《油井水泥外加剂》PPT课件

油井水泥降失水剂的主要类型
2、合成具有磺酸盐基团或刚性基团的水溶性聚合物
• AMPS的接枝共聚物,如HALLIBUTION的HALAD313S(L),国内由我院开发并 广泛在国内外推广应用的 BXF-200L系列， 本系列的降失水剂有大量的专利 报道，是世界油井水泥降失水剂发展的一个方向；
• 丙烯酰胺－丙烯酸聚合物体系: 如： HALLIBURTON: CEMAD－1，国产的XS－2,
1.2 油井水泥早强剂的主要类型
常用的油井水泥促凝早强剂可分为无机盐类早强剂、有机化合物类
早强剂和由多种不同类型早强剂复合而成的复合早强剂。
一、无机盐类
主要包括：
氯化钙：如BJ公司的：A-7,道威尔的：SI
液体氯化钙：如BJ公司的：A-7L,道威尔的：D77
硅酸盐：如BJ公司的：A-2,道威尔的：D29,Diacel A,HALLIB
油井水泥分散剂主要用于改善水泥浆的流动性， 降低水泥浆体系的粘度，改善并显著提高水泥浆的 流变性能的外加剂。
使用效果：稀释水泥浆，提高顶替效率，降低水马 力，使水泥浆易于泵送。
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4.1 油井水泥分散剂的作用机理
分散剂的主要作用机理是分散剂的吸附分散作用，其 微观机制，则因分散剂的分子结构不同而存在一定的差异， 其主要的作用机理表现为：
油井水泥外加剂及水泥浆体系
• 油井水泥外加剂及作用机理 • 常用的十大水泥浆体系 • 选择水泥外加剂和设计水泥浆体系应注意的几个问题
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油井水泥外加剂及作用机理
1. 油井水泥早强剂
油井水泥早强剂主要是指能显著缩短水泥浆稠化时 间，加速水泥熟料矿物的凝结与硬化， 提高水泥石早 期抗压强度的外加剂。
主要用途： 缩短凝结时间，表层套管注水泥、打水泥 塞、堵漏等。
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1.1 油井水泥早强剂作用机理
研究发现，不同类型的早强剂对水泥浆具有不同的早 强作用机理，通常常用的几类早强剂，其促凝早强的作用 机理氯为盐：类早强剂：氯盐促进水泥浆硬化和早强的机理， 主要有两个方面的原因。一是增加水泥颗粒的分散度， 从而加速水泥水化和硬化的速度 ；二是与水泥熟料矿物 产胶水主生生体泥要置硫化膨石是换酸合胀的因反盐作，强为应类用水度它，早，泥。能从强与石与而剂C孔水能3：隙泥加A化硫减熟速合酸少料与生盐，矿水成对密物泥水水实水熟化泥性解料氯的增析中铝促大出的酸硬，C的钙、3从氢A，早而反氧从强提应化而作高生钙使用了成发， 更快由多水于有的泥三机硫凝乙早铝结醇强酸硬胺剂钙化能：，的促如提速进三高度水乙水和泥醇泥早石胺水期形，化强成它液度更能相的多起中提的到的高钙促固 ； 矾凝相石早比，强例能作，有用加效是 地吸附在水泥熟料矿物表面，加快C3A与石膏之间的反 应，但三乙Ma醇y.20胺04 可能减缓C3S的水化速度。通常，它与 其它促凝早强剂复合使用，可发挥更好的早强作用。
沉淀理论：缓凝剂与水相中的钙离子或氢氧根离子反应，在水 泥颗粒周围形成一种不溶解的非渗透层。
成核理论：缓凝剂吸附在水化物的晶核上，抑制了它的进一步 增长。
络合理论：缓凝剂螯合钙离子，因而防止了晶核的形成。
注：在某种程度上，上述四种机理有可能在缓凝过程中都发生， 或其中的一M种ay或.20两04 种机理在缓凝过程中同时发生。
消泡剂亲水基的极性较弱，亲油性较强，对液膜 中极性水分子的吸引力较弱，自由水多，膜中液体 的粘度低Ma，y.20容04 易流动，故液膜容易破裂而有利于消 泡。
5.2 油井水泥消泡剂的主要类型
固井中常用的消泡剂有：
高分子醇， 硅氧烷；如国产的GPE, 磷酸酯 如国产的G603 甘油聚醚等 如国产的GX-2,
URTON:Econolite
硫酸盐：如BJ公司的：A-10,道威尔的：D53, HALLIBURTON:
EA-2
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氯化钠：如BJ公司的：A-9,道威尔的：M117等
油井水泥早强剂的主要类型
二、有机化合物促凝剂 主要包括：甲酸钙[Ca(HCOO)2]、甲酰铵（CHONH2)、草
酸（H2C2O4)和三乙醇胺[（N(C2H4OH)3]等。 三、复合促凝剂
BXF-1，LW-1，S24等。 聚乙烯醇类 如：CG701S, G60S系列等
淀粉类 经接枝改性的淀粉可用作油井水泥降失水剂，其水溶 性好，降滤失性好，与其它水泥外加剂配伍性好，且具有较 好的分散性和流变性。
如HALLIBURTONM: Haya.2l0a0d4-9
褐煤类 是一类煤化程度较小的煤，含较高的内在灰分和不同
减少水泥滤饼的渗透率，改善水泥滤饼的结构，以形成 致密、渗透率低的滤饼，从而降低失水，可通过：
a: 调整水泥浆体系的颗粒分布，使超细颗粒材料能够嵌入水泥颗 粒之间，阻塞滤饼空隙，形成致密结构的滤饼，有助于降低失水。
b: 采用水Ma溶y.20性04高分子聚合物，通过其吸附基团和水化基团在水泥 颗粒表 面形成“水泥颗粒—线性高分子—水分子吸附层”的网状结构， 束缚住更多自由水，阻塞水泥内部空隙，从而降低失水。
3O10)组成，是由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体所组成，膨润土低密度水泥浆适宜的密 度为1.53 — 1.58 g/cm3。膨润土掺量为干水泥重量的8—10•％。国内主要产品有山东潍坊 膨润土和安丘膨润土。国外同类产品HALLIBUTION公司有：HOWCO Gel,BJ休斯公司有： BJ Gel,道威尔有：Bentonite;
2.2 油井水泥缓凝剂的主要类型
目前，用作油井水泥缓凝剂的化合物主要有以下 的类型，它们可能是这几类化合物的改性合成化合物， 木或质是素几磺种酸盐化类合：物如的B复J公合司物的。：R-1，R-12,道威尔的：D13, D81,D800，D801, HALLIBURTON: HR-4,HR-7 等， 羟基羧酸类：如葡萄糖酸、柠檬酸、酒石酸、水杨酸、苹果 酸、乳酸、葡庚糖酸及它们的盐；如BJ公司的：CR-5,道威 尔公司的D110：我院的;H88,H98 等； 糖类化合物：如蔗糖、棉子糖、可溶性淀粉等；如HALLIBUT ION 公司的：HR-13L,我院的：S12，等 纤维素衍生物：如BJ公司的R-6或DIACEL-LWL,道威尔公司 的D8, HALLIBUTION 公司的：Diacel LWL：
国外常用的长链羟基化合物粉状消泡剂包括道威尔公 司的D-6, HALLIBURTON: NF-P,NF-1 等，常用的
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长链有机化合物液体消泡剂包括道威尔公司的D-47, HALLIBURTON: P-Air 等，
6. 油井水泥减轻剂
降低水泥浆密度可有效减小静水液柱压力，防止压裂弱胶结地 层；低密度水泥浆可以用于低压油气层，以免油气层收到伤害； 减少注水泥的次数，提高水泥浆造浆率，并由此获得较好的经济 效益。
研究表明，由多种无机盐促凝剂和有机化合物促凝 剂复合的早强剂，往往可得到比单一类型促凝剂促凝效 果更好的外加剂。我国目前油田常用的早强剂通常为复 合型的促凝早强剂，往往很少单独使用一种早强剂如：：
CA-2,CA903S,T90S,S601,S603,SA-1,SS-1等。
2. 油井水泥缓凝剂
通过物理化学作用，能显著延缓水泥浆稠化 时间，防止油井水泥凝结过快的外加剂可称作为油 井水泥缓凝剂。有些缓凝剂同时还具有减阻和降失 水的作用。 主要用途：增加水泥浆稠化时间，降低水泥浆粘度。
低密度填充料：指密度低于波特兰水泥密度（3.15g/cm3)的低 密度材料，这类减轻剂只要加量足够就可以降低水泥浆密度。
气体减轻材料：指常用空气或氮气来配制的具有超低密度且足 够抗压强度的泡沫水泥，常有化学发泡和机械充气两种方法。
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6.2 油井水泥减轻剂的主要类型
膨润土：也叫搬土，密度2.60－2.70g/cm3,是由主要含粘土微矿晶的蒙脱石（NaAl2(AlSi
主要用途：保护产能，用于油层注水泥、挤水泥、尾管注水泥、水 敏地层注水泥、防气窜注水泥
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3.1 降失水剂作用机理
研究降失水剂的作用机理主要应通过研究水泥颗粒 的形状和尺寸、流体的粘度、水泥滤饼的质量等方面来进 行，其中以改善滤饼质量为控制失水的关键，目前，降失 水剂的作用机理主要有两种学术观点：
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2.1 缓凝剂作用机理
缓凝剂的作用机理主要是指缓凝剂的化学性质和缓凝剂与 水泥相（硅酸盐或铝酸盐）的作用过程，由于不同的缓凝剂 有不同的化学性质和作用过程，所以，目前所提出的所有理 论都还不能全面的解释缓凝剂本身参与水泥的水化过程的情 况抑，制吸本了附项与理工水论作的：接需缓触进凝。作一用步的的产研生究是因。为目缓前凝，剂所吸提附在出水的化缓物凝表剂面上的主 要机理有：
F40
5. 油井水泥消泡剂
许多油井水泥外加剂在配制过程中可能引起气泡， 水泥浆的过渡起泡可造成严重的后果。能够在泡沫表面 扩散形成不稳定膜，从而起到消泡作用的外加剂材料可 称作消泡剂。
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5.1 油井水泥消泡剂的作用机理
通常认为作为消泡剂的材料，在消泡过程中的主要原理为：
消泡剂的分子结构通常带有支链并且烃链较短， 使消泡剂在气－液界面上形成的双吸附层强度差， 有利于消泡；
4.2 油井水泥分散剂的主要类型
磺酸盐类
1）密胺磺酸盐类（PMS)；如国产的SM 2）聚萘磺酸盐类 如道威尔公司的：D31L, HALLIB URTON: CFR-2 ,国产的FDN,MF,UNF等， 3）木质素磺酸盐如：HALLIBURTON: CFR-2L, 等， 4）聚苯乙烯磺酸盐 甲醛与M丙ay酮.20（04或其它酮类）缩聚物，如国产的 SXY,USZ，C
3.2 油井水泥降失水剂的主要类型
降失水剂主要有两种类型：特制的超细研磨材料和水溶性聚合物。
特制的超细研磨材料
如：膨润土பைடு நூலகம்石灰石粉、沥青质、热塑性树脂、胶乳等类的 颗粒材料