油井水泥外加剂,如起缓凝作用的缓凝剂、起增韧作用的增韧剂、起控失水作用的降失水剂,一般功能比较单一,在固井作业中往往还需要与其它外加剂一起配伍使用,这样不但增加了固井成本还可能由于配伍性不好而引起施工安全问题。因此,亟需要开发一种综合性能优异的外加剂来解决这个问题。本文在广泛调研大量胶乳外加剂文献及专利的基础上,利用分子设计原理,采用种子乳液接枝聚合的方法,以聚丁二烯胶乳作为种子软单体,以苯乙烯作为硬单体,以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)作为改性功能单体,合成出了一种增韧兼有弱缓凝及控失水作用的胶乳外加剂FTL。采用红外光谱法(FTIR)考察了胶乳外加剂的结构,结果表明所合成FTL的结构达到了设计目标;采用热失重和低温冷冻的方法考察了胶乳外加剂的耐温性能,结果表明FTL具有优异的温度适应性;考察了胶乳外加剂的抗盐性能,结果表明FTL具有良好的抗饱和盐水稳定性。考察了胶乳水泥浆的游离液含量、抗盐稳定性、流动度、稠化性能。测试结果表明,含有FTL的水泥浆体系具有低游离液量、适宜的流动度、稠化曲线正常等优点。考察了胶乳水泥石的初终凝时间、失水量及抗压抗折强度,结果发现,FTL具有增韧兼有弱缓凝及控失水的多重效果。考察了影响胶乳水泥石性能的各种因素,得到了最优的单体配比及胶乳加量。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)及FTIR等手段探究了FTL对水泥浆的缓凝机理、控失水机理、增韧机理及水化进程的影响。实验结果发现FTL增韧水泥石、控失水及缓凝的原因是:胶乳颗粒在水泥水化产物的表面形成了聚合物膜,且胶乳的存在只是阻碍了水泥的早期水化速度,并不改变水泥的最终水化进程。