不同种类油井水泥降失水材料效能及作用机制

摘要

为进一步认识各种油井水泥降失水材料的效能及作用机制，在两种水泥净浆的基础上，分别筛选并添加胶乳、微硅以及6种聚合物降失水剂，开展滤失和流变性能测试。利用红外光谱、核磁氢谱、凝胶色谱、热失重测试表征聚合物降失水剂的化学结构以及热稳定性。结果表明：在60℃,微硅、胶乳能起到一定的降失水效果但是很难阻止气穿在30 min内发生，且增稠明显；聚合物降失水剂降滤失效果明显优于微硅和胶乳，仅添加少量(其中5种降失水剂的有效加量为0.8%～1.2%(干水泥质量分数))便可将API滤失量(90℃)控制在小于50 mL,同时水泥浆增稠不明显；多数降失水剂在120～150℃效果明显变差，仅有酰胺基含量更高、相对分子质量更大的ZL-1在180℃时仍可将API滤失量控制在小于50 mL;在30～90℃,添加聚合物的同一水泥浆配方滤失量随温度升高呈近似线性升高，而流变性总体变化不大。总的来说，聚合物降失水剂的相对分子质量越大、相对分子质量分布越宽，控制滤失的能力就更佳，同时滤失量随温度的变化也更小；相对分子质量类似的条件下，分子结构中亲水基团越多控制滤失效果越好；各种测试条件下水泥浆滤失量与滤饼厚度呈较好的线性关系，进一步结合达西公式可以得出滤失量与时间的平方根成正比例关系。

关键词

油井水泥 / 降失水剂 / 胶乳 / 微硅 / 聚合物 / 流变性 / 滤饼