应用化工改善固井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石抗CO2腐蚀性能的无皂胶乳合成及性能评

价

摘要为改善苏里格区块油气田固井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工环的抗CO2腐蚀性能，以对苯乙烯磺酸钠(SSS)、纳米二氧化硅为离子型复合共聚乳化剂，采用无皂乳液聚合法制备出一种新型无皂胶乳(WZ)，首先考察了无皂复合乳液综合性能、热稳定性、结构特征，然后评价了含无皂胶乳(WZ)525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石的抗腐蚀性能。结果表明：无皂胶乳粒径分布均匀，具有典型核壳结构和良好的耐热性能；无皂胶乳(WZ)有效提高525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石的抗腐蚀性能，经CO2腐蚀60天后，无皂胶乳(WZ)的525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石(相对于空白525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石)腐蚀深度降低29.75%，抗压强度提高21.36%，渗透率降低56.63%。无皂胶乳通过聚集成膜作用阻断腐蚀介质的运移通道及与水化产物的接触机会，近而提高525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石的抗CO2腐蚀性能。关键词无皂胶乳，固井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石，CO2腐蚀，微观结构，防腐蚀机理中图分类号TQ317，TQ172，TE256文献标志码A

Researchonimprovingcarbonationresistanceofoilwellcementstonebyadditionofsoap-freelatex

HanChangwu1,ZhangJian2

(1.ProjectmanagerofSuligegasfield,WesternDrillingPetroChina,Erdos,017300;2.Collegeofchemistryandchemicalengineering,SouthwestPetroleumUniversity,610500,Sichuan,China)

AbstractInordertoimprovethecarbonationresistanceofoilwellcementsheathinSuligeblock,asoap-freelatex(WZ)werepreparedbysoap-freeemulsionpolymerizationmethodthroughsodiumstyrenesulfonate(SSS)andnano-silicausedasioniccopolymeremulsifier.Theperformance,thermalstabilityandlatexparticlemorphologyofthesoap-freelatexwereinvestigatedandthencarbonationresistancepropertiesofcementstonewiththesoap-freelatex(WZ)areevaluatedfurther.Theresultsshowthattheparticlesizeofsoap-freelatexisuniformandmonodisperse,ithastypicalcore-shellstructureandgoodheatresistance.Thesoap-freelatex(WZ)caneffectivelyinhibitthesharpdeclineincompressivestrengthandtheincreaseofpermeabilityafterthecorrosion.After60daysofCO2corrosion,thecorrosiondepthofthecementstonewithsoapfreelatexWZ(relativetotheblankcement)isreducedby29.75%,thecompressivestrengthisraisedby21.36%,thepermeabilityisreducedby56.63%.Thesoapfreelatexblockedthetransportchannelandreducethecontactopportunityofcorrosionmediumandthehydrationproductsthroughtheaggregationofthefilm,sothecarbonationresistanceofoilwellcementstonewasimproved.

Keywordssoap-freelatex,cementstone,CO2corrosion,microstructure,anticarbonationmechanism

固井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工环的酸性气体腐蚀一直是石油工程界的技术难题和备受关注的研究课题[1-2]。地层中的

固井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工环由于遭受酸性气体的腐蚀破坏，其力学性能、结构完整性、层间封隔作用遭受严重损坏，



2应用化工

严重影响对油气资源的可持续开发[3-7]。Barlet、代丹、Chen、Yang等人研究结果表明通过添加惰性或者活性硅质类外掺料替代部分硅酸盐525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工改善525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石的抗腐蚀性能[8-10]。上述两种外掺料通过“紧

密堆积效应”和“火山灰效应”达到改善525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石抗腐蚀性能的目的。本文以自主合成的一种无皂胶乳

(WZ)作为有机防腐蚀外加剂，以添加无皂胶乳的525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石作为研究对象，考察无皂胶乳对CO2养护环境中525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石的腐蚀深度、抗压强度、水化产物、微观形貌的影响，并探讨了无皂胶乳(WZ)改善525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工

石抗腐蚀性能的作用机理。

1.实验部分

1.1材料与仪器

丙烯酸丁酯(n-BA)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、碳酸氢钠(NaHCO3)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、KH-570、过硫酸铵(APS)均为分析纯；纳米SiO2、嘉华G级高抗硫油井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工、分散剂SXY、降失水剂SZ1-2均为工业品；其中嘉华G级高抗硫油井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工的化学矿物组成见表1。

表1嘉华G级油井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工的化学矿物组成

Table1.ChemicalmineralcompositionofGgradeoilwellcement

组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OTiO2loss含量(wt/%)21.83.24.465.51.11.40.30.40.31.3

X-PertMPDPRO型XRD衍射仪；STA449F3型热重分析仪；PALS190Plus型Zeta电位仪和激光粒度分析仪；H-600型透射电子扫描电镜；NYL-300型压力试验机；Quanta450型环境电子扫描电

镜等。

1.2无皂胶乳(WZ)的合成

在100mL乙醇分散介质中加入一定量经过100℃活化24h的纳米SiO2和硅烷偶联剂KH-570，超声分散60min后加入到60℃水浴中的100mL四颈烧瓶中持续回流反应3.0h，将所得混合液离心分离后在60℃条件下干燥烘干12h，所得固体粉末为改性纳米SiO2。采用种子聚合法，配合半连续投料工艺制备无皂胶乳。将45mL去离子水、0.14gSSS、0.28g改性纳米SiO2、10.0g混合单体、2.40%APS水溶液5mL加入到250mL四口烧瓶中，在N2保护下预乳化30min后升温至70℃进行种子胶乳聚合反应，待乳液出现蓝光且回流消失后继续保温15min后，开始滴加剩余2/3核单体和引发剂溶液，控制3h滴加完毕后核部分聚合完成。之后升温至80℃，进行壳层单体聚合反应，滴加含有一定量的BA/MMA混合单体和SSS、改性纳米SiO2、APS的混合溶液于核部分乳液当中，控制4h滴加完毕，然后在90℃下保温熟化2.0h即得无皂胶乳(WZ)。

1.3抗腐蚀性能评价方法

按照GB10238《油井525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工》附录A中的525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工浆制备方法配制加有无皂胶乳(WZ)的525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工浆，并以空白525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工浆作为对比样品(具体配方见表2，将其注入直径2.5cm、高5.0cm的圆柱体钢模并密封，水浴90℃常压养护3天后，525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石脱模并移至高温高压养护釜进行碳化腐蚀试验，总压10MPa(氮气7.0MPa，CO23.0MPa)，温度90℃。525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石养护达到规定龄期后，进行525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石抗压强度、渗透

率、腐蚀深度、孔径分布及微观结构等分析试验。制取微观分析试样时，未被腐蚀525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石样品取芯部的硬化部分，被腐蚀的525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工石样品的取表层部分，并将其浸泡在乙醇溶液中，防止其进一步水化。抗

腐蚀性能评价中所用终无皂胶乳(WZ)为复合乳化剂(SSS/SiO2)加量为2.0%的产品。

表2不同实验组525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波台州绍兴慈溪施工浆配方

Table2.Cementslurryformulationfordifferentexperimentalgroups编号水灰比嘉华G级525.625硅酸盐水泥海螺厂家价格销售宁波