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以丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、三甲基烯丙基氯化铵(TMAAC)和亲水长链烯类单体(LN)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,采用自由基聚合法合成了一种四元共聚物(SY),作为油井水泥缓凝剂。通过正交实验和单因素法确定最佳合成条件：单体摩尔比为nAA:nMAS:nLN:nTMAAC=4:1:0.15:0.5,引发剂(APS)5.0%,反应温度80℃C,单体浓度30%,pH值为5,反应时间20h,在此条件下合成的共聚物缓凝效果良好。用红外光谱和核磁共振H谱对缓凝剂SY进行表征,吸收峰和化学位移峰中存在分子设计侧链功能基团的特征峰,表明缓凝剂SY是通过AA/MAS/LN/TMAAC四种单体合成的有效共聚物,热重分析(TGA)表明,缓凝剂SY在250℃以内不会明显分解,可以在较宽的温度范围内使用。将最优条件下合成的缓凝剂SY应用到油井水泥中,研究其缓凝性能、加量敏感性、温度敏感性以及配伍性等,结果表明：SY能够抗200℃的高温,加量在4%时稠化时间能够达到409min,加量与稠化时间的线性关系良好,在90～200℃温度范围内稠化时间可调；温度敏感系数小于5.0%,加量敏感系数最大为1.68,均满足行业标准要求；在不同品牌油井水泥中适应性良好,与其他常用外加剂配伍性良好；对水泥石强度影响较小,有一定减阻作用,能够明显改善水泥浆的流变性。研究了缓凝剂SY在不同水泥浆体系中的应用性能,优化出了2.10、2.20、2.30g/cm3三个高密度水泥浆体系,150℃稠化时间在270-355min可调,120℃养护24小时抗压强度能够达到10.8MPa。优化出了1.30、1.38、1.50g/cm3三个低密度水泥浆体系,150℃C的稠化时间在320-360min可调,120℃养护24h抗压强度能够达到10.5MPa。加量在满足180℃稠化时间的前提下,温差为60℃时,稠化时时间在313-362min之间,120℃下养护24h水泥石强度会达到16.1MPa。通过X衍射、电镜扫描、低场核磁和络合滴定等方法,探究了缓凝剂SY对油井水泥作用机理。结果表明缓凝剂SY有以下几种作用：缓凝剂SY能够吸附包裹在水泥颗粒表面,形成低渗透高分子包裹层有效控制水向水泥颗粒内部渗透,延缓水泥的水化速率；阳离子基团加入可与水泥水化初期少量阴离子结合,进行自匹配吸附,增加缓凝剂SY吸附作用,延长缓凝时间；缓凝剂SY的加入增加了Ca(OH)2饱和溶解度,延缓Ca(OH)2结晶形成时间,增强了缓凝能力；分子中的-COO-、-SO3-对Ca2+络合作用,延缓水泥浆中Ca(OH)2结晶生成。综上所述,缓凝剂SY抗温能力强,缓凝能力强,适用温度范围宽,对不同品牌水泥及外加剂适应性强,有较好的实际应用前景。