低溫抗鹽降失水劑LTF-1的室內(nèi)合成及性能研究

夏修建，郭錦棠，靳建洲，于永金，馮亞凱

(1. 天津大學(xué)化工學(xué)院 天津 300072；2. 中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院 北京 100089)

低溫抗鹽降失水劑LTF-1的室內(nèi)合成及性能研究

夏修建1，郭錦棠1，靳建洲2，于永金2，馮亞凱1

(1. 天津大學(xué)化工學(xué)院 天津 300072；2. 中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院 北京 100089)

針對低溫淺層、鹽層油氣井固井水泥漿存在低溫強度發(fā)展緩慢、受鹽層影響較大的問題，依據(jù)自由基水溶液聚合原理，制備出一種低溫抗鹽降失水劑LTF-1．LTF-1是利用AMPS、AM和一種單體X通過共聚反應(yīng)制備而成，采用正交實驗法，確定單體配比、優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)、調(diào)整相對分子質(zhì)量大小及其分布，優(yōu)選出LTF-1的最佳合成工藝條件．室內(nèi)研究表明，以LTF-1為主劑的低溫水泥漿體系具有強度發(fā)展迅速、失水量低、抗鹽能力強、流變性優(yōu)異、緩凝性弱及稠化時間易調(diào)等特點，解決了常規(guī)降失水劑固井水泥漿存在低溫強度發(fā)展緩慢、受鹽層影響較大的問題；其綜合性能能夠滿足低溫淺層及鹽層油氣井的固井要求．

低溫；抗鹽；降失水劑；水泥漿；固井

低溫淺層油氣井、膏鹽層油氣井、鹽穴儲氣庫等在我國油氣井注開采中占有非常重要的地位，但固井上仍存在很多難點[1-3]．井淺、溫度低是該類井的特點，如晉城地區(qū)煤層氣井一般在300～1,200,m之間，井底溫度在25～40,℃之間[4]；金壇鹽穴儲氣庫平均井深約為1,000,m，井底溫度為25～70,℃[3]．低溫淺層油氣井生產(chǎn)套管常規(guī)固井水泥漿，在低溫下存在強度發(fā)展緩慢以及候凝期易出現(xiàn)油氣水竄的問題[1]；對于膏鹽層油氣井和鹽穴儲氣庫固井，若地層中高價離子進入水泥漿中，將引起增稠或膠凝現(xiàn)象，水泥漿泵送困難，甚至發(fā)生事故．因此，需在水泥漿中加入抗鹽降失水劑，防止水泥漿中的液相向地層濾失，提高固井質(zhì)量．故水泥漿在低溫高鹽復(fù)雜井況中的應(yīng)用將是一個亟需解決的問題，對固井水泥降失水劑也是一個巨大的挑戰(zhàn)．

國內(nèi)合成類低溫降失水劑大多是聚乙烯醇和丙烯酰胺類降失水劑，前者由于成膜作用機理而具有良好的防氣竄性能，且無緩凝作用，但幾乎不抗鹽[5-6]；后者具有良好的控濾失性和抗鹽性，但高聚物分子鏈易受高價離子攻擊纏結(jié)在水泥顆粒表面，阻礙水泥水化，使水泥石強度發(fā)展緩慢[7-8]，甚至出現(xiàn)超緩凝，影響固井質(zhì)量．因此，有必要研制出一種降失水劑，來解決低溫下水泥漿體系強度發(fā)展緩慢和受鹽影響較大的問題．筆者采用新型單體研制了一種AMPS類低溫抗鹽降失水劑LTF-1，并對其性能進行了評價．

1 LTF-1的研制與開發(fā)

1.1 LTF-1的設(shè)計思路

針對低溫水泥漿存在強度發(fā)展緩慢、受鹽層影響較大的問題，從提高降失水劑分子對水泥顆粒的吸附能力以及低溫下促進水泥顆粒水化兩方面入手，LTF-1分子設(shè)計思路如下．

(1) AMPS結(jié)構(gòu)中含有水化能力強的磺酸基團，其中2根π鍵和3個強電負性氧原子共享1個負電荷，受金屬陽離子的進攻不敏感；磺酸基團吸附在水泥顆粒表面形成雙電層，在靜電作用下，水泥顆粒相互排斥．故賦予聚合物良好的抗鹽性和流態(tài)改良性．

(2) AM中酰胺基團具有強水化-吸附作用，能使水溶性高分子通過吸附-水化基團在水泥顆粒表面形成“水泥顆粒-線性高分子-水分子吸附層”的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，束縛更多的自由水，阻塞水泥內(nèi)部空隙，提高濾餅致密度，從而降低失水．

(3) 分子鏈中引入兩性離子單體X．高分子側(cè)鏈上同時含有陰、陽離子基團，由于靜電相互作用，形成分子內(nèi)和分子間的締合結(jié)構(gòu)，達到穩(wěn)定體系的目的；分子結(jié)構(gòu)中高電荷濃度的陽離子與鹽水中的陽離子相互排斥，故聚合物對高價陽離子的進攻不敏感．同時，X中陰離子基團能夠使水化誘導(dǎo)期形成的C—S—H凝膠轉(zhuǎn)化為絮狀松散結(jié)構(gòu)，增大屏蔽層的滲透率，提高水化速率，且可以加速油井水泥礦物中C3A和f-CaO的反應(yīng)速率及C3S的水化速率，有利于促進水泥石早期強度的發(fā)展．

(4) 嚴格控制聚合工藝，通過正交試驗優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)，從而使降失水劑的性能達到最佳．

1.2 原料與儀器

實驗原料有2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、X(陽離子季銨鹽類化合物)、過硫酸銨(APS)、亞硫酸氫鈉、片狀氫氧化鈉、十二硫醇、高抗硫型G級油井水泥、磺化丙酮縮甲醛分散劑(DRS-1S)、早強劑DRA-1S、NaCl和消泡劑等．

實驗儀器有DK-8D型電熱恒溫水槽、TLJ-2型電動攪拌器、500,mL四口燒瓶、NDJ-1型旋轉(zhuǎn)式黏度計、OWC-2000D型瓦楞攪拌器、TG-1220C型常壓稠化儀、TG-71型高溫高壓失水儀、Chandler 8040D10型高溫高壓稠化儀和Chandler 4207型抗壓強度分析儀等．

1.3 LTF-1的室內(nèi)合成

在帶有溫度計的500,mL四口燒瓶中加入一定量的去離子水，然后依次加入單體AMPS、X，在水浴條件下緩慢加入40% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至5左右，然后將一定量AM加入其中，低速攪拌下加熱至預(yù)定溫度，之后將配制好的引發(fā)劑溶液緩慢滴加入四口燒瓶中，反應(yīng)20,min左右，加入一定量的鏈轉(zhuǎn)移劑，恒溫繼續(xù)反應(yīng)3,h，然后用pH值調(diào)節(jié)劑將溶液調(diào)至中性，繼續(xù)恒溫1,h，得到無色的黏稠溶液，即為該低溫抗鹽降失水劑，代號為LTF-1．

1.4 LTF-1的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

設(shè)計合成聚合物的正交試驗，分別從單體物質(zhì)的量的比、反應(yīng)溫度、引發(fā)劑加量、溶液pH和反應(yīng)時間5因素進行考察，優(yōu)選最佳合成工藝，優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)，使聚合物的性能達到最佳．

1.5 LTF-1的紅外光譜分析

將LTF-1用丙酮洗滌純化、干燥、研磨，采用FTS3000型傅里葉紅外光譜分析儀進行結(jié)構(gòu)表征．

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合物的正交試驗

本文設(shè)計了L16(45)正交試驗來確定聚合物的合成條件，對各因素進行了考察，以優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)．單體質(zhì)量分數(shù)以20%為基礎(chǔ)，依據(jù)自由基合成原理，影響共聚反應(yīng)的因素主要是：單體物質(zhì)的量的比、反應(yīng)溫度、引發(fā)劑加量、溶液pH和反應(yīng)時間．據(jù)此，建立5因素4水平的正交試驗[9]，通過對水泥漿的API失水量和早期抗壓強度的對比分析確定影響共聚物的主要因素和最佳合成條件．

通過直觀分析法[10]對表1分析可知，各因素對共聚物性能影響程度依次為：單體配比＞pH值＞反應(yīng)溫度＞引發(fā)劑加量＞反應(yīng)時間．利用正交試驗的均值分析以及對水泥漿API失水量和12,h抗壓強度的綜合分析，確定共聚物最佳合成條件為：單體物質(zhì)的量的比5∶4∶1，pH值為5，引發(fā)劑加量1.5%，反應(yīng)溫度60,℃，反應(yīng)時間3,h．

表1 共聚反應(yīng)的正交實驗Tab.1 Orthogonal test of copolymerization

2.2 單體質(zhì)量分數(shù)對聚合物性能的影響

以表1確定的最佳合成條件為基礎(chǔ)，對共聚物的單體質(zhì)量分數(shù)進行考察，如圖1所示．單體質(zhì)量分數(shù)較低時，反應(yīng)體系中單體自由基數(shù)目較多，分子鏈增長的過程中易鏈終止，聚合物分子鏈較短，特性黏度較小，則聚合物與水泥顆粒間的相互作用減弱，降失水效果不好．當(dāng)單體質(zhì)量分數(shù)較高時，溶液黏度增加，共聚反應(yīng)放出的熱量不能及時散去，升溫速度加快，容易出現(xiàn)暴聚或發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，使聚合物特性黏度降低，從而影響降失水效果．由圖1可知，聚合物單體質(zhì)量分數(shù)為20%時，降失水效果最好．

圖1 單體質(zhì)量分數(shù)對共聚物性能的影響Fig.1 Effect of monomer concentration on copolymer properties

綜上，聚合物合成的最佳條件為：單體質(zhì)量分數(shù)20%，單體物質(zhì)的量的比5∶4∶1，pH值為5，引發(fā)劑加量1.5%，反應(yīng)溫度60,℃，反應(yīng)時間3,h．

2.3 聚合物結(jié)構(gòu)的驗證

對LTF-1降失水劑的紅外光譜測試表明：3,425.61,cm-1處為AM中的—NH2的特征吸收峰；2,974.31,cm-1和880.17,cm-1處為X中碳氮五元雜環(huán)中C—H的吸收峰；2,932.31,cm-1處為—CH3的吸收峰；1,669.80,cm-1處為酰胺基上羰基的伸縮振動吸收峰；1,405.45,cm-1處為—O—吸收峰；1,217.69,cm-1、1,117.58,cm-1和1,045.59,cm-1處為AMPS中—SO3-的對稱和不對稱振動吸收峰；627.17,cm-1處為X中碳氮鍵的振動吸收峰；并且在1,635～1,620,cm-1處未發(fā)現(xiàn)碳碳雙鍵的特征吸收峰，證明所得聚合物為目標產(chǎn)物. 2.4 LTF-1水泥漿體系綜合性能評價

2.4.1 降失水性能

1) 鹽含量對水泥漿失水量的影響

在30,℃下，對含鹽量分別為0、8%、18%、36%的水泥漿失水量進行評價，并且考察了LTF-1加量與API失水量的關(guān)系，如圖2所示．

圖2 LTF-1加量及鹽含量對API失水量的影響Fig.2 Effect of dosage of LTF-1 and salt content on API fluid loss

從圖2中可以看出，隨著鹽含量的增加，失水量逐漸增大，但隨著LTF-1加量的增加，失水量逐漸減小；在淡水水泥漿中加量3%時，API失水量可控制在50,mL以內(nèi)；當(dāng)加量為4%時，飽和鹽水水泥漿API失水量可控制在100,mL以內(nèi)．這是因為LTF-1中含有高電荷濃度的陽離子和金屬離子有相互排斥的作用，減弱強電解質(zhì)對聚合物的影響．因此，LTF-1在水泥漿體系中具有良好的降失水效果．

2) 溫度對水泥漿失水量的影響

不同溫度對水泥漿API失水量的影響如圖3所示，在20～70,℃范圍內(nèi)，水泥漿失水量比較穩(wěn)定．所以，LTF-1水泥漿失水量在適用溫度范圍內(nèi)受溫度影響較?。?/p>

圖3 溫度、鹽含量對水泥漿API失水量的影響Fig.3 Effect of temperature and salt content on cement slurry API fluid loss

2.4.2 溫度與稠化時間的關(guān)系

加量為3%的LTF-1在不同溫度(井底循環(huán)溫度)下對水泥漿稠化時間的影響如圖4所示，并與原漿稠化時間做了對比．從圖4中可知：含LTF-1的水泥漿和凈漿稠化時間相差約30,min；含LTF-1的半飽和鹽水水泥漿與淡水水泥漿稠化時間相差約10,min.因此，在淡水和鹽水水泥漿體系中，LTF-1對水泥漿的稠化時間影響較小，且具有良好的線性關(guān)系．

圖4 溫度對水泥漿稠化時間的影響Fig.4Effect of temperature on cement slurry thickening time

2.4.3 含鹽水泥漿稠化性能

圖5為加入LTF-1的含鹽水泥漿稠化曲線，實驗溫度為35,℃，鹽含量為18%．

從圖5可以看出，稠度曲線平穩(wěn)，過渡時間較短(為17,min)．而大多數(shù)降失水劑含強吸附性羧酸基團，并且大分子鏈纏結(jié)在水泥顆粒表面，阻礙水泥水化，導(dǎo)致緩凝或超緩凝現(xiàn)象；同時強電解質(zhì)NaCl溶液中的強電負性Cl-包覆在水泥顆粒表面破壞水分子的可逆平衡狀態(tài)，部分“屏蔽”水和水泥顆粒的接觸[11]，影響水泥漿的稠化性能．LTF-1分子結(jié)構(gòu)中含有抗鹽性的磺酸基團，以及單體X中的陰離子與氯離子有相互排斥作用，破壞氯離子對水泥顆粒的“屏蔽”結(jié)構(gòu)，因此，LTF-1水泥漿體系在低溫下具有良好的稠化性能．

利用SPN值可以粗略地評價水泥漿體系的防氣竄性能，經(jīng)計算，該水泥漿體系的SPN值為4.64，介于0和10之間，因此其具有良好的防氣竄性能[12-13].

圖5 加入LTF-1含鹽水泥漿的稠化曲線Fig.5Thickening curves of cement slurry with LTF-1

2.4.4 低溫強度發(fā)展

由圖5的稠化曲線可以判定，水泥石早期強度應(yīng)發(fā)展較快[14]．為此，考察了原漿和含LTF-1水泥漿體系的強度發(fā)展情況，如圖6所示．30,℃下，含LTF-1的水泥石12,h抗壓強度達到10,MPa以上，24,h強度達到25,MPa以上，但早期強度比原漿水泥石偏低．原因可能是LTF-1中含有磺化基團，一定程度上影響水泥水化，但分子中的陰離子能促進水泥中C3A和C3S迅速水化，所以水泥漿一旦終凝，強度會迅速發(fā)展；對于鹽水水泥漿體系來說，Cl-參與C3A和C3S的水化反應(yīng)，生成離子溶度積小的氯鹽(C3A·CaCl2·10,H2O)，加速水泥水化反應(yīng)進程，進而提高了水泥石的初期抗壓強度，但反應(yīng)后產(chǎn)生的Ca(OH)2在C—S—H凝膠表面交錯形成，使得水泥石結(jié)構(gòu)疏松且分布不均，造成水泥石后期強度比未加鹽水泥石抗壓強度低[15]，但由于聚合物的吸附作用使水泥石結(jié)構(gòu)致密，所以水泥石后期強度較大．總之，低溫下LTF-1水泥石強度發(fā)展迅速，能滿足固井的強度要求．

圖6 不同水泥漿體系抗壓強度發(fā)展情況Fig.6 Development of compressive strength in different cement slurry systems

2.4.5 綜合性能

在低溫下對以LTF-1降失水劑為主劑的水泥漿綜合性能進行了評價，稠化時間由配套的早強劑DRA-1S進行調(diào)節(jié)，實驗配方如下．NaCl為占水的質(zhì)量分數(shù)，其余均為占水泥的質(zhì)量分數(shù)．

配方1：G級水泥+3%LTF-1+0.3%DRS-1,S+ 41%水

配方2：G級水泥+4%LTF-1+0.3%DRS-1,S+ 18%NaCl+40%水

配方3：G級水泥+2%DRA-1,S+3%LTF-1+ 0.3%DRS-1,S+41%水

配方4：G級水泥+3%DRA-1,S+3%LTF-1+ 0.3%DRS-1,S+41%水

配方5：G級水泥+2%DRA-1,S+4%LTF-1+ 0.3%DRS-1,S+18%NaCl+40%水

水泥漿的綜合性能參數(shù)見表2．由表2可知，在不同溫度下，以LTF-1為主劑的不同水泥漿體系具有良好的綜合性能．在淡水及鹽水水泥漿體系中，水泥漿流動度為20～22,cm；游離液析出量小于0.2%；API失水量能控制在100,mL以內(nèi)；低溫下，水泥漿稠化時間可調(diào)，且過渡時間短(≤20,min)；水泥石24,h抗壓強度大于25,MPa，48,h強度大于30,MPa，能夠滿足固井施工要求．

表2 以LTF-1為主劑的水泥漿體系綜合性能參數(shù)Tab.2 Comprehensive performance parameters of cement slurry system based on LTF-1

3 結(jié) 論

(1) 依據(jù)自由基水溶液聚合原理，采用正交實驗法，確定了LTF-1降失水劑的最佳配方：單體質(zhì)量分數(shù)20%，單體物質(zhì)的量的比5∶4∶1，pH值為5，引發(fā)劑加量1.5%，反應(yīng)溫度60,℃，反應(yīng)時間3,h；紅外光譜測試證明所得聚合物為目標產(chǎn)物．

(2) LTF-1適用溫度范圍為20～70,℃，在淡水水泥漿中的最優(yōu)加量為3%，在鹽水水泥漿中最優(yōu)加量為4%，能使水泥漿API失水量控制在100,mL以內(nèi).

(3) 30,℃下，LTF-1水泥漿體系的強度發(fā)展迅速，12,h強度達14,MPa以上；并且降失水效果好、耐鹽達飽和、流變性能優(yōu)異以及緩凝性較弱，稠化時間易調(diào)，過渡時間短，具有一定的防氣竄性能．

(4) LTF-1與其他外加劑具有良好的配伍性，淡水和鹽水水泥漿體系具有良好的綜合性能．因此，LTF-1在低溫淺層、膏鹽層油氣井和鹽穴儲氣庫等特殊井固井上具有良好的應(yīng)用前景．

［1］ 邵曉偉，范志勇. 低溫淺層油氣井固井技術(shù)[J]. 鉆井液與完井液，2003，20(5)：29-31.

Shao Xiaowei，F(xiàn)an Zhiyong. Cementing technology in low temperature shallow layers[J]. Drilling Fluid and Completion Fluid，2003，20(5)：29-31(in Chinese).

［2］ 劉群英，王 野，范 莉，等. 膏鹽層固井水泥漿技術(shù)[J]. 鉆井液完井液，2005，22(2)：59-61.

Liu Qunying，Wang Ye，F(xiàn)an Li，et al. Cement slurry technology for gypsum salt rock[J]. Drilling Fluid and Completion Fluid，2005，22(2)：59-61(in Chinese).

［3］ 袁進平，齊奉忠，田中蘭，等. 金壇地區(qū)采鹵井改造為儲氣井的固井技術(shù)[J]. 天然氣工業(yè)，2008，28(7)：52-54.

Yuan Jinping，Qi Fengzhong，Tian Zhonglan，et al. Cementing technology used in Jintan area to transform brine production wells to gas-storage wells[J]. Natural Gas Industry，2008，28(7)：52-54(in Chinese).

［4］ 黃后初，沈廣明，夏書良，等. 晉城地區(qū)煤層氣井固井技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]. 石油天然氣學(xué)報，2007，29(3)：409-410.

Huang Houchu，Shen Guangming，Xia Shuliang，et al. Research and application of coal-bed gas well completion in Jincheng area [J]. Journal of Oil and Gas Technology，2007，29(3)：409-410(in Chinese).

［5］ 陸 屹，郭小陽，黃志宇，等. 聚乙烯醇作為油井水泥降失水劑的研究[J]. 天然氣工業(yè)，2005，25(10)：61-63.

Lu Yi，Guo Xiaoyang，Huang Zhiyu，et al. Research of polyvinyl alcohol as fluid loss additive of oil well cement[J]. Natural Gas Industry，2005，25(10)：61-63(in Chinese).

［6］ 彭 雷，房恩樓，張敬濤，等. 交聯(lián)聚乙烯醇的防竄機理及應(yīng)用[J]. 鉆井液與完井液，2007，24(3)：39-41.

Peng Lei，F(xiàn)ang Enlou，Zhang Jingtao，et al. Antichanneling mechanism and application of croslinked polyvinyl alcohol[J]. Drilling Fluid and Completion Fluid，2007，24(3)：39-41(in Chinese).

［7］ Feng Y，Billon L，Grassl B，et al. Hydrophobically associating polyacrylamides and their partially hydrolyzed derivatives prepared by post-modification (2)： Properties of non-hydrolyzed polymers in pure water and brine[J]. Polymer，2005，46(2)：9283-9295.

［8］ 劉愛萍，鄧金根. 新型丙烯酰胺共聚物油井水泥降失水劑研究[J]. 石油鉆采工藝，2006，28(5)：22-24.

Liu Aiping，Deng Jingen. Study of new filtrate reducer of acrylamide copolymer used for cementing [J]. Oil Drilling and Production Technology，2006，28(5)：22-24(in Chinese).

［9］ Du Xinkang，Wang Jianjiang，Wang Tianmin，et al. Orthogonal experiment and microstructure analysis on TiC-TiB2multi-phase ceramic coating prepared by SHS reactive spraying [J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2007，17(A02)：847-850.

［10］ Liang Renjie. Orthogonal test design for optimization of the extraction of polysaccharide from Phascolosoma esulenta and evaluation of its immunity activity[J]. Carbohydrate Polymers，2008，73(4)：558-563.

［11］ Senden T J，Dimeglio J M，Siblerzan I. The conformation of adsorbed polyacrylamide and derived polymers [J]. Polymers at Interfaces，2000，1(19)：1143-1152.

［12］ 郭錦棠，盧海川，靳建洲，等. 新型耐溫抗鹽降失水劑的合成與測試[J]. 天津大學(xué)學(xué)報，2012，45(11)：1001-1006.

Guo Jintang，Lu Haichuan，Jin Jianzhou，et al. Sythesis and test of novel temperature-resistant and salttolerant fluid loss additive[J]. Jounal of Tianjin University，2012，45(11)：1001-1006(in Chinese).

［13］ 郭錦棠，盧海川，劉碩瓊，等. 新型固井降失水劑HTF-200C[J]. 石油勘探與開發(fā)，2012，39(3)：359-364.

Guo Jintang，Lu Haichuan，Liu Shuoqiong，et al. The novel fluid loss additive HTR-200C for oil field cementing[J]. Petroleum Exploration and Development，2012，39(3)：359-364(in Chinese).

［14］ Knapen E，van Genmert D. Cement hydration and microstructure formation in the presence of water-soluble polymers [J]. Cement and Concrete Research，2009，39(1)：6-13.

［15］ 劉 建，郭小陽，李早元，等. 氯離子對G級水泥水化影響的化學(xué)機理研究[J]. 鉆井液與完井液，2009，26(6)：40-42.

Liu Jian，Guo Xiaoyang，Li Zaoyuan，et al. Chemical mechanism study of the effect of chloride ions on the hydration of class G cement[J]. Drilling Fluid and Completion Fluid，2009，26(6)：40-42(in Chinese).

Laboratory Synthesis and Performance Research of Low-Temperature and Salt-Resistant Fluid Loss Additive LTF-1

Xia Xiujian1，Guo Jintang1，Jin Jianzhou2，Yu Yongjin2，F(xiàn)eng Yakai1
(1. School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2. Drilling Research Institute，China National Petroleum Corporation，Beijing 100089，China)

In consideration of the problems of low-temperature，shallow and salt-deposit cementing slurry of oil and gas wells，a style of low-temperature and salt-resistant fluid loss additive LTF-1 was synthetized by free radical polymerization in aqueous solution in order to solve the problems of tardy development of compressive strength and intensive influence of salt-layer. Fluid loss additive LTF-1 is a multi-component copolymer synthesized by copolymerization of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid(AMPS)，acrylamide(AM)and a monomer X. Optimal synthesizing process conditions of LTF-1 were extracted by orthogonal experiment，which was achieved by controlling the mass ratio of monomers，optimizing molecular structure，and adjusting the molecular weight size and distribution. Experimental results show that cement slurry system with LTF-1 has the characteristics of swift development of compressive strength，low filtration，good salt-resistance，optimal rheological behavior，weak setting retarding effect，and easily-adjustable thickening time as well as short transit time. In the circumstance of low-temperature，the problems of the cement slurry with conventional fluid loss control agent have been solved. Comprehensive performance of the cement slurry with fluid loss additive LTF-1 can satisfy the requirement of cementing of lowtemperature shallow layer as well as salt-bed oil and gas well.

low-temperature；salt-resistance；fluid loss additive；cement slurry；cementing

O632.51

A

0493-2137(2013)11-1019-06

DOI 10.11784/tdxb20131111

2012-08-04；

2012-10-31.

國家科技重大專項資助項目(2011ZX05037-001).

夏修建（1987— ），男，博士研究生，xiaxiujian1987hbkd@163.com.

郭錦棠，jtguo@tju.edu.cn.