为进一步认识各种油井水泥降失水材料的效能及作用机制,在两种水泥净浆的基础上,分别筛选并添加胶乳、微硅以及6种聚合物降失水剂,开展滤失和流变性能测试。利用红外光谱、核磁氢谱、凝胶色谱、热失重测试表征聚合物降失水剂的化学结构以及热稳定性。结果表明:在60℃,微硅、胶乳能起到一定的降失水效果但是很难阻止气穿在30min内发生,且增稠明显;聚合物降失水剂降滤失效果明显优于微硅和胶乳,仅添加少量(其中5种降失水剂的有效加量为0.8%～1.2%(干水泥质量分数))便可将API滤失量(90℃)控制在小于50 m L,同时水泥浆增稠不明显;多数降失水剂在120～150℃效果明显变差,仅有酰胺基含量更高、相对分子质量更大的ZL-1在180℃时仍可将API滤失量控制在小于50 m L;在30～90℃,添加聚合物的同一水泥浆配方滤失量随温度升高呈近似线性升高,而流变性总体变化不大。总的来说,聚合物降失水剂的相对分子质量越大、相对分子质量分布越宽,控制滤失的能力就更佳,同时滤失量随温度的变化也更小;相对分子质量类似的条件下,分子结构中亲水基团越多控制滤失效果越好;各种测试条件下水泥浆滤失量与滤饼厚度呈较好的线性关系,进一步结合达西公式可以得出滤失量与时间的平方根成正比例关系。
