聚合物基纳米SiO_2复合微球固井降失水剂的合成及表征

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。     

高温油井水泥缓凝剂聚2-丙烯酰胺基–2-甲基丙磺酸/苯乙烯磺酸钠/衣康酸的合成及缓凝效果

根据自由基水溶液聚合原理,合成2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸（AMPS）、苯乙烯磺酸钠（SSS）和衣康酸（IA）的三元共聚物缓凝剂（AMPS/SSS/IA）,采用红外光谱和核磁共振表征其结构,表明所合成共聚物为目标产物。经正交实验得到AMPS/SSS/IA的最佳合成条件：溶液酸碱度pH=7、引发剂加量为3%、反应时间为5 h、反应温度为60℃、单体AMPS、IA、SSS的质量比为57：24：19。测试了缓凝剂不同加量的水泥石24 h抗压强度,结果表明AMPS/SSS/IA可以有效抑制水泥石24h抗压强度的衰减。高温高压稠化实验表明缓凝剂AMPS/SSS/IA加量为0.7%时,140℃稠化时间可达200min。通过X射线衍射、扫描电子显微镜表征,讨论了所合成共聚物的缓凝机理,认为缓凝现象的发生,是因为AMPS/SSS/IA与Ca2＋生成了复杂的螯合物抑制了Ca（OH）2晶体的形成和生长,以及引起水化硅酸钙（C-S-H）包覆层的增厚。     

油井水泥降失水剂(HCW-1)的合成及性能评价

研究了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS）、丙烯酸(AA)和一种功能型单体(简称为SM)三元共聚物(HCW-1)的合成方法及在油井水泥浆中的降失水作用,并探讨了其降失水机理。实验结果表明,HCW-1对水泥浆稠化时间和水泥石抗压强度无不良影响,是一种良好的降失水剂。     

AMPS共聚物类抗盐降失水剂HJS-II室内评价

AMPS共聚物是固井工程使用最广泛的聚合物类降失水剂,具有良好的耐温、抗盐和抗水解性能。降失水剂HJS-Ⅱ是以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)为原料,过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系为引发剂,用水溶液聚合的方法合成一种AMPS/AM共聚物。实验结果表明:HJS-Ⅱ在中温区和高温区适宜掺量为1. 5%和2. 2%; HJS-Ⅱ具有良好的抗盐性能,在质量分数为25%的含盐水泥浆中掺量为3. 5%时可以控制滤失量在50 m L以下。     

三元共聚物固井降失水剂FC-1的合成与性能评价

选用丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)为共聚单体,采用水溶液聚合法制得一种油井水泥降失水剂FC-1。采取单因素变量实验法分别对聚合条件进行考察,优选出最佳反应条件,并对FC-1进行水泥浆性能评价。实验结果表明,FC-1最佳合成条件为:单体质量分数为20%,n(AMPS)∶n(DMAM)∶n(AA)=3∶1∶1,引发剂加量为0.2%～0.3%,反应pH值为8～9,反应温度为70～80℃、反应时间5～7h;FC-1性能评价结果表明,FC-1降失水性能优良且最高耐受温度可达200℃,对水泥浆基本无缓凝作用,与外加剂——高温缓凝剂(DZH-2)配伍性好。     

油井水泥降失水剂AMPS/DMAM/MAA共聚物的合成与研究

采用水溶液聚合法,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和甲基丙烯酸(MAA)为单体合成了三元共聚物。以共聚物的降失水能力为指标设计正交试验,结果表明,聚合反应的最佳合成条件为:反应温度50℃,引发剂用量1.0%,体系pH值11。通过红外光谱、核磁氢谱和热重分析对其结构和热性能进行了表征,证明了目标产物为AMPS/DMAM/MAA共聚物,该共聚物的分解温度为310℃。对水泥浆的性能研究则表明聚合物具有良好的降失水能力,在淡水中,当聚合物加量超过3%(BWOC)时可在90℃下将水泥浆失水量控制在100mL以内,且水泥石强度发展快,对水泥石力学性能无不良影响。     

三元共聚物P(IA/MA/AMPS)的合成及阻垢性能评价

以衣康酸(IA)、马来酸(MA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,以过硫酸铵为引发剂,以水为溶剂,通过自由基聚合合成了一种新型的三元共聚物,探讨了单体配比、聚合温度、引发剂用量、聚合时间等合成条件对阻垢性能的影响,确定了最佳的合成条件为:单体配比n(IA)∶n(MA)∶n(AMPS)=1∶1∶1,聚合温度80℃,引发剂占单体质量分数的5%,聚合时间2h;用红外分光光度仪分析证明得到了预期的产物结构,并测定了产物的特性黏度和固含量。通过静态法对三元共聚物的阻垢性能进行评价,在加剂量为50mg/L时阻碳酸钙率最佳可达93.6%,是一种性能优异的阻垢剂。     

有机/无机复合型降滤失剂LJ-1的合成及评价

摘要：以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)为单体,聚合得到P(AAID),以其为基体,nano-SiO2为填料,γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为偶联剂,研制一种有机/无机复合添加剂LJ-1。通过正交实验方法确定最佳反应条件为:质量配比m(AM):m(AMPS):m(IA):m(DMDAAC)=8:5:1:2,反应温度65 ℃,反应时间4 h,引发剂过硫酸铵（APS）加量为1.0 %。采用FT-IR、1HNMR对LJ-1降滤失剂进行化学结构表征,并对其性能进行评价。结果表明,淡水基浆中LJ-1降滤失剂质量加量为1.5 %时,FLAPI = 5.8 mL,具有良好的降滤失性能;盐水基浆中LJ-1降滤失剂质量加量为3.0 %,FLHTHP = 18.4 mL,具有良好的抗盐性;另外,利用扫描电镜（SEM）对钻井液滤饼进行微观表征,结果显示滤饼坚韧致密并具有致密的网架结构。     

抗高温钻井液聚合物降粘剂研究

通过水溶液聚合,制得了降粘剂丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/衣康酸共聚物(AAI),研究了单体配比、反应时间、反应温度、pH等的影响。结果表明,合成降粘剂的优化方案为:AM∶AMPS∶IA为1∶2∶2,反应时间4 h,反应温度80℃,pH为6,单体浓度为20%,引发剂加量为单体总质量的0.3%。在淡水钻井液中加入0.3%共聚物,降粘率可达94.4%;且在220℃老化16 h后,降粘率仍达53.4%。在加入FA367的聚合物钻井液中加入0.3%共聚物,降粘率可达90.4%;在220℃老化16 h后,降粘率仍达50%,同时具有较好的抗盐性。     

AM/AMPS/DMAM三元共聚物的合成及性能研究

为提高驱油用聚合物的耐温抗盐性,采用N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)通过氧化还原引发剂体系聚合方法合成了AM/AMPS/DMAM三元共聚物,用正交实验法确定了最佳合成方案为:温度40℃,pH值为11,引发剂浓度为0.18%,单体浓度为13%,DMAM加量为2%。对共聚物的耐盐性及热稳定性进行测试,在标准盐水中共聚物为2500 mg/L,温度为30℃时,粘度可达到35.3 mPa.s;温度为90℃时,粘度为9.70 mPa.s。结果表明,AM/AMPS/DMAM三元共聚物具有较好的抗盐性能和增粘性能,但抗温效果并不明显,有待进一步改进。     

IA/AA /AMPS水煤浆分散剂的制备及性能

以丙烯酸（AA）、衣康酸（IA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为反应单体,过硫酸钾和亚硫酸氢钠为氧化-还原体系引发剂,通过自由基聚合制备了IA/AA /AMPS三元共聚物水煤浆分散剂,并通过红外光谱（IR）、黏度仪等进行了测试与表征。结果表明,共聚物中成功引入了磺酸基和羧酸基;同时对不同水煤浆浓度和不同分散剂添加量的水煤浆进行了研究;结果表明,水煤浆的最佳成浆浓度为68%,当添加量为0.6%时,分散效果最佳。     

抗高温钻井液降滤失剂的合成与性能评价

为解决深井高温环境对钻井液降滤失性能的影响,提高降滤失剂的抗高温能力,采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰胺(AM)四种单体,加入引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠,在水溶液中聚合制备一种四元共聚物。采用单因素试验,对单体浓度、反应体系pH值、反应时间、反应温度等反应条件进行优化,得到最优反应条件:单体浓度为30%,反应体系pH为8,反应时间为3h;并通过抗盐、抗高温和对比实验评价表明室内合成产品具有良好的高温抗盐性能,且比现有的两种抗高温降滤失剂效果更好,具有一定的推广价值。     

P(AM/AMPS/NVP)降失水剂合成与耐温性能研究

采用自由基水溶液聚合法成功制备了丙烯酰胺(AM)/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)/N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)三元共聚耐温型降滤失剂,通过红外(FTIR)光谱和核磁C谱表征了共聚物的结构,通过元素分析考察了共聚物组成。热失重(TGA)表明,P(AM/AMPS/NVP)耐温性优于P(AM/AMPS)和P(AM),通过对三元共聚物的抗高温性和降失水性的研究,表明P(AM/AMPS/NVP)具有良好的耐温降滤失性能。     

复合引发体系制备磺化聚丙烯酰胺的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和丙烯酰胺（AM）为原料,采用复合引发体系和绝热聚合相结合的方法在水溶液体系中合成磺化聚丙烯酰胺（SPAM）,考察了单体质量分数、引发剂质量分数、单体配比、引发剂配比、pH值、聚合起始反应温度对聚合反应的影响。确定SPAM的最佳合成条件为：单体质量分数10％、引发剂质量分数0,15％、AMPS与AM质量比1．0：1、偶氮二异丁腈（AIBN）与氧化还原引发剂质量比4：1、pH值6、聚合起始反应温度40℃,在此条件下,制得的SPAM的分子量为6．13×10^6,其耐温抗盐性能明显优于采用单-氧化还原引发剂制备的SPAM及工业部分水解聚丙烯酰胺（分子量7×10^6）。     

正交设计法合成共聚物型水泥降失水剂的研究

本文利用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)／丙烯酰胺(AM)／丙烯酸(AA)三种单体,根据自由基聚合原理,合成一种三元共聚物型油井水泥降失水剂。利用正交设计法设计了实验方案,分别考察了单体配比、反应温度、引发剂用量和链转移剂用量等因素对其降失水性能的影响,并对产物进行了’红外光谱、差热分析和N、S元素的测定。分析表明单体配比和反应温度是影响聚合物降失水性能的主要因素,并得到了最佳的合成方案：AMPS：AM：AA=50：42：8,反应温度70℃,引发剂用量2％,链转移剂用量6％。     

IA/AA/AMPS三元共聚物的合成及阻垢性能研究

以水作溶剂,过硫酸铵为引发剂,衣康酸(IA)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,合成了IA/AA /AMPS三元共聚物.探讨了引发剂用量、链转移剂用量、反应温度等对共聚物阻垢性能的影响.结果表明,引发剂用量为单体总质量的4.5%,链转移剂用量为单体总质量的9.5%,反应温度为95℃时,共聚...     

耐高温泥浆降滤失剂的制备及评价

随着石油勘探开发逐渐向深部地层和海上发展,钻探地层日趋复杂,对钻井液的高温稳定性提出了更高的要求,加快了耐温型泥浆降滤失剂的研究和开发。本文以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和烯丙基磺酸钠(AS)为单体[1],采用过硫酸铵/亚硫酸氢钠氧化还原体系,通过水溶液聚合法合成了耐温型泥浆降滤失剂M,并在淡水泥浆、4%盐水泥浆中对合成共聚物M的降滤失性能进行了室内评价,结果表明产物具有良好的耐温和降滤失能力。     

一种抗温耐盐油井水泥降失水剂SW-1的研究

针对目前使用的降失水剂普遍存在抗温、抗盐能力差的问题,采用自由基聚合法,以丙烯酰胺(AM)、苯乙烯磺酸钠(SSS)和乙烯基吡咯烷酮(NVP)为共聚单体,制备了油井水泥抗温耐盐降失水剂SW-1,抗高温达到140℃,配浆水含盐量达到15%时,仍能有效控制水泥浆的失水;对水泥石的强度发展无不良影响,与水泥及其外加剂有很好的配伍性,在水泥浆体系中表现出良好的综合性能,具有一定的应用前景。     

聚氧乙烯基型降滤失剂SJ-1的合成与性能评价

采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)与具有大分子侧链聚氧乙烯基(C2H4O)n的烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)三元共聚得到钻井液用降滤失剂SJ-1,并对其进行了性能评价。通过单因素实验优化得到最佳合成方案为:单体质量分数为15%,反应温度控制在60℃,引发剂质量分数为0.2%,n(AM)∶n(AMPS)∶n(APEG)=14∶5∶1。通过红外光谱表征可知,所合成的聚合物结构和预计的结构一致。性能评价表明,所合成的聚合物具有较好的抗温能力(200℃),在盐质量分数为30%的盐水泥浆中仍具有较好的降失水能力。     

耐盐耐高温隔离液的研制与评价

随着深水盐下油气藏勘探开发加速，钻遇复杂盐膏层和高压盐水层日益增多，常规隔离液体系存在抗盐、抗高温、悬浮稳定性差等问题。为此，研制出一套由抗盐黏土、抗盐降失水剂、悬浮稳定剂、流型调节剂组成的耐盐耐高温隔离液体系。该抗盐隔离液体系抗温可达160℃，流变性能调节自由，失水量可控，与钻井液、水泥浆相容性好，对水泥石强度和水泥浆稠化时间影响小，沉降稳定性优良，满足复杂盐膏层固井作业技术需求。