【摘 要】
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随着国内能源的日益减少,油气开发向深井、超深井等方向发展,复杂的地质条件和高温高压环境,给固井工程带来了巨大的挑战。水泥浆在高温高压下,容易快速稠化,严重缩短了泵送时间,威胁着固井安全。为了满足固井的要求,需要在水泥浆中添加不同种类的外加剂。目前国内使用的缓凝剂存在着耐高温性差、耐盐性差、包心等问题,严重危害着固井安全。本文对型号分别为GWH-1、HX-400、DRH-200L的三种缓凝剂从稠化性
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随着国内能源的日益减少,油气开发向深井、超深井等方向发展,复杂的地质条件和高温高压环境,给固井工程带来了巨大的挑战。水泥浆在高温高压下,容易快速稠化,严重缩短了泵送时间,威胁着固井安全。为了满足固井的要求,需要在水泥浆中添加不同种类的外加剂。目前国内使用的缓凝剂存在着耐高温性差、耐盐性差、包心等问题,严重危害着固井安全。本文对型号分别为GWH-1、HX-400、DRH-200L的三种缓凝剂从稠化性能、耐盐性、抗压强度、配伍性等方面进行了比较,结果发现,三种缓凝剂在稠化性能、耐盐性、早期抗压强度发展以及配伍性等方面差异性比较大,但在高温情况下,缓凝剂掺量较少时都存在着鼓包、包心等异常胶凝现象。针对水泥浆异常胶凝现象,本文通过扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等测试方法,从微观角度对水泥浆在120℃,聚羧酸添加剂掺量较少的时候发生异常胶凝现象进行了理论研究,发现水泥浆异常胶凝的原因是由于高温下,聚羧酸添加剂络合作用和吸附作用减弱,不能阻碍水化过程,在剪切速率的作用下,缠绕在浆轴上,宏观表现为水泥浆异常胶凝。本文针对耐温性差、耐盐性差、鼓包、包心等问题,根据分子结构设计了一种五元聚合物,该聚合物以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）、苯乙烯磺酸钠（SSS）、衣康酸（IA）、丙烯酸（AA）为单体。采用红外光谱和核磁共振仪对聚合物的分子结构进行了评价,分析表明所有单体都参加了反应,利用热失重分析仪和液相凝胶渗透色谱仪对聚合物进行了耐热和分子量测试,结果表明聚合物耐温性能达到350℃,分子量为50000。本文对掺有PAINAS的水泥浆进行了稠化性能评价,结果发现该缓凝剂使用温度可达160℃,在130-160℃范围内,对于温度和加量都不敏感;通过耐盐性能和稳定性能评价,发现该缓凝剂可耐15%的盐水,良好的沉降稳定性,上下密度差仅为0.02g·cm-3;水泥浆的失水量与强度评价表明该缓凝剂与降失水剂配伍性能较好,加入缓凝剂PAINAS的水泥石早期抗压强度发展良好,且不发生异常胶凝现象,并且在现场应用的水泥浆体系中,综合性能优良。
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