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AM/AMPS共聚物的合成与降滤失性能研究

作　者: 张竞
导　师: 姚晓
学　校: 南京工业大学
专　业: 材料学
关键词: 固井油井水泥降滤失剂性能合成机理
分类号: TE256
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 390次
引　用: 4次
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内容摘要

随着我国石油勘探开发事业的发展,特别是海上石油勘探开发的兴起,钻遇地层条件日益复杂,对固井用油井水泥外加剂提出了更高的要求。固井施工时,如果水泥浆的滤失量不能控制,水泥浆的稠化时间、流变性就会偏离原设计要求,并对油层造成不同程度的污染伤害,严重时可使固井作业失败。水溶性聚合物是目前应用最广的油井水泥降滤失剂,现有油井水泥降滤失剂的主要缺点在于高温下失效和抗盐性能差。首先根据油井水泥降滤失剂对聚合物性能的要求,进行分子结构设计,并选择合适的聚合用单体和引发体系。本文首先选用丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA),采用氧化-还原引发体系,运用水溶液自由基聚合的方法合成出一种共聚物产品,对影响共聚物性能因素进行了初步的研究,并对聚合物产物的表观粘度,API滤失量和水泥浆流动度进行了评价。所合成样品中,性能最佳的能够将滤失量降低到325mL,这还不能满足目前固井施工中对水泥浆滤失量的要求。改用丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,采用水溶液自由基聚合的方法,得到了一种共聚产物。研究了3个因素(单体配比,反应体系pH值,引发剂浓度)对转化率和特性粘数的影响,综合分析,确定反应体系的pH值应在7左右为宜,AM/AMPS的质量比控制在1/6～1/8为宜,引发剂浓度在0.4%～0.7%时为宜。对AM/AMPS共聚物的性能进行了评价,以共聚物的降滤失性能做为判断其性能优劣的主要标准。通过对影响聚合过程的各种因素的研究确定AMPS/AM共聚物油井水泥降滤失剂(代号FF)的合成条件为:单体浓度为8%(wt),单体质量比为1?7,引发剂浓度为0.5%(wt),引发剂摩尔比为1?1,反应温度50℃,反应时间6h。对FF水溶液的粘度性质进行了研究,并通过红外光谱图和元素分析,表征了FF所含基团和元素。当FF加量为0.4%时,就可以使水泥浆滤失量降低98.5%,当加量大于等

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摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-23
  1.1 课题研究背景  9
  1.2 油井水泥  9-10
  1.3 油井水泥浆降滤失剂的作用  10-11
  1.4 降滤失剂的作用  11-13
  1.5 水泥浆降滤失剂现状及发展  13-19
  1.6 油井水泥降滤失剂的发展趋势  19-20
  1.7 研究思路  20-21
  1.8 主要研究内容  21-23
第2章实验药品、仪器及实验方法  23-28
  2.1 主要化学药品  23
  2.2 主要实验仪器  23-24
  2.3 主要实验方法  24-28
第3章 AM/AA 共聚物的合成和性能评价  28-35
  3.1 单体的选择  28-29
  3.2 聚合方法的确定  29-31
  3.3 影响共聚物性能的因素  31-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章 AM/AMPS 共聚物的合成及影响因素研究  35-53
  4.1 单体的选择  35-36
  4.2 反应条件的设计  36-37
  4.3 影响AM/AMPS 共聚物的因素  37-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章 AM/AMPS 共聚物的降滤失性能研究  53-62
  5.1 合成条件对共聚物降滤失性能的影响  53-60
  5.2 本章小结  60-62
第6章油井水泥降滤失剂FF 的性质研究  62-70
  6.1 FF 浓度对溶液表观粘度的影响  62-67
  6.2 FF 的结构表征  67-69
  6.3 本章小结  69-70
第7章降滤失剂FF 对水泥浆综合性能的影响  70-82
  7.1 FF 加量对水泥浆滤失量的影响  70
  7.2 FF 抗温性能的评价  70-71
  7.3 FF 抗盐性能的评价  71
  7.4 FF 对水泥浆流变性能的影响  71-75
  7.5 FF 对水泥浆稠化时间的影响  75-78
  7.6 FF 对水泥浆游离水量的影响  78-79
  7.7 FF 对水泥石抗压强度的影响  79-80
  7.8 FF 水溶液稳定性实验  80-81
  7.9 本章小结  81-82
第8章油井水泥降滤失剂的作用机理探讨  82-91
  8.1 油井水泥浆滤失分析  82-83
  8.2 油井水泥降滤失剂的作用机理  83-84
  8.3 水溶性聚合物油井水泥降滤失剂的作用机理  84-87
  8.4 影响聚合物降滤失性能的因素  87-88
  8.5 油井水泥降滤失剂FF 的作用机理  88-90
  8.6 本章小结  90-91
第9章结论和建议  91-92
  9.1 结论  91
  9.2 建议  91-92
参考文献  92-100
成果  100-101
致谢  101

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