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外加剂是制备高性能油井水泥浆的必备条件,降失水剂和分散剂是决定油井水泥浆性能优劣的关键,恶劣环境条件下降失水剂和分散剂的研究开发一直是油井水泥外加剂领域的热点。本文分别选取不同摩尔比的AMPS/NNDMA(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/N,N-二甲基丙烯酰胺)二元共聚物作为降失水剂,烯丙基聚氧乙烯醚/丙烯酸钠聚羧酸系二元共聚物作为分散剂,首先对二者的基本性能和流变性做出表征和分析,然后系统研究了二者对水泥浆综合性能的影响,并考察了掺有外加剂水泥悬浮体系的吸附行为,以此探究两种外加剂的配伍性及其作用机理。主要研究结果如下: AMPS/NNDMA共聚物降失水剂性能良好,0.5%掺量条件下失水量小于50 ml,游离液体积降低为零。聚羧酸分散剂对水泥浆的分散效果好,水泥浆体系粘度显著降低。降失水剂使水泥浆体系粘度增大,且掺量越大,NNDMA摩尔分数越大,对粘度影响越显著,AMPS/NNDMA共聚物存在条件下加入聚羧酸分散剂可以改善水泥浆的流变性能,流动性随其掺量的增加而增加并逐步趋于稳定,并且对降失水剂的抗滤失性能影响较小,表明两种外加剂配伍性良好。通过调整二者的掺量,水泥浆稠度可调至20 Bc,稠化时间在80 min~300 min范围内可调,24 h抗压强度大于17 MPa,且两种外加剂都有很好的抗高温抗盐性。 通过TOC、Zeta电位等手段研究了两种外加剂在水泥颗粒表面的吸附行为,探究两者作用机理。AMPS/NNDMA降失水剂是线性高分子,高分子链的缠绕有效控制了失水量,AMPS中的磺酸基和酰胺基有很强的吸附性,吸附于水泥颗粒表面增加了体系的粘度,同时酰胺基与水形成氢键,降低了自由水的流动,故其降失水性能优良。聚羧酸分散剂主要依靠空间位阻效应达到优异的分散效果。两者共存时,聚羧酸分散剂因其“梳状”分子的结构特征,保证了其在AMPS/NNDMA降失水剂存在条件下良好的适应性。