超高温降失水剂DHTF-3的研制与实验研究

目前中国使用的油井水泥降失水剂普遍存在不耐高温、与其他外加剂的配伍性差等缺点,因此,由2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和丙烯酸(AA)共聚合成出了一种超高温降失水剂DHTF-3,对其合成条件进行了优选,并对其性能进行了评价.实验结果表明,该降失水剂具有加量少、控制失水能力强、耐200℃超高温、配伍性较好等特点,可以满足循环温度在200℃超高温下的固井需求.     

接枝改性聚乙烯醇的合成及性能评价

聚乙烯醇(PVA)作为油井水泥降失水剂,适用温度较低(120℃),难以满足高温固井的需求。以PVA1788、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和交联剂乙二醛等为原料,合成了一种油井水泥降失水剂接枝改性聚乙烯醇(PVA-1)。室内试验评价了添加降失水剂PVA-1的水泥浆的耐温性能、流变性能、稠化性能、抗压强度和防气窜性能等。试验结果表明,加有降失水剂PVA-1的水泥浆API失水量可以控制在50 mL以下,抗温能力接近150℃;加有PVA-1的水泥浆稠化时间稍有延长,抗压强度不降低,抗析水能力增强;其与分散剂DZS和缓凝剂DZH的配伍性良好,还能提高水泥浆的防气窜能力。综合分析认为,合成的PVA-1能够满足150℃以下高温固井的需求。      

油井水泥降失水剂接枝改性聚乙烯醇的研究

聚乙烯醇(PVA)作为油井水泥降失水剂使用时,适用温度较低,难以满足高温固井的需求。通过 2-丙烯酰胺 -2- 甲基丙磺酸 (AMPS)、丙烯酰胺 (AM) 等单体,对 PVA1788 进行接枝改性,合成了一种油井水泥降失水剂——接枝改性聚乙烯醇。室内实验评价了该改性聚乙烯醇作为降失水剂使用的耐温性能、抗盐性能、流变性能、抗压强度及防气窜性能等。结果表明,加有改性 PVA 的水泥浆在 150 ℃时 API 失水可控制在 150 mL 以内;抗盐达 18%;改性PVA 明显改善了聚乙烯醇类降失水剂不抗盐的性能,稠化时间较原浆稍有延长,水泥石的抗压强度较原浆稍有提高,与其它外加剂配伍性良好,水泥浆具有很好的防气窜能力,综合性能能够满足150 ℃以下的中高温固井要求。      

超高温固井水泥浆降失水剂的合成与性能

为实现超深井与复杂井超高温固井水泥浆体系的构建目标,突破常规固井水泥浆降失水剂的超高温控失水瓶颈,研制开发了超高温水泥浆降失水剂F-SHT,并对其进行了结构表征与性能评价。结果表明,F-SHT的数均分子量为21 475 Da,表观黏度低,不影响水泥浆的配制;在温度达到294℃时开始发生明显热失重,表明其分子链热稳定性良好;有效控失水温度可达240℃且可抗饱和盐水,采用水泥浆静态失水量评价方法,测得240℃/6.9 MPa下饱和盐水水泥浆API失水量为38 mL。测试了F-SHT在水泥浆体系中的综合性能,停开机、稳定性与API失水评价结果均合格。F-SHT在河探1井Φ177.8 mm尾管固井中成功应用,结果表明F-SHT现场适应性良好,固井质量良好,同时为超深层油气资源的勘探开发提供了有力支撑。     

高温高压固井降失水剂的研究

针对高温高压地层固井难度大，对水泥浆性能要求高，目前中国使用的固井降失水剂普遍存在抗盐、抗高温能力差的问题，以丙烯酰胺（AM）、N，N二甲基丙烯酰胺（DMAM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸（AMPS）为原料合成了新型油井水泥降失水剂，对其在淡水、盐水和高密度水泥浆体系中的性能进行了评价。研究表明，该聚合物在90℃时能将淡水水泥浆的失水量控制在50mL左右，对盐水水泥浆的失水量也有较强的控制作用；该降失水剂在温度150℃以内都能保持水泥浆体系具有较低的滤失量；在高密度水泥浆中表现出了较高稳定性和配伍性。     

新型固井降失水剂HTF-200C

针对目前中国常规固井降失水剂抗温抗盐能力差、综合性能欠佳的问题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、新型双羧基化合物为单体,采用水溶液自由基聚合的方法合成了耐盐、抗高温的共聚物型固井水泥降失水剂HTF-200C。HTF-200C微观结构表征和应用性能综合评价表明,各单体成功参与聚合,共聚物热稳定性良好;该降失水剂控失水耐温可达200℃,抗盐达饱和,可解决常规降失水剂高温下易水解、稠化实验"鼓包"等问题;以HTF-200C为主剂的水泥浆体系失水量低、抗盐耐温能力强、低温下强度发展快、无超缓凝现象、胶凝强度过渡时间短,具有很好的综合性能。产品在辽河油田陈古1-3井应用后固井质量达到优质。     

ATP负载杂环两性共聚物型超高温降失水剂的合成与性能评价

现有AMPS共聚物类降失水剂高温稀释降黏作用明显，对固井水泥浆的超高温沉降稳定性尤其不利。对此，合成了一种凹凸棒土(ATP)负载杂环两性共聚物型超高温固井降失水剂ATP-FLA以减弱共聚物的高温分散副作用。对负载前后的产品进行了综合性能对比，结果表明，在150～240℃范围内，加有4.0%～6.0%负载型降失水剂ATP-FLA、2.0%～4.0%悬浮剂的水泥浆API失水量不大于40 mL，沉降密度差不大于0.03 g/cm³，超高温稳定性良好。在240℃、120MPa下养护后的水泥浆流性指数达到0.8976，浆体高温稠度高，剪切阻力大。同时，利用超高温固井现场水泥浆对ATPFLA进行了适应性评价，结果表明其能够在有效控制API失水量的同时不影响水泥浆的其他性能。此外，利用分子动力学模拟研究了杂环两性共聚物FLA的作用机理。模拟分析结果表明，杂环两性共聚物FLA相比于常规阴离子型共聚物的优势在于其减弱了自身分子链受环境中金属离子的“去水化”效应干扰，更耐金属离子进攻，使其更加适应水泥浆体系的碱金属离子溶液环境。     

AMPS中杂质对降失水剂性能的影响研究

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)是合成固井水泥浆用降失水剂的重要原料,本文分析了含量大于99%的精品AMPS中可能含有的杂质种类,并研究了杂质对以AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、马来酸酐(MA)为单体合成的降失水剂的性能影响。通过高效液相色谱分析得出,精品AMPS中含量出现波动的杂质主要有甲基烯丙基磺酸、N-叔丁基丙烯酰胺和对羟基苯甲醚,其中甲基烯丙基磺酸对降失水剂性能影响较大,N-叔丁基丙烯酰胺和对羟基苯甲醚在杂质允许的浓度范围内对降失水剂性能影响不大。     

高温高压固井降失水剂的研究

针对目前国内使用的固井降失水剂普遍存在抗盐、抗高温能力差的问题,以丙烯酰胺(AM)、N、N二甲基丙烯酰胺(DMAM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸(AMPS)为原料合成了新型油井水泥降失水剂,对其在淡水、盐水和高密度水泥浆体系中的性能进行了评价,评价结果表明,该聚合物在90℃时能将淡水泥浆的失水量控制在50mL左右,对盐水泥浆的失水量也有较强的控制作用,且该失水剂能保持水泥浆体系在温度150℃以内都具有较低的滤失量,在高密度水泥浆体系中也表现出较高的稳定性和配伍性。     

抗高温油井水泥降失水剂SZ1-1的研制与应用

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为共聚单体,以过硫酸铵为引发剂,通过自由基聚合合成了一种新型的三元共聚物油井水泥降失水剂(SZ1-1)。用红外光谱、热重分析对聚合物结构和抗温性能进行表征。结果表明,该降失水剂具有良好的失水控制能力和抗温性,在120℃以下,SZ1-1加量为4. 0%时失水可控制在50 m L以内;在180℃时,SZ1-1加量为6. 0%时失水可控制在50 m L以内;降失水剂与常用的减阻剂、缓凝剂、膨胀剂、早强增塑剂有良好的配伍性,水泥浆体系抗压强度大于14 MPa,稠化时间可调,综合性能优良。成功将该降失水剂用于川东北某井的高温固井作业中,综合性能满足工程要求,固井质量良好。