聚羧酸超塑化剂与纳米SiO2颗粒协同作用对固井水泥浆性能的影响

李延伟

(中石化胜利石油工程有限公司固井技术服务中心，东营 257000)

0 引 言

油井水泥存在抗拉强度低、抗破裂性能差等缺陷，由于温度、压力等外界条件的影响，固井水泥环的密封完整性易遭受破坏，影响油气井的安全和高效生产[1-2]。随着油气勘探开发的深入，为了满足复杂地质条件下的固井技术需求，对固井水泥浆性能的要求越来越高。因此，高性能油井水泥添加剂的研发和基础理论的完善有利于全面提高固井质量，为实现油气资源安全高效勘探开发提供技术保障。聚羧酸超塑化剂能够通过分子结构中的羧酸根和聚乙二醇支链吸附水泥颗粒，显著降低水泥浆粘度，促进水泥浆水化，提高力学性能，在水泥浆中具有多重作用[3-4]。纳米SiO2颗粒在水泥浆中不仅能够发挥物理填充作用，还能够与水化过程产生的氢氧化钙反应生成水化硅酸钙(C-S-H)，从而促进水泥浆的水化反应，密实水泥石的微观结构，改善水泥浆性能[5]。目前，聚羧酸超塑化剂与纳米SiO2颗粒在提高固井水泥浆性能方面的协同作用还鲜有报道。

本研究以丙烯酸(AA)和聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)为原料，采用自由基聚合制备AA/PEGMA聚羧酸超塑化剂。并分析AA/PEGMA聚羧酸超塑化剂与纳米SiO2颗粒的协同作用对固井水泥浆的水化产物、微观结构、流变性能和抗压强度的影响，对进一步拓展、丰富和深化聚羧酸超塑化剂与纳米SiO2颗粒在固井水泥浆中的应用具有重要意义。

1 实 验

1.1 原材料

纳米SiO2颗粒、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)、丙烯酸(AA)、四氢呋喃、偶氮二异丁腈来自天津大茂化学试剂厂，G级油井水泥来自淄博中昌特种水泥有限公司。……