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抗热老化降失水剂研究与应用

凌勇 王其可 肖尧 杜滨 许艺馨 刘文明 商晓阳

凌勇,王其可,肖尧,等. 抗热老化降失水剂研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2026,43(2):234-241 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.012
引用本文: 凌勇,王其可,肖尧,等. 抗热老化降失水剂研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2026,43(2):234-241 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.012
LING Yong, WANG Qike, XIAO Yao, et al.Research and application of a thermal-resistant fluid loss additive[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(2):234-241 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.012
Citation: LING Yong, WANG Qike, XIAO Yao, et al.Research and application of a thermal-resistant fluid loss additive[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(2):234-241 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.012

抗热老化降失水剂研究与应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.012
基金项目: 渤海钻探科技项目“高温水泥浆体系深化研究”(2024D20F)。
详细信息
    作者简介:

    凌勇,高级工程师,现在主要从事固井技术研究工作。电话 (022)25961706;E-mail:ling_yong@cnpc.com.cn

  • 中图分类号: TE256.6

Research and Application of a Thermal-Resistant Fluid Loss Additive

  • 摘要: 针对液体AMPS类降失水剂在中温存储(50~70 ℃)后引起水泥浆稠化时间的延长,影响水泥浆稠化稳定性的问题。通过自由基共聚法设计并合成了以AMPS、酰胺基单体和不饱和酸单体为主单体的系列降失水剂,优选了以AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)及丙烯酸(AA)为主单体的三元聚合物液体降失水剂P4。考察了残留单体、酰胺类单体、不饱和酸种类和抗水解剂加入对产物性能的影响,并通过中温热老化实验测试缓凝效果。结果表明:在高环境温度下,残留单体较多易引起降失水剂局部聚合,DMAA的引入显著抑制了酰胺基团的中温水解,以一元小分子不饱和羧酸为单体合成的降失水剂稠化性能稳定,抗水解剂在降失水剂热老化早期能起到抑制水解作用,长时间热老化后失效;在60 ℃下老化10、30、90 d及12个月的三元液体降失水剂P4性能稳定,综合性能满足SY/T 5504.2—2013标准要求,为高环境温度下的外加剂储存问题提供了有效的解决方案。

     

  • 表  1  加有1%APS中温老化后的降失水剂绝对黏度

    降失
    水剂
    热老化后
    黏度/mPa·s
    降失
    水剂
    热老化后
    黏度/mPa·s
    P144P424
    P253P559
    P373P668
     注:初始黏度为22 mPa·s。
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    表  2  不同热老化时间对降失水剂稠化时间的影响

    降失
    水剂
    T存放/
    不同老化时间(d)下
    水泥浆的稠化时间/min
    10 20 30 60 90
    P423105104106106108
    60107106106108107
    P523112112113112114
    60125131142145148
    P623109109108111109
    60124129133140143
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    表  3  加入酰胺类单体降失水剂水泥浆热老化后的稠化性能

    降失水剂 T老化/℃ 不同老化时间(d)下
    水泥浆的稠化时间/min
    10 30 60
    P1 23 105 107 107
    50 120 126 133
    60 126 130 138
    70 130 132 141
    P2 23 110 112 110
    50 123 127 133
    60 129 134 139
    70 132 140 145
    P3 23 100 102 102
    50 113 120 126
    60 119 125 136
    70 122 131 142
    P4 23 105 106 106
    50 104 106 105
    60 107 106 108
    70 108 106 105
    P5 23 112 113 112
    50 121 135 140
    60 125 142 145
    70 129 141 148
    P6 23 109 108 111
    50 122 131 140
    60 124 133 140
    70 130 141 149
     注:胜潍G级水泥100% +3%降失水剂(P1~P6)+ 41%水,密度为1.90 g/cm3
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    表  4  抗水解剂对降失水剂稠化时间的影响

    降失
    水剂
    抗水
    解剂
    T老化/
    t稠化/h 黄变度
    10 d 30 d 60 d 10 d 30 d 60 d
    P1 空白 60 126 130 138 + + ++
    0.1% 122 123 138 + + ++
    P3 空白 60 119 125 136 + ++ ++
    0.1% 115 120 137 + ++ ++
    P4 空白 60 107 106 108
    0.1% 108 108 107
    P6 空白 60 124 133 140 + ++
    0.1% 119 130 138 + ++
     注:胜潍G级水泥+3%降失水剂+水,密度1.90 g/cm3。其中描述黄变情况程度采用“﹢”和“-”,“+”表示轻微黄变,“++”表示中等黄变,“+++”表示重度黄变,“-”表示几乎没有黄变。
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    表  5  加有不同热老化时间降失水剂P4后水泥浆的API失水量

    热老化温度/℃ 热老化时间/d FLAPI/mL
    23 0 44
    60 10 45
    30 44
    90 44
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    表  6  加有不同热老化时间降失水剂P4的水泥石抗压强度

    热老化
    温度/℃
    热老化
    时间/d
    p24 h(30 ℃)/
    MPa
    p24 h(60 ℃)/
    MPa
    23 0 25.2 26.8
    60 10 24.5 27.0
    30 26.3 27.9
    90 25.8 27.2
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    表  7  加有不同热老化时间降失水剂P4后水泥浆的流变性能

    热老化
    温度/℃
    热老化
    时间/d
    φ300 φ100 PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    n K/
    Pa·sn
    23 0 195 91 156.0 39.0 0.69 1.32
    60 10 200 95 157.5 42.5 0.68 1.49
    30 202 93 163.5 38.5 0.71 1.26
    90 201 96 157.5 43.5 0.67 1.55
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    表  8  掺有60 ℃热老化12个月降失水剂P4水泥浆的综合性能

    热老化
    温度/℃
    P4/
    %
    热老化
    时间/月
    流动度/
    cm
    FL/
    mL
    t稠化/
    min
    游离液/
    %
    沉降稳定性/
    g·cm−3
    p24 h(60 ℃)/
    MPa
    23 3.0 12 25 44 108 0 0 27.1
    60 3.0 6 25 44 108 0 0 26.5
    60 3.0 12 25 46 106 0 0 27.3
     注:胜潍G级水泥+3%降失水剂P4+水,密度为1.90 g/cm3,实验条件80 ℃、46.5 MPa、45 min。
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    表  9  热老化前后掺有的5.5%降失水剂P4的水泥浆性能

    水泥浆热老化
    时间/月
    T/
    FLAPI/
    mL
    t稠化/
    min
    一级领浆1210555330
    未热老化10555325
    一级尾浆1210550194
    未热老化10550189
    二级尾浆127652177
    未热老化7652180
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-09-20
  • 修回日期:  2025-11-29
  • 刊出日期:  2026-04-08

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