐能力低,在高温下易分解造成浆体过度缓凝、控制滤失能力降低等缺陷。为此,在总结前人研究成果的基础上,选择具有特殊官能团的单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N, N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酸(AA)、烯丙基磺酸钠(AS)为合成原料,通过正交实验合成了新型的抗高温、抗盐四元共聚油井水泥浆降失水剂(FRW),并对其进行了结构表征和性能测试。实验结果表明:(1) FRW最佳合成条件为AMPS/AA/DMAA/AS的摩尔比为4.2∶1.8∶3.5∶0.5,引发剂为单体总质量的0.3%,单体质量百分数为40%,反应温度为50℃,pH值为7;(2)结构表征实验反映出,4种单体均参与了共聚反应,FRW的数均分子量和重均分子量分别为86 692、468 689,分子量分布为5.406,具有良好的稳定性能,可承受的最高温度为289℃;(3)添加1%～2%FRW的水泥浆流变性能和力学性能等指标经测试均符合工程要求。结论认为,FRW具有较好的抗温、抗盐和控制失水性能,其适用温度介于90～200℃,在含35%NaCl水泥浆中滤失量为41.2mL,对水泥浆流变性能以及水泥石强度等工程指标无不良影响。

关键词：油井水泥浆四元共聚抗高温抗盐降失水剂分子量分布稳定性流变性力学性能

聚合物基纳米SiO_2复合微球固井降失水剂的合成及表征

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硅酸盐学报 2017年第11期45卷 1649-1657页

作者：张健彭志刚邹长军陈大钧张博建焦利宾西南石油大学化学化工学院成都610500

针对目前水溶性高分子类固井降失水剂抗温抗盐能力差、综合性能欠佳等问题,采用无皂乳液自由基聚合法,以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,对苯乙烯磺酸钠(SSS)、2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸(AMPS)为离子型共... 详细信息

针对目前水溶性高分子类固井降失水剂抗温抗盐能力差、综合性能欠佳等问题,采用无皂乳液自由基聚合法,以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,对苯乙烯磺酸钠(SSS)、2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸(AMPS)为离子型共聚乳化剂,纳米二氧化硅为填料,制备P(St/BA/MMA)–g–Si O2复合微球降失水剂(ZJD–220),考察了AMPS/SSS对聚合速率及复合微球性能的影响,评价了含降失水剂(ZJD–220)水泥浆的降失水、抗温抗盐等工程性能,探讨了其在水泥浆中的降失水作用机理。结果表明:复合聚合微球粒径分布均匀且窄,具有典型核壳结构和良好的耐热性能;复合微球(ZJD–220)可以明显改善水泥浆的降失水、耐温耐盐性能,在温度为200℃,复合微球的质量分数为3.0%时,淡水基水泥浆失水量为43 m L,盐水基水泥浆(18%Na Cl)失水量为28 m L;与不同水泥浆体系及外加剂具有良好的配伍性。通过化学分析、电镜扫描等手段揭示降失水剂ZJD–220的降失水作用机理为:聚合物微球在水泥颗粒及滤饼孔隙间通过"吸附架桥–填充堵塞–聚集成膜"的协同作用,改善了水泥浆滤饼质量,降低了滤饼渗透率,控制了水泥浆失水量。

关键词：固井降失水剂纳米二氧化硅抗温抗盐复合聚合物微球

低温抗盐降失水剂LTF-1的室内合成及性能研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第11期46卷 1019-1025页

作者：夏修建郭锦棠靳建洲于永金冯亚凯天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100089

针对低温浅层、盐层油气井固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题,依据自由基水溶液聚合原理,制备出一种低温抗盐降失水剂LTF-1.LTF-1是利用AMPS、AM和一种单体X通过共聚反应制备而成,采用正交实验法,确定单体配比、优... 详细信息

针对低温浅层、盐层油气井固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题,依据自由基水溶液聚合原理,制备出一种低温抗盐降失水剂LTF-1.LTF-1是利用AMPS、AM和一种单体X通过共聚反应制备而成,采用正交实验法,确定单体配比、优化分子结构、调整相对分子质量大小及其分布,优选出LTF-1的最佳合成工艺条件.室内研究表明,以LTF-1为主剂的低温水泥浆体系具有强度发展迅速、失水量低、抗盐能力强、流变性优异、缓凝性弱及稠化时间易调等特点,解决了常规降失水剂固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题;其综合性能能够满足低温浅层及盐层油气井的固井要求.

关键词：低温抗盐降失水剂水泥浆固井

新型耐温抗盐降失水剂LX-1的研制与性能评价

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2021年第3期54卷 318-323页

作者：郭锦棠刘振兴何军史海民张弛胡苗苗天津大学化工学院天津300350 中国石油吉林油田公司钻井工艺研究院松原138000 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

针对目前降失水剂抗高温抗盐性能差、适用范围窄、与其他水泥外加剂配伍性差等问题,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)、衣康酸(IA)为主要单体,引入新型长侧链含羟基化合物,通过自由基聚合制备出共聚物型... 详细信息

针对目前降失水剂抗高温抗盐性能差、适用范围窄、与其他水泥外加剂配伍性差等问题,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)、衣康酸(IA)为主要单体,引入新型长侧链含羟基化合物,通过自由基聚合制备出共聚物型降失水剂LX-1.采用红外光谱和热失重分析对共聚物进行表征,结果表明:各单体成功参与聚合,聚合产物为目标产物,该降失水剂具有良好的耐热性能,温度适用范围宽(30~210℃).经水泥浆性能评价测试表明:在150℃时,掺量4%LX-1的水泥浆能够控制体系API失水量在50 mL以内,在210℃时,掺量6%LX-1的水泥浆能够控制体系API失水量在100 mL以内;抗盐能力优良,90℃条件下,掺量4%LX-1可使半饱和盐水水泥浆体系API失水量控制在100 mL以内,掺量5%LX-1可使饱和盐水水泥浆体系API失水量控制在100 mL以内;水泥浆流变性能良好,室温下掺量3%LX-1的水泥浆流动度为24.3 cm,相对于净浆的19.0 cm,流动度增加了27.9%,静置120 min后水泥浆流动度由24.3 cm下降至21.0 cm,流动度减少了13.4%,而净浆流动度从19.0 cm下降至11.5 cm,减少了39.5%,水泥浆体系的流动度保持性良好;含LX-1的水泥石早期强度发展快,90℃条件下1 d抗压强度为27 MPa,且后期抗压强度发展正常;与其他外加剂配伍性良好,稠化曲线无“鼓包”、“包芯”现象,水泥浆体系稳定性高,应用前景良好.

关键词：高温抗盐降失水剂水泥浆配伍性

抗盐降失水剂HTF-110L的研制及性能评价

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2015年第10期48卷 901-907页

作者：郭锦棠骆成余前峰刘硕琼靳建州于永金天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100089

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... 详细信息

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.

关键词：水泥浆降失水剂共聚物固井

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新型耐温抗盐降失水剂的合成与测试

天津大学学报 2012年第11期45卷 1001-1006页

作者：郭锦棠卢海川靳建州于永金天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100195

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... 详细信息

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.

关键词：降失水剂合成表征测试水解抗盐抗高温

新型固井降失水剂HTF-210C的研发及性能评价

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2016年第3期49卷 261-266页

作者：郭锦棠邹双喻文娟刘硕琼靳建洲于永金天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100089

针对当前高温降失水剂与其他外加剂配伍性差,低温条件下易造成水泥石强度发展缓慢,甚至产生超缓凝现象等问题,通过引入一种偏硅酸盐,研制了高温降失水剂HTF-210C.经红外分析表明,偏硅酸盐是以共混的形式存在于降失水剂中;经热重分析表... 详细信息

针对当前高温降失水剂与其他外加剂配伍性差,低温条件下易造成水泥石强度发展缓慢,甚至产生超缓凝现象等问题,通过引入一种偏硅酸盐,研制了高温降失水剂HTF-210C.经红外分析表明,偏硅酸盐是以共混的形式存在于降失水剂中;经热重分析表明该降失水剂具有良好的耐热性能,耐热温度可达300,℃;经水泥浆性能评价表明,该降失水剂控滤失性能好,抗盐达饱和,与其他外加剂配伍性好,低温强度发展快,稠化曲线无'鼓包'、'包芯'现象,且重复性好,稳定性高.

关键词：降失水剂固井偏硅酸盐水泥浆配伍性