油田固井專用膠乳增韌劑的合成與性能研究.pdf

1、目前，井身結(jié)構(gòu)和地層條件日益復(fù)雜多變，尤其是深井、超深井中，水泥石柔韌性不足、界面膠結(jié)強(qiáng)度降低、抗碎裂能力差，常增大油氣水竄的風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)固井水泥石的界面膠結(jié)強(qiáng)度、柔韌性等力學(xué)性能提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。射孔、壓裂、酸化等油氣開采技術(shù)的實(shí)施，使得水泥石在外界沖擊應(yīng)力作用和高溫高壓環(huán)境下產(chǎn)生微裂紋和脆性破裂，同時(shí)使得水泥石與套管、地層的膠結(jié)強(qiáng)度遭到破壞，導(dǎo)致流體竄流，加劇了對(duì)水泥環(huán)的腐蝕破壞。因此，需要向固井水泥漿中添入一種膠乳增韌劑，旨在

2、提高水泥石的耐溫耐鹽性、柔韌性和膠結(jié)強(qiáng)度。
　　本文優(yōu)選出苯乙烯（St）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、液體聚丁二烯（LPB）為主要原料，并優(yōu)化合成配比，采用種子乳液聚合方法合成了一系列穩(wěn)定的丁苯膠乳乳液體系CSL-100L，作為油井水泥增韌劑使用。CSL-100L的物理性能表明，與市售的DRT-100L膠乳相比，合成的CSL-100L表現(xiàn)出良好的機(jī)械穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性好和窄粒徑分布，具有良好的市場(chǎng)價(jià)值。紅外光譜分析

3、表明，各單體都通過(guò)聚合反應(yīng)合成了三元共聚物結(jié)構(gòu)的目標(biāo)產(chǎn)物。TG和TEM分析表明，CSL-100L在370℃時(shí)分子結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，耐溫穩(wěn)定性好，同時(shí)CSL-100L為粒徑約80 nm的核殼結(jié)構(gòu)聚合物，。
　　按照GB/T19139-2003對(duì)摻入CSL-100L的水泥漿的應(yīng)用性能如各項(xiàng)常規(guī)性能、耐鹽性、稠化性能、防氣竄性、水泥石力學(xué)性能及綜合應(yīng)用性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，CSL-100L與3％的降失水劑互配使用時(shí)，可使水泥漿的失水量控

4、制在50 ml內(nèi)；摻有CSL-100L的水泥漿耐鹽可達(dá)15%，可用于含鹽水泥漿和海水水泥漿固井作業(yè)；摻有CSL-100L的水泥漿早期強(qiáng)度發(fā)展快，膠凝強(qiáng)度過(guò)渡時(shí)間短，并且其稠化曲線呈“直角”稠化，SPN值小于3，防氣竄性能好；在相同濃度下，含CSL-100L的水泥石比市售DRT-100L膠乳水泥石彈性模量相對(duì)降低了17.16%，可有效的提高水泥石的柔韌性和承載能力；含CSL-100L水泥漿適用溫度范圍寬、流變性能和沉降穩(wěn)定性好，此外，含C