技术分析
技术分析
- 管道减阻剂在原油管道运输中的应用
- 深层超深层钻井液技术研究进展与展望(第一部分)
- 深层超深层钻井液技术研究进展与展望(第二部分)
- 深层超深层钻井液技术研究进展与展望(第三部分)
- 深层超深层钻井液技术研究进展与展望(第四部分)
- 改性玄武岩纤维对油井水泥力学性能的影响(第一部分)
- 改性玄武岩纤维对油井水泥力学性能的影响(第二部分)
- 改性玄武岩纤维对油井水泥力学性能的影响(第三部分)
- 中国石油陆相页岩油钻井技术现状与发展建议 (第一部分)
- 中国石油陆相页岩油钻井技术现状与发展建议(第二部分)
- 中国石油陆相页岩油钻井技术现状与发展建议(第三部分)
- 中国石油陆相页岩油钻井技术现状与发展建议(第四部分)
- 固井水泥浆用两性离子型聚羧酸分散剂的合成及性能评价 (第一部分)
- 固井水泥浆用两性离子型聚羧酸分散剂的合成及性能评价 (第二部分)
- 固井水泥浆用两性离子型聚羧酸分散剂的合成及性能评价(第三部分)
- 新型温度响应型蠕虫状胶束堵漏剂合成与评价(第一部分)
- 新型温度响应型蠕虫状胶束堵漏剂合成与评价(第二部分)
- 化工管道运输技术发展现状与展望(第一部分)
- 化工管道运输技术发展现状与展望(第二部分)
- 丙烯酰胺/甲基丙烯酰氧乙基二甲基丙磺酸铵共聚物的合成及其性能
- 管道流量计量技术挑战与展望(第一部分)
- 管道流量计量技术挑战与展望(第二部分)
- 管道流量计量技术挑战与展望(第三部分)
- 海洋软管应用技术与展望(第一部分)
- 海洋软管应用技术与展望(第一部分)
- 海洋软管应用技术与展望(第二部分)
- 海洋软管应用技术与展望(第四部分)
- 基于蒙脱石修饰的深层页岩封堵剂制备及性能研究(第一部分)
- 基于蒙脱石修饰的深层页岩封堵剂制备及性能研究(第二部分)
- 两性离子聚合物降滤失剂的合成及评价 (第一部分)
- 两性离子聚合物降滤失剂的合成及评价 (第二部分)
- 减阻剂在高风险管道上的应用
- 分子模拟技术在油田用丙烯酰胺聚合物中的应用进展(第一部分)
- 分子模拟技术在油田用丙烯酰胺聚合物中的应用进展(第二部分)
- 非均相体系在微通道中的封堵性能研究(第一部分)
- 非均相体系在微通道中的封堵性能研究 (第二部分)
- 高含水油田剩余油研究方法、分布特征与发展趋势(第一部分)
- 高含水油田剩余油研究方法、分布特征与发展趋势(第二部分)
- 高含水油田剩余油研究方法、分布特征与发展趋势(第三部分)
- 能源安全战略下中国管道输送技术发展与展望(第一部分)
- 能源安全战略下中国管道输送技术发展与展望(第二部分)
- 能源安全战略下中国管道输送技术发展与展望(第三部分)
- 超临界水对重油改质中多环芳烃生成与转化影响的研究进展(第一部分)
- 超临界水对重油改质中多环芳烃生成与转化影响的研究进展(第二部分)
- 耐高温两性离子型油井水泥缓凝剂的合成及其缓凝机理研究(第一部分)
- 耐高温两性离子型油井水泥缓凝剂的合成及其缓凝机理研究(第二部分)
- 稠油水环输送管道再启动压降特性分析 (第一部分)
- 稠油水环输送管道再启动压降特性分析 (第二部分)
- 稠油水环输送管道再启动压降特性分析 (第三部分)
- 石油钻井行业的技术新动态
- 防气窜固井水泥浆体系研究
- 油井水泥大温差缓凝剂的合成及性能研究(第一部分)
- 油井水泥大温差缓凝剂的合成及性能研究(第二部分)
- 智能油田关键技术研究现状与发展趋势 (第一部分)
- 智能油田关键技术研究现状与发展趋势 (第二部分)
- 智能油田关键技术研究现状与发展趋势 (第三部分)
- 石油钻井行业技术新动态
- 石油钻井行业技术新动态
- 钻井过程中井漏特征精细识别方法研究与应用(第一部分)
- 钻井过程中井漏特征精细识别方法研究与应用(第二部分)
- 非常规油气固井材料发展现状及趋势浅析(第一部分)
- 非常规油气固井材料发展现状及趋势浅析(第二部分)
- 石油钻井行业技术动态
- 国际石油2023年度十大科技进展回顾
- 页岩气小井眼水平井纳米增韧水泥浆固井技术(第一部分)
- 页岩气小井眼水平井纳米增韧水泥浆固井技术(第二部分)
- 新型固井冲洗液评价装置适用性分析 (第一部分)
- 新型固井冲洗液评价装置适用性分析(第二部分)
- 吉木萨尔页岩油井水泥环性能评价(第一部分)
- 吉木萨尔页岩油井水泥环性能评价(第二部分)
- 构建多维度管道巡防体系管控高后果区风险
- 管道工程建设质量问题探究
- 纳米流体提高原油采收率研究和应用进展(第三部分)
- 纳米流体提高原油采收率研究和应用进展(第一部分)
- 纳米流体提高原油采收率研究和应用进展(第二部分)
- 纳米流体提高原油采收率研究和应用进展(第四部分)
- 基于页岩油水两相渗流特性的油井产能模拟研究
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- 中深层稠油化学降黏技术研究进展(第一部分)
- 中深层稠油化学降黏技术研究进展(第二部分)
- 中深层稠油化学降黏技术研究进展(第三部分)
- 中深层稠油化学降黏技术研究进展(第四部分)
- 陆相页岩油气水平井穿层体积压裂技术
- 超支化聚乙烯新材料的研究进展(第一部分)
- 超支化聚乙烯新材料的研究进展(第二部分)
- 纤维素纳米材料在油气行业的研究现状与前景展望-孙金声院士团队
- 国内外深井超深井钻井液技术现状及发展趋势(第一部分)
- 国内外深井超深井钻井液技术现状及发展趋势(第二部分)
- 动态压力固井用疏水缔合聚合物防窜剂的合成与性能(第一部分)
- 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)
- 聚合物降滤失剂PAAAA的合成及其性能评价(第一部分)
- 聚合物降滤失剂PAAAA的合成及其性能评价(第二部分)
- 神奇的湍流减阻效应-加点高聚物就能让流体减阻
- 油井用复合低温早强剂的制备与性能研究(第一部分)
- 油井用复合低温早强剂的制备与性能研究(第二部分)
- 阴离子型丁苯胶乳粉的合成及其在油井水泥中的应用(第一部分)
- 阴离子型丁苯胶乳粉的合成及其在油井水泥中的应用(第二部分)
- 水溶性疏水缔合聚合物-膨润土纳米复合材料的研究(第一部分)
- 水溶性疏水缔合聚合物-膨润土纳米复合材料的研究(第二部分)
- 南海深水油气开采风险识别及安全控制技术
- 中国陆上油气田生产智能化现状及展望(第一部分)
- 中国陆上油气田生产智能化现状及展望(第二部分)
- 中国陆上油气田生产智能化现状及展望(第三部分)
- 石油钻井堵漏-施工原理-施工方法
- 钻井工程血液-钻完井液技术的发展现状与趋势(第一部分)
- 钻井工程血液-钻完井液技术的发展现状与趋势(第二部分)
- 钻井工程血液-钻完井液技术的发展现状与趋势(第三部分)
- 详述固井前置液
- 国内新型油井水泥分散剂的研究进展
- 缓凝剂的作用机理及缓凝效果
- 油田工业当中消泡剂的应用
- 微交联聚合物降滤失剂的合成与性能 (第一部分)
- 微交联聚合物降滤失剂的合成与性能(第二部分)
- 抗温抗盐水基钻井液降滤失剂研究进展(第一部分)
- 抗温抗盐水基钻井液降滤失剂研究进展(第二部分)
- 抗温抗盐水基钻井液降滤失剂研究进展(第三部分)
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- 井控技术研究进展与展望(第三部分)
- 井控技术研究进展与展望(第二部分)
- 井控技术研究进展与展望(第一部分)
- 耐温型聚丙烯酰胺减阻剂研究与应用现状(第一部分)
- 耐温型聚丙烯酰胺减阻剂研究与应用现状(第二部分)
- 抗高温钻井液降滤失剂的合成及机理研究(第一部分)
- 抗高温钻井液降滤失剂的合成及机理研究(第二部分)
- 抗高温钻井液降滤失剂的合成及机理研究(第三部分)
- 油气管道技术发展现状与展望
- 可降解微交联减阻剂的开发及应用(第一部分)
- 石油管道输送用高效减阻剂超高分子量聚1-辛烯的合成及其结构性能(第三部分)
- 石油管道输送用高效减阻剂超高分子量聚1-辛烯的合成及其结构性能(第二部分)
- 石油管道输送用高效减阻剂超高分子量聚1-辛烯的合成及其结构性能(第一部分)
- 可降解微交联减阻剂的开发及应用(第二部分)
- 泡沫水泥浆固井技术
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- 液化石油气(LPG)压裂技术及其应用前景
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- 深水钻井液关键外加剂优选评价方法
- 合成基钻井液技术应用
2.3 作用机理分析
(1) Zeta电位
水泥颗粒水化后硅酸盐相表面带负电,铝酸盐相表面带正电,两相间的静电作用会导致水泥颗粒絮凝。Zeta电位是理解和模拟水泥浆中颗粒与颗粒之间相互作用以及聚合物与颗粒之间相互作用的一个重要参数。不同掺量CPC或DPC的水泥浆Zeta电位如图9所示。水泥净浆的Zeta电位为-2.18mV,加入CPC或DPC分散剂后,水泥浆Zeta电位绝对值增大。含CPC水泥浆的Zeta电位绝对值增大速度较快,含DPC水泥浆的 Zeta电位绝对值增加缓慢,这是因为CPC只含阴离子,可吸附在水泥颗粒正电位表面,而同时含阴离子和阳离子的DPC,既可以吸附在水泥颗粒正电位表面,也可以吸附在水泥颗粒负电位表面。
(2)吸附层厚度
X-射线光电子能谱(XPS)是一种表面分析技术,可以得到材料表面的元素种类和相对含量信息。图10为水泥颗粒吸附分散剂前后的XPS谱图。根据峰强度的差异,从XPS 谱图中确定了空白水泥和吸附了CPC或DPC的水泥颗粒表面的相对元素组成,如表3 所示。表3中,水泥颗粒表面吸附CPC或DPC后,碳元素含量明显增加。CPC或DPC不含钙和硅元素,导致Ca和Si含量减少, 说明水泥颗粒表面已经吸附了CPC或DPC。对比CPC和DPC可以发现,CPC的C含量比DPC略多,表明CPC比DPC更多地吸附在水 泥颗粒表面;Ca、Si和Al含量比DPC明显减少, 其中钙离子减少的量比Si和Al更大,表明CPC比DPC拥有更强的钙离子络合能力, 也解释了CPC比DPC拥有更高的分散效率以及CPC存在强缓凝的原因。
XPS还可用于测定特定物质的吸附层厚度, 原理是一些具有特征能量的光电子在穿过固体表面层时,其强度衰减服从一定的指数规律。水泥中含有Si2p,而分散剂中不含有Si2p,分散剂吸附于水泥颗粒上表面后,Si2p光电子通过分散剂吸附层能量会衰减, 因此,可根据Si2p光电子强度减弱前后的值来估算分散剂的吸附层厚度,探索分散剂在水泥颗粒表面上的吸附情况。图11为水泥颗粒吸附不同分散剂前后Si2p的XPS谱图,测试得到谱线面积即为Si2p的光电子强度I。
通过文献方法进行计算后得到CPC和DPC在水泥颗粒表面的吸附层厚度,如表4 所示。表4中,DPC在水泥颗粒表面上产生的吸附层厚度为1.85nm,小于CPC在水泥颗粒表面上产生的吸附层厚度2.26nm,进一步解释了DPC分散效率略低于CPC的原因。对于聚羧酸分散剂而言,吸附层越厚表明侧链伸展得越好,空间位阻越大,越有利于水泥颗粒分散。
(3) 水化产物物相分析
无分散剂和含0.25%CPC或DPC水泥浆85℃养护24h的水化产物的X-射线衍射(XRD)谱图如图12所示。所有水泥石的水化产物种类相同, 主要为氢氧化钙(CH)、水化硅酸钙(C-S-H)以及未反应的硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S), CH在2θ={18.01, 34.10, 50.08}处有3个强峰,C-S-H在2θ=[25~35]处显示出1个宽的驼峰, C3S和C2S在2θ≈28.78和32.27处有2个衍射峰。衍射峰的强度可以在一定程度上反映样品中相应物质的含量,对比三者24h水化产物CH在2θ=18.01的衍射峰,可以发现含DPC水泥浆的CH峰值强度与无分散剂的水泥浆相当。而含CPC水泥浆的CH峰值强度明显小于无分散剂的水泥浆,这是因为CPC延缓了水泥熟料的水化速率,导致水化产物CH的含量相对较低,从而解释了CPC延长水泥浆稠化时间,导致水泥石早期强度下降的原因。
3. 结论
为了解决现有磺化醛酮缩聚物类分散剂的“去磺化”环保问题,分别合成了常规阴离子型聚羧酸(CPC)和两性离子型聚羧酸(DPC)分散剂,并比较了CPC和DPC在固井水泥浆中的应用性能和作用机理。DPC是由CPC中部分羧酸替换成季铵阳离子合成的,DPC与CPC均具有良好的分散性能,但CPC钙离子络合能力强,具较强的缓凝作用,导致稠化时间大幅延长,主要水化产物氢氧化钙含量降低,不利于水泥石早期强度发展。 而引入季铵阳离子的DPC显著减弱了CPC的缓凝副作用,具有高分散低缓凝的优点,在固井水泥浆中应用前景广阔。