为解决固井替浆过程中钻井液和水泥浆接触后混合浆体流变性变差的问题，采用氧化－还原引发共聚反应，合成了一种高效双分散剂Ｆ－２。根据行业标准对其性能进行了评价，结果表明：聚合物钻井液和常用水泥浆加入双分散剂Ｆ－２后，其流变性能得到改善；常用水泥浆加入双分散剂Ｆ－２有助于提高水泥石强度；加入双分散剂Ｆ－２的常用水泥浆与聚合物钻井液按不同比例混合后，其流变性能没有出现明显的突变；双分散剂Ｆ－２的最优加量为０．５％。双分散剂Ｆ－２在胜利油田２口非常规水平井固井中进行了试验，在水泥浆顶替钻井液的过程中，没有出现由于钻井液与水泥浆相混流变性变差的问题，整个固井施工过程顺利，其中１口井的第一界面胶结质量优质率高达９５％，第二界面胶结强度中等以上，而未应用双分散剂Ｆ－２的邻井第一、二界面胶结质量仅为合格。双分散剂Ｆ－２不仅能对水泥浆和钻井液起到良好的分散效果，也为固井替浆过程中出现的浆体增黏、变稠问题提供了新的解决途径。
关键词：固井水泥浆钻井液分散剂胜利油田Ｙ２２７－１ＨＦ井
在固井施工水泥浆顶替钻井液过程中，水泥浆与钻井液接触，二者将发生不同程度的相互污染。钻井液与水泥浆直接接触，混合后的浆体易出现变稠、变黏、甚至絮凝结块的现象，严重的甚至造成井下故障。而水泥浆受到钻井液污染后，流变性变差，候凝时间延长、水泥石抗压强度下降，严重影响层间的封隔质量。为改善这一不良情况，常在二者之间使用一段前置隔离液［１－３］。笔者分析了造成水泥浆和钻井液混合后二者流变性都变差的原因，认为是二者所用分散剂仅对自己起分散作用［４－８］，但国内外对于同时对水泥浆和钻井液都能起到良好分散效果的处理剂的研究基本处于空白。为此，笔者合成了一种具有高效双分散作用的分散剂Ｆ－２。
１ 双分散剂Ｆ－２的合成
１．１ 研制思路
石油行业中常用聚马来酸酐（或水解聚马来酸）作为优良的水泥浆分散剂［９］，用聚丙烯酸（或其盐）作为良好的水基钻井液稀释剂。因此考虑利用单体烯丙基磺酸钠（ＡＳ）、马来酸酐（ＭＡ）、丙烯酸（ＡＡ），采用较好的引发剂，在合适的温度下进行共聚反应，合成一种新型高效双分散剂，既能很好地分散水泥浆，也能对钻井液起到良好的分散作用。笔者采用正交试验对反应温度、反应时间、反应物质量比和引发剂加量等进行了优化，确定反应物ＡＳ，ＭＡ和ＡＡ的最佳质量比为６．０∶１．０∶６．６。
１．２ 原料及仪器
原料：烯丙基磺酸钠（ＡＳ）、马来酸酐（ＭＡ）、丙烯酸（ＡＡ）、过硫酸铵、亚硫酸钠、异丙醇、氢氧化钠、木质素磺酸钠、硅酸钠、碳酸钠，均为分析纯。仪器：集热式恒温加热磁力搅拌器、１０１－Ａ型电热鼓风干燥箱、ＦＡ－２２０４Ｂ型分析天平、滚子加热炉、ＤＦＣ－０７１０Ｂ 型增压稠化仪和六速旋转黏度计等。
１．３ 合成方法
在集热式恒温加热磁力搅拌器内安装带有冷凝管、温度计和滴液漏斗的三口烧瓶进行聚合反应，在５０℃温度下，依次加入烯丙基磺酸钠、马来酐、丙烯酸和蒸馏水（ＡＳ，ＭＡ 和ＡＡ 的质量比为６．０∶１．０∶６．６），加热搅拌，待固体完全溶解后，升温至７０℃，搅拌１５ｍｉｎ后分别加入１％的亚硫酸钠和２％的过硫酸铵，滴加完毕后恒温反应３ｈ，再加入２ｍＬ异丙醇，恒温０．５ｈ后取出，用４５％的氢氧化钠溶液将其ｐＨ 值调至５～６，放置２４ｈ后即得双分散剂Ｆ－２。
化学反应式为：
２ 双分散剂Ｆ－２的性能评价
２．１ Ｆ－２的基本性能
按照参考文献［１０－１１］中的方法，分别使用常用水泥浆和聚合物钻井液对分散剂Ｆ－２的基本性能进行评价。常用水泥浆配方为嘉华Ｇ级水泥＋０．６％分散剂＋０．６％降滤失剂ＳＷＪ－７，水灰比０．４４。聚合物钻井液配方为膨润土＋４．０％碳酸钠＋０．４％ＦＡ３６７＋３．８％ＸＹ－２７＋水＋０．５％分散剂。
２．１．１ Ｆ－２对水泥浆和钻井液流变性的影响
在常用水泥浆和聚合物钻井液中分别加入双分散剂Ｆ－２、水泥浆用分散剂ＳＸＹ和钻井液用分散剂ＳＭＰ，测试常温下常用水泥浆的流动度和聚合物钻井液的表观黏度，结果为：常用水泥浆加入分散剂前的流动度为１４ｃｍ；加入Ｆ－２，ＳＸＹ 和ＳＭＰ后的流动度分别为２５，２２和１５ｃｍ。聚合物钻井液加入分散剂前的表观黏度为７３ｍＰａ·ｓ；加入Ｆ－２，ＳＸＹ和ＳＭＰ后的表观黏度分别为４２，６８和４０ｍＰａ·ｓ。由此可以看出，ＳＸＹ 只对水泥浆有较好的分散效果，ＳＭＰ只对钻井液有较好的分散效果，而Ｆ－２对水泥浆、钻井液都表现出良好的分散性能，较好地改善了水泥浆和钻井液的流变性。这是因为Ｆ－２的大分子链上带有较多的—ＳＯ－３和—ＣＯＯ－ 基团，容易吸附在水化初期带正电荷的水泥颗粒表面；同时，Ｆ－２的阴离子型大分子链又能增加黏土颗粒的负电动电位和强化负电颗粒的水化效应［１２－１３］。
２．１．２ Ｆ－２对水泥石抗压强度的影响
在常用水泥浆中分别加入０．５％的Ｆ－２，ＳＸＹ和ＳＭＰ，测试其所形成水泥石在９０ ℃温度下、养护２４和７２ｈ后的抗压强度，结果为：常用水泥浆所形成的水泥石养护２４和７２ｈ后的抗压强度分别为１０．１和１２．８ＭＰａ；常用水泥浆加入Ｆ－２，ＳＸＹ和ＳＭＰ所形成的水泥石养护２４ｈ后的抗压强度分别为１４．８，１２．５和６．２ＭＰａ，养护７２ｈ后的抗压强度分别为１７．０，１３．５和７．７ＭＰａ。由此可以看出，常用水泥浆加入Ｆ－２所形成水泥石的抗压强度高于加入ＳＸＹ和ＳＭＰ所形成的水泥石。其主要原因是：水泥浆加入Ｆ－２分散更好，水泥颗粒与水接触更充分，水化分散程度更高，形成的水化产物更为致密均匀，从而有助于水泥石抗压强度的提高。
