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动态压力固井用疏水缔合聚合物防窜剂的合成与性能(第二部分)

(2). 不同加量的HAWSP-L对抗水侵性能的影响

   以0~5MPa的动态压力为水侵压力,测试了不同加量的HAWSP-L对水泥浆抗水侵性能的影响,结果见图5。从图5可以看出,环空水泥浆的二界面胶结强度及窜通压力随着HAWSP-L加量的增加而增加。当HAWSP-L的加量为0.3%时,环空水泥浆的二界面胶结强度及窜通压力分别为3.4和2.5MPa;当HAWSP-L的加量为0.9%时,环空水泥浆的二界面胶结强度及窜通压力则分别为7.1和6.7MPa。这表明HAWSP-L使水泥浆具有良好的抗水侵性能,且加量越大,抗水侵性能越好。

 图 5-1.png

 图 5-2.png

(3). SEM

   图6为含HAWSP-L的水泥浆体系固化后的水泥石的微观结构。由图6可知,在动态压力水侵作用下,未加防窜剂的浆体固化后的水泥石基体表面疏松,存在明显的水流冲击孔洞(a);而含HAWSP-L的浆体固化后的水泥石基体表面致密,无明显冲击孔洞(b)。这表明,防窜剂HAWSP-L提高了水泥浆体在候凝期间对动态压力水侵作用的抵御能力,增强了固化后水泥石的防窜能力。

Fig 6 图 6.png 

 

(4). 水泥石的力学性能

图7为HAWSP-L对水泥石力学性能的影响。由图7可见,在1d和14d时,空白水泥石的抗压强度分别为18.4和30.8MPa,抗折强度则分别为6.3和7.7MPa;加入0.9%HAWSP-L的水泥石抗压强度分别为17.4和31.4MPa,抗折强度分别为6.4和8.3MPa。这说明HAWSP-L对水泥石的短期和长期抗压、抗折强度均无不利影响。

 图 7-1.png

 图 7-2.png

 

(5). 稠化时间

   图8为防窜水泥浆在60℃、19.4MPa下的稠化曲线。由图8可知,空白水泥浆的稠化时间为219min(100Bc),而0.5%HAWSP-L的水泥浆泥浆的稠化时间为258min(100Bc)。这说明HAWSP-L对水泥浆有轻微缓凝作用。此外,含HAWSP-L的水泥浆的稠化曲线没有出现“鼓包”、“走台阶”等异常现象,30~100Bc的过渡时间小于15min,基本呈直角稠化,这有利于保护浆体良好的悬浮稳定性能及环空防窜性能,可以确保现场注水泥施工的安全及顺利进行。

图 8.png 

 

(6). 工程性能

   表1为HAWSP-L对水泥浆工程性能的影响。由表1可知,HAWSP-L对固井水泥浆的流动度影响较大。未加HAWSP-L时,水泥浆的流动度为24cm,加入HAWSP-L后,水泥浆流动度变小,水泥浆的流动随着HAWSP-L的增加而减小,这是由HAWSP-L的增粘作用造成的。从表1还可以看出,水泥浆的失水量随着HAWSP-L的增加而减少,加有0.5%HAWSP-L的水泥浆的API失水量为51mL,这说明HAWSP-L有一定的控失水效果,这是因为HAWSP-L中的磺酸基和羧基等极性基团对水泥颗粒有良好的吸附作用,且HAWSP-L对水泥浆中的水分子具有较强的束缚力。

 表 1.png

 

 

3. 结论

    合成了一种新型四元水溶性疏水缔合聚合物HAWSP-L,并研究了其在动态压力固井条件下,对水泥浆抗水侵性能的影响。结果表明,HAWSP-L具备良好的抗水侵能力,含HAWSP-L的水泥浆抗窜通压力达到5.3MPa。HAWSP-L对水泥石的力学性能均无不利影响。

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