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随着油气勘探开发向深层油气藏的延伸,高温深井数量明显增多,井底温度随井深增加而增加。由于井底温度较高,深井固井水泥浆常存在稠化时间缩短、沉降稳定性变差、水泥浆柱顶部强度发展缓慢等问题,这不仅影响固井质量,还可能使注水泥失败而导致重大损失。本文基于油井水泥的水化机理和缓凝机理,通过分子结构设计,合成适用于深井,超深井的耐温缓凝剂,表征和评价其结构和性能,研究其缓凝机理。本文从耐温缓凝的角度进行分子结构设计,以对苯乙烯磺酸钠(SSS)为主单体,羧酸类单体为主要缓凝副单体,并引入新型具有耐温缓凝的功能单体,通过自由基水溶液聚合方法合成出两种耐温缓凝剂P(对苯乙烯磺酸钠/衣康酸/不饱和羟基酯)和P(对苯乙烯磺酸钠/马来酸/多元环酰胺烯),并以稠化时间为性能依据,通过控制变量法,正交试验优选合成条件,获得较佳条件下的合成产物,代号分别为PSIH和LNS-1。对两种共聚物缓凝剂进行了分子结构和耐热性能表征及应用性能评价。结合XPS,FTIR,1HNMR三种方法表征了两种聚合物的元素组成,分子结构,官能团组成,表明所有聚合单体参与了反应,成功合成PSIH和LNS-1两种耐温缓凝剂;TG结果表明两种聚合物均具有良好的耐温性能,并结合聚合物溶液微观形貌图进一步说明。综合应用性能说明两种共聚物缓凝剂的高温(120～180℃)缓凝效果优越,稠化时间与缓凝剂加量间的线性关系良好;PSIH的特点在于大温差性能优秀,同等加量下高温稠化时间长、低温下抗压强度发展迅速,适用于大温差固井;LNS-1的特点在于高温下沉降稳定性良好,可有效防止高温下水泥浆沉降现象,对提高高温深井固井质量有重要意义。通过TG,XRD和SEM三种手段对比了纯水泥浆和加入两种合成缓凝剂的水泥浆的水化产物组成、含量及微观形貌,对缓凝剂的缓凝机理进行了初探,共聚物缓凝剂主要通过基团吸附和螯合两种方式形成聚合物膜阻碍水泥水化进程,起到缓凝效果。