现有降失水剂在长封固段大温差固井应用中,存在着影响上部封固段水泥石强度发展和适应温度范围窄等问题,同时部分性能优秀的合成小样,在向规模化生产的转化过程中,往往出现质量降低的现象。针对这些问题,论文从分子结构设计入手,优选聚合单体,优化合成条件,合成了一种抗高温弱缓凝降失水剂ZW-1;通过建立搅拌功率准数Np的数学模型和进行室内逐级放大试验,提出了适用于水溶液共聚固井降失水剂的放大合成方法,并以此指导了 200～500 L的中试生产试验。具体的研究如下:(1)针对降失水剂存在的不适应大温差和使用温度范围窄等问题,从分子结构设计角度,选择具有提高聚合物控失水能力基团(酰胺基、双羧基和羰基等)和耐温能力基团(磺酸基)的单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、顺丁烯二酸(MA)和烯丙基磺酸钠(AS),用水溶液共聚方式,通过实验优化单体配比和合成条件(搅拌速度及合成温度等),实验合成了四元共聚抗高温弱缓凝性降失水剂ZW-1,并通过凝胶色谱、红外光谱、热重等表征分析手段,验证了 ZW-1为包含设计功能基团的高分子聚合物。(2)对ZW-1进行在循环温度165℃预制3 h后,再置于在50～165℃下的4个温度点强度养护实验,模拟水泥浆经井底高温循环再上返至不同温度地层凝结的抗压强度情况,结果表明,ZW-1在高温循环后,再上返至中低温封固段对水泥浆缓凝性较弱,能适应循环温度165℃的条件上返至50℃地层温度的温差为115℃大温差井段固井。(3)对ZW-1进行75～165℃温度范围的固井水泥浆综合性能评价实验,结果表明,ZW-1控失水能力较好,可通过适应不同温度的缓凝剂调节稠化时间,满足中低温至高温井固井施工的要求,且中低温条件下水泥石强度也能达到固井工程要求,说明该降失水剂可适应循环温度在75～165℃的宽温度固井。(4)通过分析实验室ZW-1合成条件的特点和常用放大合成方法的适用性,根据相似原理,提出了放大过程中保持搅拌和温度两个主要条件因素,与实验室小样合成相似的放大合成思路。建立了搅拌功率准数Np的模型,作为放大合成中控制搅拌因素,并通过室内0.3～3.0 L体积逐级放大合成实验,归纳出放大合成时,反应物内部升温时最高温度控制在75～79℃范围的要求,提出了适应不同合成体积量的基于搅拌功率准数Np的搅拌速度和温度控制的水溶液共聚降失水剂放大合成方法。(5)在降失水剂生产基地,用实验室小样合成的单体配比、浓度和提出的放大合成方法,指导中试试验合成出了 300 L的降失水剂ZW-1,分析指标与实验室小样一致,水泥浆性能测试结果表明,其能满足大温差和适应宽温度的固井需要,同时表明研究的放大合成方法能够用于指导水溶液共聚固井降失水剂的放大生产合成。