阴离子型丁苯胶乳粉的合成及其在油井水泥中的应用

doi:10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.23142

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摘要油井水泥具有脆性，其弹性形变能力不足，对外部载荷的抵抗力差，阻碍了油气井固井技术的发展。为了克服这些不足，合成了一种阴离子型的丁苯胶乳粉弹性材料。以聚丁二烯（PB）、苯乙烯（St）为原料，以顺丁烯二酸（MH）为改性单体，m(PB):m(St):m(MH)=6:2:1，在70 ℃下反应7 h，经干燥，研磨后得到阴离子型丁苯胶乳粉（SBRM）。通过红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、热重分析仪、水润湿性测试和显微镜表征了SBRM的结构，分析了SBRM的性能。经红外光谱与核磁共振氢谱分析，证明了合成产物为SBRM；由热重分析可知，合成的SBRM热稳定性较好，当温度高于375 ℃时，SBRM的主链才会发生分解；SBRM的接触角为47.1°。按照配方1（G级油井水泥+2%降失水剂（SWJ-1）+1%分散剂（SXY），水泥浆水灰比为0.44，均为质量比，下同）配制空白组水泥浆，按照配方2（G级油井水泥+2%降失水剂（SWJ-1）+1%分散剂（SXY）+3%/5%/7% SBRM，水泥浆水灰比为0.44）配制丁苯胶乳粉水泥浆，按照配方3（G级油井水泥+2%降失水剂（SWJ-1）+1%分散剂（SXY）+3%/5%/7%市售丁苯胶乳（XSBR），水泥浆水灰比为0.44）配制市售阴离子丁苯胶乳水泥浆进行水泥浆性能测试。然后分别在90 ℃条件下养护48 h进行水泥石性能测试。结果表明：SBRM能够较好地分散在水泥中，同时能够提高水泥浆的流动性，显著提高水泥石的弹性，丁苯胶乳粉水泥石弹性模量较空白水泥石弹性模量降低了39.8%，较市售丁苯胶乳粉水泥石弹性模量降低了28.3%。微观形貌分析表明：SBRM填充在水泥石内部孔隙中能提高水泥石的致密性，缓解外部冲击能力，从而提高水泥石弹性。

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关键词 ：固井, 丁苯胶乳粉, 合成, 分散性, 弹性

收稿日期: 2023-10-08

基金资助:渤中19-6凝析气田Ⅰ期开发项目窄间隙防窜固井技术服务资助项目（CCL2023TJD0NST1685）。

作者简介: 祝国伟(1984-)，男，汉族，黑龙江齐齐哈尔人，本科，主要从事海洋石油钻完井技术研究与管理工作， E-mail: zhugw@cnooc.com.cn。

引用本文:

祝国伟，谢荣斌，刘伟，徐光达，阚留杰，董子源. 阴离子型丁苯胶乳粉的合成及其在油井水泥中的应用[J]. 合成化学, 2023, 31(10): 798-805.
ZHU Guowei, XIE Rongbin, LIU Wei, XU Guangda, KAN Liujie, DONG Ziyuan. Synthesis of Anionic Styrene Butadiene Latex Powder and Its Application in Oil Well Cement. Chinese Journal of Synthetic Chemistry, 2023, 31(10): 798-805.

链接本文:

http://www.hchxcioc.com/CN/10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.23142 或 http://www.hchxcioc.com/CN/Y2023/V31/I10/798