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油井水泥降失水剂FP的室内合成与性能研究

作　者: 冯茜
导　师: 陈大钧
学　校: 西南石油学院
专　业: 应用化学
关键词: 油井水泥降失水剂丙烯酰胺(AM) AMPS 合成评价机理
分类号: TE256
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

在固井过程中，控制水泥浆的失水对油、气、水的封隔即固井质量的提高以及保护产能具有重要的意义，使用降失水剂就是最常用的一种方法。我国于上个世纪八十年代初开始对降失水剂进行研究和应用，发展速度很快，其中，尤以水溶性合成聚合物类降失水剂发展更快。在水溶性合成聚合物类降失水剂中，尽管品种较多，但性能大多不理想，再加上钻遇地层日趋复杂，如深井盐膏层等，对降失水剂性能要求也越来越高。因此，有必要继续研究和开发性能更为理想的降失水剂产品。丙烯酰胺类聚合物在油田各领域应用极广，无论是钻井、固井、堵水、压裂还是驱油等多个方面都有应用。本文就选用单体丙烯酰胺(AM)与AMPS，采用水溶液自由基共聚法进行二元共聚，通过反复的实验研究进行合成条件的筛选，最终合成出聚合物降失水剂产品FP。文中，对合成出的降失水剂产品FP的溶液性质进行了研究，用红外光谱法验证了FP的结构，确立了FP的评价方法与判定标准，对FP进行了全面的评价。评价结果表明：FP是性能优良的油井水泥降失水剂，能达到油井水泥降失水剂评价标准一级品的要求．同时，对PP的综合性能进行了逐一考察，结果表明：FP具有较好的耐温性与抗盐性，当FP掺量为0.6％时，就能在任何含盐状态下控制水泥浆失水量保持在100ml／7.0MPa．30min以下；能有效改善水泥浆流变性能；与其它外加剂配伍性好；与常用几种商品降失水剂比较性能优越，具有良好的市场推广应用前景。本文探讨了油井水泥降失水剂的作用机理，尤其对聚合物降失水剂作用机理作了比较详细的探讨。此外，通过对掺FP的水泥浆滤液粘度及滤饼渗透率的研究，分析了FP的降失水机理，认为FP不是通过增加液相粘度降低失水，而主要是通过降低滤饼渗透率来降低失水的。

全文目录

1 绪论  10-20
  1．1 控制水泥浆失水的目的和意义  10-13
    1．1．1 控制失水是成功注水泥的关键  10-12
    1．1．2 控制失水是抗污护能的需要  12-13
    1．1．3 固井工程对水泥浆滤失性能的要求  13
  1．2 油井水泥降失水剂的作用  13-14
  1．3 使用油井水泥降失水剂的经济效益  14
  1．4 国内外油井水泥降失水剂研究应用现状与发展方向  14-18
    1．4．1 降失水剂的研究应用现状  14-15
    1．4．2 国内外常用降失水剂类型及存在问题  15-16
    1．4．3 近年来国内外降失水剂研究的进展  16-17
    1．4．4 降失水剂的未来发展趋势  17-18
  1．5 本文的研究内容及思路  18-20
    1．5．1 进行本文研究的必要性  18
    1．5．2 本文的研究思路  18-19
    1．5．3 本文的主要研究内容  19-20
2 油井水泥降失水剂的合成  20-37
  2．1 原料的确定  20-22
  2．2 聚合方法的确定  22-24
    2．2．1 聚合方法概述  22-23
    2．2．2 聚合方法的确定  23
    2．2．3 引发机理  23-24
  2．3 实验前的准备工作  24-26
    2．3．1 油井水泥浆失水量和流动度测定方法  24-25
    2．3．2 实验材料及仪器  25-26
  2．4 聚合物的合成  26-35
    2．4．1 合成方法与纯化  26
    2．4．2 合成条件研究  26-35
  本章小结  35-37
3 油井水泥降失水剂FP的性质研究  37-46
  3．1 测聚合物FP的特性粘数  37-40
    3．1．1 测定原理  37-38
    3．1．2 测量仪器  38
    3．1．3 测定步骤  38-39
    3．1．4 实验数据及结果  39-40
  3．2 FP溶液的粘度性质  40-43
    3．2．1 实验仪器  40-41
    3．2．2 实验材料  41
    3．2．3 实验结果与讨论  41-43
  3．3 聚合物红外光谱分析  43-45
    3．3．1 红外光谱的基本原理  43-44
    3．3．2 聚合物FP的红外光谱分析  44-45
  本章小结  45-46
4 油井水泥降失水剂FP的评价  46-55
  4．1 油井水泥降失水剂评价方法  46-47
    4．1．1 技术要求  46-47
    4．1．2 判定规则  47
  4．2 主要实验仪器与实验方法  47-48
    4．2．1 主要实验仪器  47-48
    4．2．2 主要实验方法  48
  4．3 降失水剂FP的评价  48-54
    4．3．1 FP对油井水泥浆失水量的影响  48-49
    4．3．2 FP对水泥浆游离水量的影响  49-51
    4．3．3 FP对水泥浆稠化时间的影响  51-53
    4．3．4 FP对水泥石抗压强度的影响  53-54
  本章小结  54-55
5 FP对水泥浆综合性能的影响  55-65
  5．1 FP对水泥浆流变性的影响  55-59
    5．1．1 水泥浆流变性概述  55-56
    5．1．2 水泥浆的流变方程  56-57
    5．1．3 水泥浆流变性测定方法  57-58
    5．1．4 掺有FP的水泥浆的流变参数  58-59
  5．2 FP降失水剂的抗温性能  59
  5．3 FP降失水剂的抗盐性能  59-60
  5．4 FP对水泥浆沉降稳定性的影响  60-61
  5．5 FP与其它外加剂的相容性  61-62
  5．6 FP水溶液放置性实验  62-63
  5．7 FP与常用降失水剂的性能比较  63
  本章小结  63-65
6 油井水泥降失水剂作用机理探讨  65-74
  6．1 水泥浆失水分析  65-66
  6．2 油井水泥降失水剂作用机理  66
  6．3 聚合物降失水剂降滤失机理  66-70
    6．3．1 聚合物分子的作用  66-69
    6．3．2 聚合物降失水性能的影响因素  69-70
  6．4 FP的降失水作用机理研究  70-73
  本章小结  73-74
7 结论及建议  74-76
  7．1 结论  74-75
  7．2 建议  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80

油井水泥降失水剂FP的室内合成与性能研究

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