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石油的开发过程可分为勘探、开采、运输及加工。固井是石油开采过程中的最重要环节，固井质量直接关系到继续钻进、完井等后续作业。随着石油开采技术的持续快速发展，固井作业中出现了越来越复杂的情况，大规模强化开采措施的使用，例如射孔、压裂等作业，对水泥石的力学、热学性能提出了非常高的要求。固井的关键技术就是向水泥浆中添加外加剂以提高水泥浆的性能。本文利用分子设计原理，合成了用于中低温的油井水泥胶乳增韧剂OWCL-1G以及用于中高温的油井水泥胶乳增韧剂OWCL-2G。本文以苯乙烯（ST）和丙烯酸丁酯（BA）为主要聚合单体，合成了油井水泥胶乳增韧剂OWCL-1G，并对其性能进行了评价。引入功能单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS），采用无皂乳液聚合，避免了传统乳液聚合中由于乳化剂的的大量残留导致水泥石溶胀、软化、强度下降等严重后果。采用IR、TEM等方法考察了共聚物的结构，结果表明所合成的聚合物结构达到了设计目标。考察了影响胶乳粒径的各种因素，得到了较小粒径的最优配方。乳液热失重、抗盐性、冻融稳定性测试表明：OWCL-1G耐热性良好，260℃时开始分解，其抗盐达饱和，冻融稳定性良好。对含OWCL-1G水泥浆失水量、游离液量考察发现，该水泥浆游离液量为零，OWCL-1G具有一定的控失水能力，与降失水剂配伍使用可获得低滤失量水泥浆。抗压抗折强度测试表明，水泥石抗折强度明显提升。扫描电子显微镜（SEM）测试表明，胶乳颗粒可以填充到水泥颗粒的空隙间形成桥接结构，而纯水泥的水化产物没有这种结构。以聚丁二烯胶乳（PBL）作为主链，苯乙烯（ST）、AMPS为接枝单体，采用接枝乳液聚合的方法，合成了油井水泥胶乳增韧剂OWCL-2G，改善了丁苯胶乳增韧剂不耐盐、冻融稳定性差、胶结强度差等缺点。考察了影响接枝率的各种因素，得到了获得较高接枝率的最佳工艺。采用TEM考察了共聚物的结构。考察了含OWCL-2G水泥浆的失水量、游离液量、抗盐性、冻融稳定性、稠化性能。测试结果表明，该胶乳水泥浆体系具有低失水、零游离液、抗盐达饱和、冻融稳定性高、直角稠化等优点。考察了含OWCL-2G水泥石的微观形貌，结果表明胶乳颗粒与水泥颗粒形成了交联结构，从而提高了水泥石抗折强度。