以顺丁烯二酸酐(MA),α-甲基丙烯酸(MAA),烯丙基聚氧乙烯醚-1000(APEG-1000)为单体,过硫酸铵(NH4S2O8)为引发剂,合成一种聚羧酸高性能缓凝减水剂。通过红外光谱对减水剂分子共聚反应进行表征,扫描电镜观察水化物微观结构,X射线衍射观察对水化物的影响,进行水泥净浆性能测定。结果表明,在水灰比0.29,减水剂掺量为水泥质量0.3%的情况下,水泥净浆流动度达到340mm,减水率达到30.4%,具有较强的缓凝效果,初凝和终凝时间达到483min和1320min。硬化水泥浆体抗压强度得到提高,与空白样对比,7d和28d抗压强度比达到了121.6%、138.2%。

将共聚型木质素-聚羧酸系高效减水剂、未聚合木质素磺酸钙的聚羧酸系高效减水剂、木质素磺酸钙和复配型木质素-聚羧酸系高效减水剂的性能进行比较,探讨了四种不同减水剂对水泥水化的影响。结果表明:共聚型木质素磺酸钙-聚羧酸系高效减水剂可以使木钙中含有使水泥净浆产生闪凝现象的杂质得以减少或消除,使聚羧酸系高效减水剂的保水性提高,且成本远低于聚羧酸系高效减水剂。复配型木质素磺酸钙-聚羧酸系高效减水剂随掺量增加,水泥净浆强度下降,产生负面叠加效果,共聚型木质素磺酸钙-聚羧酸系高效减水剂随掺量增加,水泥净浆强度提高,改善了木钙造成水泥净浆强度降低的缺陷。共聚型的木质素磺酸钙-聚羧酸系高效减水剂相对于复配型对硅酸三钙水化有一定的促进作用。

使用不饱和醇经过阴离子开环聚合加成环氧乙烷(EO)制得分子量较高的聚醚大单体,并进一步合成出超长侧链型梳形聚羧酸减水剂。考察了该减水剂对水泥浆体分散和早期水化的影响,结果发现,相比传统酯化法制得的超长侧链型梳形聚羧酸减水剂,合成的超长侧链型聚羧酸减水剂具有更好的分散和分散保持性能,且早强性能不降低,合成过程更简单、更环保。

以不同摩尔比的AMPS/NNDMA二元线性共聚物降失水剂和聚羧酸系分散剂(PCE)作为主要外加剂,研究了其对油井水泥浆抗滤失、流变、稠化、固结等性能的影响。试验结果表明,少量的AMPS/NNDMA共聚物就能有效控制水泥浆抗滤失性能;降失水剂使水泥浆流变性变差,但加入分散剂可大大改善体系流变性;同时两种外加剂复配有一定缓凝作用且稠化时间可调,水泥石强度也满足施工要求;随着NNDMA在降失水剂中含量的增加,水泥浆体系失水量、游离液含量减少,稠度增加,流变性和水泥石强度变差。