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降滤失剂是油田钻井液重要的组成部分,在油田固井施工过程中,水泥浆的失水会导致固井井漏甚至塌陷,因此降低水泥浆的失水是非常必要和重要的。随着复杂井的增多和采油难度加大,对降滤失剂提出了更高的性能要求;且原有的溶液聚合存在生产成本较高及对环境污染大等缺点。为了克服溶液聚合的缺点,本论文采用超浓反相乳液合成降滤失剂并对其性能进行研究。
选用丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)水溶性单体,采用超浓反相乳液聚合法,非离子乳化剂乳化,过硫酸盐引发聚合生成油田降滤失剂。考察了引发剂用量、水相单体浓度、水浴温度、三元单体配比和加盐对产物滤失水性能和贮存稳定性的影响。通过红外光谱(FTIR)分析验证三元 AA/AM/AMPS 共聚物,用差热分析 DSC 和热重分析TG 考察了三元 AA/AM/AMPS 共聚物的热稳定性。
实验结果表明,三元单体配比对超浓乳液产品的滤失水性能有显著影响,加盐一定程度上提高了乳液产品的滤失水性能和贮存稳定性。相对于滤失水性能来说,滤失水性能随着引发剂加量、水相单体浓度、水浴温度的增大先增大再减小。优化的实验条件为引发剂用量为 0.6‰(mol),水相单体浓度为 5.5mol/L,水浴温度为 51℃,三元单体配比为 1:4:1,盐的加量为 0.7%(wt),在乳液产品加量为 0.2%(wt)时,测得的淡水泥浆滤失水量为10.4ml/30min。相对于贮存稳定性来说,降滤失剂的贮存稳定性随着引发剂用量、水相单体浓度的增加先增加再减小,随着水浴温度的增加有所下降。当引发剂加量为 0.75‰,水相单体浓度为5.1 mol/L 时,此条件下降滤失剂的贮存稳定性最好。通过对三元单体及其共聚物的红外光谱分析得出三元单体均参与了反应,从TG和DSC曲线可看出,共聚物具有较好的耐热性,加盐并没有显著的改变共聚物的耐热性。