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。     

新型固井降失水剂BXF-200L的研制与应用

目前中国使用的固井水泥降失水剂普遍存在抗盐、抗高温能力差的问题.介绍了一种新的共聚物型抗盐耐温油井水泥降失水剂BXF-200L的研制、开发及应用.由于在该共聚物分子结构中引入了多种官能团,该降失水剂在高温、高含盐的情况下能够性能稳定;具有一定的分散性能,加量增大不会增加水泥浆的稠度,在很宽的温度范围内具有优良的降失水性能.以BXF-200L为主剂的抗盐耐温水泥浆体系具有失水量低、抗盐能力强、水泥浆体稳定、抗压强度高、胶凝强度过渡时间短、防气窜等特点,具有很好的综合性能.现场应用效果较好.     

新型抗盐水泥浆体系的研究及应用

针对盐层固井时常规外加剂性能失效、配制的水泥浆性能变差的问题，开发了一种新型的抗盐水泥浆体系。该体系以抗盐降失水剂BXF-200L为主体，并有配套的缓凝剂、促凝剂及分散剂。BXF-200L是通过合理的分子设计得到的多元共聚物型抗盐耐温降失水剂。对常规密度、高密度（最高达到2.6 g/cm³）抗盐水泥浆的失水、稠化、流变、强度等性能进行了室内评价，还在中国、伊朗、哈萨克斯坦等国油田进行了大量的固井施工。室内研究和现场试验证明：该抗盐水泥浆体系具有失水量低、流变性能好、稠化时间易调、抗压强度高等特点，综合性能能够满足盐层固井施工的技术要求。     

油井水泥高温降失水剂FL-3的开发与应用

石油的勘探开发不断地向深海、复杂地层、深井及超深井方向发展。随着井深的增加井温也迅速提高,钻遇地层情况也更加复杂。因此,对固井水泥浆外加剂的要求在不断提高。为此,介绍了以AMPS为主要单体的三元共聚物油井水泥高温降失水剂FL-3的设计、开发、性能评价及现场应用。该共聚物降失水剂分子结构中引入了大分子量侧基官能团和磺酸基团,使其具有良好的抗温抗盐性能。以FL-3为主剂配制的水泥浆体系具有失水量低、抗盐能力强、浆体稳定、水泥石强度高等特点。水泥浆体系在现场应用中取得了良好的效果,固井质量优质,有很好的应用前景。     

抗高温抗盐降失水剂DRF-100L的研制及性能评价

中国使用的降失水剂普遍存在抗高温、抗盐能力差的问题,因此采用水溶液自由基聚合法制备出了油井水泥抗高温、抗盐降失水剂DRF-100L.DRF-100L为多元共聚物,抗高温能力达到180℃;能将淡水及盐水水泥浆的API失水量控制在100 mL以内;对水泥水化影响较小,对水泥石的强度发展无不良影响;以DRF-100L为主剂的常规密度水泥浆及高密度水泥浆均具有良好的综合性能,能够满足深井、超深井、复杂地层固井的需要.     

高温水泥浆降失水剂DRF-120L的制备及评价

目前国内使用的合成聚合物类降失水剂普遍存在抗高温、抗盐能力差的问题,为解决这一问题,从分子结构入手,优选出性能优异的聚合单体,采用水溶液自由基共聚合法制备了抗高温、抗 盐降失水剂DRF-120L。DRF-120L分子主链上引入了磺酸基及双羧基等多种官能团,提高了降失水剂对水泥粒子的吸附能力,从而提高了降失水剂在高温下控制水泥浆失水的能力。分别考察了引发剂加量 、反应温度及单体浓度等因素对降失水剂性能的影响,确定了聚合反应的最佳合成条件,制备出了抗温达到200 ℃的降失水剂DRF-120L。DRF-120L在高温下能将?水水泥浆及含盐水水泥浆API失水量控制 在100 mL以内且对水泥石的强度发展无不良影响;以DRF-120L为主剂的常规密度水泥浆及高密度水泥浆均具有良好的综合性能,能够满足高温深井固井的需要。     

抗高温降失水剂AMPS／AM／NVP共聚物的合成及性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）为原料,采用水溶液自由基共聚法合成了抗高温、抗盐油井水泥降失水剂AMPS／AM／NVP三元共聚物,确定了聚合物降失水剂的最佳合成条件。该降失水剂能将淡水水泥浆的API失水量控制在50mL以内,饱和盐水水泥浆API失水量控制在100mL以内。以该降失水剂为主剂的水泥浆体系在150℃以内都具有较低的失水量,形成的水泥浆及水泥石综合性能良好。     

N,N-二甲基丙烯酰胺对AMPS类降失水剂性能影响研究

本文在2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸(AMPS/AM/AA)三元共聚物类油井水泥降失水剂中引入单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA),考察了DMAA对降失水剂相对分子质量、降失水性能、稠化时间、分散性能、耐温性能的影响,结果表明在AMPS/AM/AA三元共聚物中引入不同比例的DMAA后,随着DMAA比例的提高,共聚物的聚合度降低、控制失水性能减弱;水泥浆在80℃~100℃"倒挂"现象缓解,130℃~150℃"倒挂"现象加剧;降失水剂的分散效果降低;水泥浆在高温条件下的稳定性提高。     

油井水泥抗高温抗盐降失水剂的室内研究

中国近几年开始研究和应用AMPS共聚物类油井水泥降失水剂,但该产品价格较高,性能也不稳定.针对目前对水泥浆抗高温抗盐降失水剂的迫切需要,结合国内外在AMPS共聚物研究和生产方面的经验,经过几年的研究开发出了G310油井水泥抗高温抗盐降失水剂.该产品为AMPS、AA、AM三元共聚物,适用温度范围宽、抗盐性能可达饱和盐水,降失水效果明显,稠化时间可调且性能稳定.加有G310降失水剂的水泥浆,失水量随着温度的升高或盐水浓度的增大而有所增大,但在40～175 ℃的温度范围内,在盐水达饱和时,仍可将失水量控制在100 mL以内;在低温下该产品有较强的缓凝作用,需加入促凝剂配伍使用.     

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。     

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。     

高温固井水泥浆用降失水剂GT-1的制备及性能

随着油气勘探向深井、超深井方向的不断发展,固井作业对其工作液体系及外加剂提出了更高要求。针对目前降失水剂耐温、抗盐性能不足、适应温度范围窄、且与其他外加剂相容性差等问题,基于分子结构设计思想并结合功能单体优选,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）、对苯乙烯磺酸钠（SSS）、纳米二氧化硅等为原料制备了高温固井水泥浆用降失水剂GT-1。采用红外光谱、凝胶色谱、热综合及扫描电镜等分析方法研究了其化学结构、分子量、热稳定性及水溶液微观形貌。并对GT-1的失水性能、耐温性能、抗盐性能及所配制水泥浆体系的流变性能、抗压强度和稠化性能进行了研究。结果表明,降失水剂GT-1化学结构符合预期设计,重均相对分子质量为138 431,热稳定性优良,且其水溶液呈现规整的空间网状结构;同时,降失水剂GT-1耐温、抗盐性能突出,能够控制水泥浆失水量,且所配制水泥浆工程性能良好,满足固井施工需求,具有较好的应用前景。      

耐温抗盐微纳米环保降滤失剂的性能

针对国内环保型抗高温抗盐降滤失剂种类较少,分子结构过于单一的现状,以1-溴代十二烷为引发剂,对羟乙基纤维素进行改性,使其与纳米碳酸钙接枝共聚,使接枝共聚物大分子链间产生分子内或分子间的缔合作用,形成了不同形态的超分子网络结构,并与纳米颗粒相互作用形成稳定结构以增强其相关性能,合成了一种新型的耐温抗盐的微纳米环保型降滤失剂MND-1。该降滤失剂体积小,比表面积大,表面活性羟基多,可形成以氢键和范德华力连接的空间网架结构,这种空间结构的强度有限,在高剪切作用下容易被破坏,溶液的黏度下降,当剪切速率降低后,大分子间的缔合作用形成的交联网络结构重新形成,黏度恢复,空间网架结构的破坏和恢复形成了动态平衡,体现了优异的剪切稀释性,可有效封堵滤饼和微纳米空隙,起到降滤失作用。通过对MND-1性能评价结果得出,MND-1有优异的降滤失作用,在淡水、盐水、饱和盐水中降滤失性能良好,在180℃、16 h下的饱和盐水基浆中的API滤失量仅为6.8 mL,易生物降解,EC₅₀为4.3×104mg/L,环保性能良好,可用于高温高盐且对环保性要求较高的地层。      

RAFT聚合制备嵌段聚合物结构对降滤失剂性能的影响

为了探究聚合物结构对降滤失剂性能的影响,选用AMPS作为阴离子组分、离子液体1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐（VeiBr）作为阳离子组分及AM作为中性组分,采用可逆加成断裂链转移自由基（RAFT）聚合法合成了一系列组成相同而结构不同的两性离子降滤失剂。通过调节单体加入顺序合成了3种结构精确、键接顺序不同、分子量分布窄且可控的聚合物结构,即无规共聚物、部分嵌段共聚物和完全嵌段共聚物,并评价了其流变性能、降滤失性能。结果显示在其他条件相同的条件下,无规分布聚合物的降滤失效果最好,而嵌段聚合物可用于制备高动塑比的流型调节剂。通过改变链转移剂加量,精确调节聚合物分子量,进一步分析了同一聚合物结构下不同分子量对其性能的影响。结果表明分子量越大,聚合物整体呈现黏度增大、降滤失性能得到改善的趋势。因此,无规序列结构的嵌段聚合物在钻井液降滤失剂中性能较好,同时分子量越大的聚合物更加具有优势,该研究为从结构出发研发高效降滤失剂提供了理论基础。     

控流管路中降滤失剂的合成与性能研究

针对高压喷射钻井时,传统阴离子降滤失剂不能克服水眼黏度的问题,以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸钾（AA）为原料,在控流管路中共聚得到钻井液降滤失剂AMPS/AM/AA,确定AM与AMPS、AA与AMPS之间的最优投料比为7:6:1,总单体浓度为17%。考察了共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液和饱和盐水钻井液中的降滤失及流变性能。结果表明:在控流管路中合成的聚合物黏度低于同条件下釜式反应中合成的,解决了传统阴离子降滤失剂使水眼黏度过高的问题;AMPS/AM/AA能使高矿化度水基钻井液的滤失量降低94%,在淡水基浆、盐水基浆和饱和盐水基浆中,共聚物均表现出较强的降滤失性能和较弱的增黏性能;热稳定性分析及高温老化评价表明,AMPS/AM/AA可抗330℃的高温,满足现场对高温钻井液的要求。      

梳型聚羧酸减阻剂的室内研究

针对高压盐水层、大段盐膏层及海上作业直接采用海水配浆固井时,现有减阻剂分散能力差、分散保持性差、缓凝性强的缺点,采用自由基聚合方式开发了具有梳型结构的聚羧酸减阻剂。通过红外光谱、电镜分析和热重分析测定了减阻剂的结构和耐热性,根据行业标准测定了减阻剂加入对水泥浆流变性、稠化性能和强度的影响,并进行了对高密度水泥浆的适应性研究。热重分析结果表明,该减阻剂耐温可达233℃。扫描电镜与原子力显微镜测试表明该减阻剂呈梳型。该减阻剂对水泥浆分散能力强,对饱和盐水和海水配浆体系具有良好的分散作用,缓凝性弱,且不破坏强度,可用海水直接配浆。加入该减阻剂后密度为2.72 g/cm3的水泥浆体系失水量为24 mL,24 h强度为22 MPa,90℃稳定性及流变性好。其对饱和盐水体系良好的分散效果及对高密度水泥浆体系良好的适应性表明,梳型聚羧酸减阻剂是一种高效减阻剂。      

抗高温降滤失剂的制备与性能研究

为满足深层油气资源勘探开发钻井施工的需要,提高钻井液的抗温、抗盐抗钙等能力,采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）和4-羟基苯磺酸钠（SHBS）为单体,辣根过氧化物酶（HRP）为催化剂,采用酶促反应方法,制备了分子主链中具苯环的新型钻井液降滤失剂PAANS,基于相同反应条件合成未含苯环结构的对比聚合物PAAN,并借助核磁共振光谱（1H NMR）进行了结构表征。流变和滤失性能测试结果表明,220℃老化16 h,加量为2.0% PAANS的钻井液的表观黏度、塑性黏度、动切力、常温中压滤失量和高温高压滤失量分别为16.5 mPa·s,10.5 mPa·s、6.0 Pa、12.4 mL和24.0 mL,抗盐可达饱和,具有一定的抗钙能力,性能明显优于PAAN钻井液。通过对吸附量、粒径分布和滤饼微观结构的测试等,揭示了分子主链含有苯环结构的刚性抗高温降滤失剂的作用机理。      

耐高温抗盐固井降失水剂的制备及性能研究

针对目前聚合物降失水剂耐高温性能不佳、抗盐能力差以及低温增黏、高温稀释严重的问题,通过在分子结构上引入特殊阳离子功能单体,采用自由基水溶液聚合方法,制备了一种抗温可达210℃的两性离子型耐高温抗盐降失水剂DRF-4L。采用红外光谱、热失重分析以及环境扫描电镜对聚合物分子结构和耐温性进行了表征,并对其应用性能进行了评价。结果表明,DRF-4L适用温度范围广（30~210℃）,降失水性能优异;210℃（BHCT）时,掺4% DRF-4L的水泥浆API失水量为42 mL;抗盐能力强,可使饱和盐水水泥浆API失水量控制在50 mL以内;此外,DRF-4L低温不增稠、高温弱分散,对改善水泥浆初始流变性能和提高水泥浆高温稳定性具有明显优势;含DRF-4L的水泥石早期强度发展快,90℃下12 h抗压强度高于14 MPa,且后期强度发展正常。同时,以DRF-4L为主剂的低密度、常规密度、高密度水泥浆以及胶乳水泥浆体系等综合性能良好,能够满足高温深井超深井的固井技术需求。      

耐高温油井水泥降失水剂的合成和性能

针对目前的AMPS共聚物固井降失水剂存在对水泥浆稠化时间影响大、耐高温能力差等问题,选择了具有特殊官能团的单体,以AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸(AHPS)和AA为原料,合成了新型油井水泥降失水剂SCF,并通过红外光谱和热失重分析对共聚物的结构及耐热性能进行了表征。评价了添加降失水剂SCF的水泥浆综合性能。结果表明,加有3%~6% SCF的水泥浆API失水量可以控制在50 mL以下,抗温可达180℃;使水泥浆的稠化时间稍有延长,在100℃、加量为6%时,延长52 min,抗压强度略有降低,抗析水能力增强;其抗盐能力可达到36%。分析结果表明,该降失水剂靠改变滤饼的电性质和增加水泥浆体相黏度来实现对失水的控制。得出,该降失水剂合成工艺简单,综合性能良好,具有良好的应用前景。     

耐高温油井水泥降失水剂的合成和性能

针对目前的AMPS共聚物固井降失水剂存在对水泥浆稠化时间影响大、耐高温能力差等问题,选择了具有特殊官能团的单体,以AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸(AHPS)和AA为原料,合成了新型油井水泥降失水剂SCF,并通过红外光谱和热失重分析对共聚物的结构及耐热性能进行了表征。评价了添加降失水剂SCF的水泥浆综合性能。结果表明,加有3%~6%SCF的水泥浆API失水量可以控制在50 m L以下,抗温可达180℃;使水泥浆的稠化时间稍有延长,在100℃、加量为6%时,延长52 min,抗压强度略有降低,抗析水能力增强;其抗盐能力可达到36%。分析结果表明,该降失水剂靠改变滤饼的电性质和增加水泥浆体相黏度来实现对失水的控制。得出,该降失水剂合成工艺简单,综合性能良好,具有良好的应用前景。