第四讲 常用固井外加剂及作用机理..
固井外加剂对提高水泥浆抗流出性能的影响
固井外加剂对提高水泥浆抗流出性能的影响引言：在油气井钻探及完井工程中，水泥浆固井是确保井筒完整性和井壁稳定的重要步骤。
然而，由于地层条件、井壁温度等因素的差异，水泥浆固井常常会面临流出问题，影响固井质量和钻井安全。
为解决这一问题，固井外加剂被广泛应用于提高水泥浆的抗流出性能。
本文将从外加剂的分类、作用机理以及实验研究成果等方面，分析固井外加剂对提高水泥浆抗流出性能的影响。
一、外加剂分类及作用机理固井外加剂常分为三类：减水剂、防水剂和增稠剂。
其中，减水剂能降低水泥浆黏度，减少固井液体相中的水分含量，提高水泥浆流变性能；防水剂能形成一层水胶保护膜，减少水分在水泥浆中的流动；增稠剂则起着增加水泥浆黏度的作用。
减水剂是常见的固井外加剂之一，它可以通过吸附水泥颗粒表面，改变水泥颗粒之间的相互作用力，从而改善水泥浆的流变性能。
减水剂分为吸附型减水剂和分散型减水剂两种类型。
吸附型减水剂通过在水泥颗粒表面吸附并改变表面性质，减少颗粒之间的相互吸引力，从而减少黏聚作用，降低水泥浆的黏度。
而分散型减水剂则通过在水泥颗粒之间形成一层电荷云，产生电荷的排斥作用，使颗粒间的黏聚作用减小。
防水剂能在水泥浆表面形成一层水胶保护膜，阻止水分在水泥浆中的自由流动。
这一保护膜可以减少水分的渗透和流失，并在固化过程中起到“水胶结合”的作用，增强固井体的强度和稳定性。
此外，防水剂还能提高水泥浆的黏结力和附着力，减少水泥浆与井壁的分离。
增稠剂能增加水泥浆的黏度，提高其携液能力，从而改善水泥浆的抗流出性能。
增稠剂通常是高分子化合物，其在水泥浆中形成高分子网状结构，阻碍水分的流动。
同时，增稠剂还能与水泥颗粒形成胶束结构，增加水泥浆的内聚力和粘结力，提高固井质量。
二、实验研究成果为研究不同外加剂对水泥浆抗流出性能的影响，许多学者进行了一系列的实验研究。
以下是一些相关研究成果的总结：1. 减水剂对抗流出性能的影响研究结果表明，适量添加减水剂可以显著改善水泥浆的抗流出性能。
常用固井外加剂及作用机理课件
03
固井外加剂的作用机理
增稠剂的作用机理
增稠剂是一种高分子聚合物，能 够增加固井液的粘度和流动性， 提高固井液的悬浮能力和稳定性
。
增稠剂通过吸附在固井液中的颗 粒表面，增加颗粒间的相互作用 力，使固井液在低剪切速率下呈
现较高的粘度。
增稠剂还可以降低固井液的滤失 量，提高固井液的胶结强度和防
漏失性能。
总结词
延长浆液凝结时间
详细描述
缓凝剂的作用是延长浆液的凝结时间。在深井或超深井的固井作业中，由于地层温度较高，水泥浆容 易发生过快凝结，导致无法满足施工要求。通过添加缓凝剂，可以有效地延长水泥浆的凝结时间，保 证固井施工的顺利进行。
抗温抗盐剂应用案例
总结词
提高浆液耐温耐盐性能
详细描述
抗温抗盐剂主要用于提高水泥浆的耐温耐盐性能。在高温度 和高盐度的地层环境中，水泥浆容易受到破坏，导致其强度 下降。通过添加抗温抗盐剂，可以增强水泥浆的稳定性，提 高其耐温耐盐能力，保证固井质量。
缓凝剂
缓凝剂是一种常用的固井外加剂，主要 用于延长钻井液的凝固时间，以便于进
行后续的固井作业。
缓凝剂主要通过加入一定量的有机或无 机缓凝剂来实现延长钻井液凝固时间的 目的。这些缓凝剂可以与钻井液中的钙 离子结合，形成不溶于水的沉淀物，从
而延缓钻井液的凝固时间。
缓凝剂的作用机理主要是通过吸附在钻 井液中的钙离子表面，形成一层沉淀物钻井液的凝固
降失水剂的作用机理
降失水剂是一种表面活性剂，能 够降低固井液与地层岩石间的界 面张力，减少滤失量和保护地层
。
降失水剂通过吸附在地层岩石表 面，形成一层具有一定弹性和渗 透性的薄膜，这层薄膜可以阻止
固井液中的水分向地层渗透。
混凝土外加剂的原理与应用
混凝土外加剂的原理与应用引言混凝土外加剂是在混凝土制备过程中添加的一种材料，能够改变混凝土的性能和特性。
它能够在不改变混凝土基料性质的情况下，改善混凝土的工作性能、提高其强度和耐久性等。
在本文中，我们将探讨混凝土外加剂的原理以及它在实际应用中的重要性。
混凝土外加剂的原理混凝土外加剂通过与混凝土中的水和水泥发生化学反应，改变水化反应过程中的物理和化学性质，从而改变混凝土的性能。
以下是一些常见的混凝土外加剂及其原理：1.减水剂:减水剂是一种常用的混凝土外加剂，它能够降低混凝土中水与水泥的吸附力，从而减少混凝土的流动阻力，提高其流动性能。
减水剂通过改变水-水泥比，使混凝土具有更好的浇筑性和可泵性。
2.增稠剂:增稠剂是一种能够增加混凝土黏度的外加剂。
在某些特殊情况下，需要使用增稠剂来控制混凝土的流动性能，以防止流动过程中的分层和沉降。
3.早强剂:早强剂是一种能够加快混凝土水化反应速率的外加剂。
通过促进水泥的水化反应，早强剂能够使混凝土更快地获得足够的强度，缩短结构施工时间。
混凝土外加剂的应用混凝土外加剂在工程实践中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用情况：1.高性能混凝土制备:使用减水剂和早强剂等外加剂，可以制备出更高性能的混凝土。
这些外加剂能够改善混凝土的强度、耐久性和工作性能，使得混凝土更适合在高强度和耐久性要求较高的工程中使用。
2.防水混凝土:添加防水剂可以使混凝土具有抵抗渗水和湿度变化的能力。
这在地下室、水池和地下管道等需要防水的工程中尤为重要。
3.自密实混凝土:自密实混凝土是一种能够减少混凝土中孔隙空隙的外加剂。
添加自密实剂可以改善混凝土的致密性，防止水分和气体渗透，提高混凝土的耐久性。
4.耐化学腐蚀混凝土:添加抗腐蚀剂可以增加混凝土的耐化学腐蚀性能，使其能够抵抗一些化学腐蚀物质的侵蚀，延长混凝土的使用寿命。
5.节能混凝土:使用节能外加剂可以减少混凝土的能耗，提高能源利用效率。
这对于实现绿色建筑和环保施工具有重要意义。
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨油井水泥外加剂是指在油井水泥浆中添加的一种特殊化学品，用于改善水泥浆的流动性、降低水泥浆的密度、提高水泥浆的抗压强度等作用。
水泥外加剂的作用机理与应用在油田工程中有着重要的意义。
一、水泥外加剂的作用机理：1. 流动性调节：水泥外加剂能够减少水泥浆的黏度，改善其流动性能。
水泥浆与岩石接触时，水泥浆会流失一部分水分，因此加入外加剂可以保持水泥浆的流动性，有利于泥浆在油井中的布料。
2. 密度调节：油井需要使用具有特定密度的水泥浆进行固井作业，以保证井眼的稳定。
水泥外加剂可以调节水泥浆的密度，使其满足工程需要。
3. 抗压强度：水泥外加剂可以显著提高水泥浆的抗压强度，尤其在高温、高压情况下。
外加剂能够改善水泥的晶体结构，增强其抗压性能，提高固井质量。
4. 提高稳定性：水泥浆添加外加剂能够减少水泥与水的分离，提高水泥浆的稳定性。
外加剂可以与水泥进行物理或化学反应，形成一种稳定的结构，防止水泥在固井过程中产生脱粘现象。
二、水泥外加剂的应用：1. 常用外加剂：包括减水剂、密度调节剂、提高抗压剂等。
减水剂能够减少水泥浆的黏度，提高流动性；密度调节剂可以调节水泥浆的密度，满足工程需要；提高抗压剂可以提高水泥浆的抗压强度。
2. 高温高压环境下的应用：在高温高压环境下，水泥浆的固化性能会受到限制。
水泥外加剂在这种情况下具有特殊的意义。
常用的高温高压外加剂包括萘酐树脂、酚醛树脂等，它们可以提高水泥浆的稳定性和抗压强度。
3. 深井固井中的应用：在深井固井过程中，水泥浆需要承受极高的压力，因此需要添加外加剂来提高水泥浆的抗压强度。
常用的外加剂有缓凝剂、聚合物等，它们可以有效地提高水泥浆的抗压性能，保证固井的质量。
4. 粘土胶结水泥外加剂：在含有粘土的地层中进行固井时，常常出现粘土离土现象，导致固井质量下降。
可以添加粘土胶结水泥外加剂来提高水泥浆的胶结性能，防止粘土离土现象的发生。
水泥外加剂在油田工程中起着至关重要的作用，它可以改善水泥浆的流动性、调节密度、提高抗压强度等。
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨油井水泥外加剂是在水泥基础上添加一些化学品，以提高水泥的性能。
它们可以被广泛应用于油井水泥和封堵。
本文将探讨常用的油井水泥外加剂的作用机理以及应用范围。
1. 倍特糖倍特糖是一种聚羧酸缩合物。
它的添加可以加快水泥的凝结反应，从而能够更快地凝固。
它的主要作用是制备速度快，使用方便，且具有良好的相容性。
与传统的凝结剂相比，倍特糖可以改进水泥的性能和加速水泥的反应，杠杆作用既可以在时间上，还可以在速度上实现。
2. 改性高分子改性高分子可以用于改善水泥的性能，例如流动性、抗裂性和耐磨性等。
它们通常是聚丙烯酸酯或聚乙烯酸酯高分子，它们具有优异的高吸水性和粘附性能。
通过将其中的一部分化学结构改变为亲水基团和疏水基团，可以实现水泥和环境的化学反应。
在加入改性高分子后，水泥的流动性和粘度可以得到显著提高，从而可以实现更优异的压实效果。
3. 润滑剂石油灰斑土是石油开采过程中特殊的固体残留物，被认为是最难堵塞的固体颗粒。
在油井水泥过程中，石油灰斑土能够使水泥粉末黏稠地与其他文件粉末混合在一起，从而达到更好的压实效果。
在凝固过程中，石油灰斑土可以形成更大的红铁矿物，从而更好地粘结水泥和其他颗粒。
4. 抗裂剂抗裂剂是一种特殊的化学剂，可以帮助材料抵抗表面损伤，从而减少水泥在向深部钻探时发生的裂纹。
常见抗裂剂如聚酯和聚氨酯涂层中的硼系物质和德氏合金。
这种抗裂剂的作用机制是通过增强水泥和其他材料之间的化学键，从而防止破坏。
总之，油井水泥外加剂在油井水泥和封堵中广泛应用。
这些外加剂的作用机理和应用范围不同，但可以统一改善水泥的性能，使其具有更好的抗裂性、流动性、压实性和耐久性。
这将有助于确保油井的安全和生产效率。
常用混凝土外加剂作用机理及注意事项探讨
常用混凝土外加剂作用机理及注意事项探讨一、常用混凝土外加剂的作用机理1、减水剂水泥粒子对高效减水剂的吸附以及高效减水剂对水泥的分散作用，水泥加水转变成水泥浆后形成一种絮凝状结构。
当减水剂分子被浆体中的水泥粒子吸附，即在其表面形成扩散双电层，成为一个个极性分子或分子团，憎水端吸附于水泥颗粒表面而亲水端朝向水溶液，形成单分子层或多分子层的吸附膜。
这就降低了水的表面张力，释放出絮凝体中被包裹的水分子。
同时，出于表面活性剂的定向吸附，使水泥颗粒朝外一侧带有同种电荷，产生了相斥作用。
其结果使水泥浆体形成一种不稳定的悬浮状态；水泥颗粒表面的润滑作用，减水剂的极性亲水端朝向水溶液，多以氢键形式与水分子缔合，再加上水分子之间的氢键缔合，构成了水泥微粒表面的一层水膜，阻止水泥颗粒间的直接接触，起到润滑作用。
2、引气剂由于它的表面活性，能定向吸附在水-气界面上，而且显著降低水的表面张力，使水溶液易形成众多的新表面（即水在搅拌下易产生气泡）；同时，引气剂分子定向排列在气泡上，形成单分子吸附膜，使液膜坚固而不易破裂。
在溶液中产生气泡后，由于大大扩展了两相的界面，使表面能随之增加，而对任何一个体系来说都有一个自由能自动趋于最小才能保持体系稳定的趋势。
那么要产生稳定气泡必须使气液界面的表面能尽可能低。
3、缓凝剂硅酸盐水泥的早期水化历程分为四个阶段，即：初始反应期，水泥与水混合后立即发生水化反应，C3S生成水化硅酸钙并释放出Ca(OH)2；C3A矿物溶解于水，并迅速与己溶解的石膏反应析出钙矾石，附着在水泥粒子表面形成薄膜包裹层；休止期，由于初始反应期形成的薄膜包裹层阻碍了水泥与水的进一步水化，水泥浆的可塑性基本上保持不变；凝结期，约在水泥加水混合后6小时～8小时，水泥出现凝结现象。
当水泥粒子表面的薄膜包裹层破裂时，则继续水化，从而出现了凝结期；硬化期，凝结期以后，进入硬化期，这时水泥的水化速度缓慢，但仍不断进行，水化物不断填充毛细孔，强度不断提高。
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨随着石油开发水平的不断提高，油井水泥工程在石油工业中的地位日益重要。
油井水泥外加剂作为油井水泥工程的重要组成部分，具有一系列重要的功能和应用。
本文将对常用的油井水泥外加剂的作用机理和应用进行探讨。
常用的油井水泥外加剂主要包括增稠剂、防湿剂、增强剂、减水剂和防渗剂等。
这些外加剂通过改变水泥胶体的物理性质和化学性质，从而改变水泥胶体的流变性能、降低水泥胶体的渗透性和提高水泥胶体的强度。
下面将对这几种常用外加剂的作用机理和应用进行详细讨论。
增稠剂是一种可以增加水泥胶体黏度的外加剂。
它可以增加水泥胶体的内摩擦力，改善水泥胶体的流变性能，在沉降过程中减少水泥颗粒的沉降速度，从而提高水泥的可泵性。
增稠剂常用的主要有甲基纤维素和羰基化聚合物等。
增稠剂广泛应用于深部井和长水平段井的水泥注入作业中，可以提高水泥浆的持续性能和稳定性能，保证井壁固结质量。
防湿剂是一种可降低水泥浆中液体含量的外加剂。
防湿剂可以吸收水泥浆中的超分子水分子，改变水泥浆的胶结水含量，使水泥浆的胶层更加紧密。
防湿剂可以提高水泥浆的初始强度和最终强度，减少水泥浆的净搬运速度和减少水泥浆的净搬运。
增强剂是一种可以增加水泥胶体强度的外加剂。
增强剂可以改变水泥胶体内部的化学成分和微观结构，提高水泥胶体的强度和稳定性。
增强剂常用的主要有硅酸盐胶结材料、硅酸盐颗粒增强剂和胶凝材料等。
增强剂广泛应用于高井深、高温、高压和含盐度高的井中，可以提高水泥胶体的抗渗透性、抗压强度和抗裂性能，提高水泥胶固结质量和井壁固结质量。
防渗剂是一种可以降低水泥胶体渗透性的外加剂。
防渗剂可以改变水泥胶体中的孔隙结构和孔隙连通性，降低水泥胶体的渗透速度和渗透量，从而提高水泥胶固结质量和井壁固结质量。
防渗剂常用的主要有聚合物酯防渗剂和聚合物胶凝材料等。
防渗剂广泛应用于石油工业中的高渗透性油层中，可以降低水泥胶体的渗透性、提高水泥胶体的封堵效果和防止油层水平渗漏的发生。
固井外加剂对提高水泥浆抗结皮性能的影响
固井外加剂对提高水泥浆抗结皮性能的影响水泥固井是油气井中不可或缺的关键环节，而水泥浆抗结皮性能则是评价固井质量的重要指标之一。
固井外加剂是提高水泥浆抗结皮性能的一种有效手段。
本文将探讨固井外加剂对水泥浆抗结皮性能的影响，并分析其相关机理。
1. 外加剂的作用和分类水泥固井外加剂是指在水泥浆中添加的一系列化学物质，其作用是改善水泥浆的流动性、抑制水泥硬化速度、调整水泥浆的性能，并提高固井质量。
根据其功能和化学成分不同，外加剂可以分为分散剂、减水剂、延迟剂等多种类型。
2. 外加剂对水泥浆抗结皮性能的影响2.1 分散剂的作用分散剂是常用的固井外加剂之一，它能够有效地降低水泥浆的黏度，改善流变性能，使水泥颗粒均匀分散，减少结块现象。
适当的分散剂添加可以提高水泥浆的流动性，降低泵压，减少泵送阻力，从而防止结皮发生。
2.2 减水剂的作用减水剂能够显著降低水泥浆的含水量，减少水泥与水的相互作用，使水泥颗粒间的相互作用力减小，从而提高水泥浆的流动性。
减水剂的添加会使水泥浆的含水量减少，表面张力增大，从而减少了水泥浆结皮的风险。
2.3 延迟剂的作用延迟剂是一种通过控制水泥浆的凝结反应时间来改善固井工艺的外加剂。
延迟剂的添加能够有效延缓水泥浆的凝结时间，保证水泥浆能够更好地充满井眼和间隙，减少了结皮的可能性。
此外，延迟剂还可以提高水泥浆的安定性，防止水泥浆在泵送过程中发生陈化现象。
3. 外加剂的机理分析固井外加剂对水泥浆抗结皮性能的影响主要是通过改变水泥浆的流变性和凝胶结构来实现的。
分散剂的添加可以降低水泥浆的黏度，使水泥颗粒更为均匀地分散在水中，降低水泥颗粒的聚集程度，减少结块的发生。
减水剂的作用是通过改善水泥颗粒间的相互作用力，降低水泥浆的含水量，减少水泥浆结皮的可能性。
而延迟剂的加入主要是为了控制水泥浆的凝结反应时间，保证水泥浆充分充满井眼和间隙，同时提高水泥浆的安定性。
4. 外加剂在固井施工中的应用在实际固井施工中，外加剂的选择和控制是非常重要的。
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨
油井水泥外加剂是在油井固井过程中添加到水泥浆中的化学物质。
它们可以改善水泥
浆的性能，提高固井质量，保证油井的安全和可靠性。
常用的油井水泥外加剂包括增稠剂、降粘剂、减水剂、防水剂等。
增稠剂主要作用是增加水泥浆的黏度和稠度，提高其悬浮体系和防沉降能力。
常见的
增稠剂有天然高分子聚合物、人工高分子聚合物等。
增稠剂能够有效地改善水泥浆的稳定
性和抗击流能力，防止浆体流失，提高固井质量。
降粘剂是指在水泥浆中添加的化学物质，能够降低浆体的黏度和粘度，提高流动性。
常见的降粘剂有磨井膏、嗡状降粘剂等。
降粘剂的作用机理是通过改变水泥浆中粒子的相
互作用力，降低浆体的表观黏度，提高流动性。
减水剂是一种能够在水泥浆中减少水分含量的化学物质。
它能够降低水灰比，提高浆
体的流动性和可泵性。
常见的减水剂有有机酸盐类、聚羧酸盐类等。
减水剂的作用机理是
通过表面活性剂的作用降低水泥颗粒之间的吸附力，减少水分的吸附，从而达到减少水灰
比的效果。
防水剂是一种能够改善水泥浆抗水侵蚀性能的化学物质。
它能够在水泥浆中形成一层
保护膜，防止水分渗透。
常见的防水剂有聚合物、硅酸盐等。
防水剂的作用机理是通过改
变水泥浆中水分分子与水泥颗粒之间的相互作用力，阻止水分的渗透和扩散。
常用固井外加剂及作用机理课件
降低失水率
03
加重晶粉可以降低水泥浆的失水率，从而提高水泥浆
的胶结能力。
Hale Waihona Puke 重晶砂高强度01加重晶砂具有很高的强度，可以提高水泥石的抗压强度和抗折
强度。
良好的抗腐蚀性
02
加重晶砂具有良好的抗腐蚀性，可以有效抵抗地下水的侵蚀。
良好的耐磨性
03
加重晶砂具有良好的耐磨性，可以保证固井工具的正常使用。
原理
利用分散剂的分子结构中的亲水基和疏水基 ，将有效成分吸附在分散剂的表面上，并借 助分散剂的解吸附作用，使有效成分均匀地 分散在水中。
悬浮剂
作用
悬浮剂是一种能够提高固井液中固体颗粒的 悬浮能力的外加剂。
原理
利用悬浮剂的分子结构中的亲水基和疏水基 ，将固体颗粒吸附在悬浮剂的表面上，并借 助悬浮剂的解吸附作用，使固体颗粒均匀地
减水剂
作用机理
减水剂是一种表面活性剂，能够减少拌和用水量，提 高混凝土的强度和流动性。
主要种类
包括木质素磺酸盐、萘系减水剂、脂肪族减水剂等。
效果影响因素
减水剂的使用量对效果影响较大，使用过多会导致混 凝土离析和泌水，应控制使用量。
调凝剂
作用机理
调凝剂是一种能够调节混凝土凝结时间、提高早期强度、降低干缩性的外加剂。
重要性及应用
重要性
固井外加剂对提高固井质量、确保井 壁稳定、防止地层水侵蚀等方面具有 重要作用，直接影响油气井的寿命和 开采效果。
应用
固井外加剂广泛应用于石油、天然气 等钻井工程中，以适应不同的地层条 件和开采需求。
国内外研究现状及发展趋势
研究现状
国内外学者针对固井外加剂的研发和应用开展了大量研究，不断探索新的配方 和作用机理，提高外加剂的性能和适应性。
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2
促凝剂
二、促凝剂主要作用机理
（1）同离子效应与盐效应。改变胶凝材料的溶解度，加快水化进程。 （2）生成复盐、络合物或难溶化合物。与水泥胶体矿物发生化学作用， 生成溶度积比相应单盐更小的复盐、络合物或难溶化合物，加快 水化反应进程。 （3）形成结晶中心加速水泥的凝结与硬化。
用于PC-HAD® 体系，中高温降失水 剂
用于PC-RUB® 体系，中低温降失水剂 用于PC-RUB® 体系，中高温降失水剂 用于PC-RUB® 体系，温度普适性降失 水剂 中低温防气窜剂，防止环空气体运移 中高温防气窜剂，防止环空气体运移
PC-GR1
PC-GS1 PC-GS2
CR505L
GASEAL1 GASEAL2
5
分散剂
二、分散剂的主要作用机理
1. 2. 3. 4. 吸附—分散和释放游离水机理 形成扩散双电层 润湿、润滑作用 微气泡润滑作用
四、海上常用分散剂
系统名 称 PC-F41S PC-F41L PC-F44L 曾用名称 CF450S CF401/4L CF401S 密度 g/cm3 1.2 1.2-1.22 1.08-1.10 适用温 度℃ 30-180 0～150 30-120
（3）具有适当结构及组成的阴离子或分子可通过氢键吸附到固体表面 的 O2- 离子上，控制水泥颗粒的水化，推迟 C-S-H 、 Ca(OH)2 的 成核、结晶，从而延缓水泥水化。
（4）无机盐缓凝剂则主要是通过电性作用改变水泥浆的ζ电位，通过同 离子效应、形成复盐、络盐等来阻止水泥水化。
16
缓凝剂
三、 海上常用缓凝剂
系统 名称 PC-H20L PC-H21L PC-H23L PC-H24S PC-H24L PC-H32L PC-H33L 曾用名称 CH21L 209/CH211L/250 CH28/301 CH204S CH218L GH9L CH311L 密度 g/cm3 1.15 1.2 1.2 1.95 1.03 1.05 1.1 适用 温度℃ 0～120 30-120 93-165 40-100 35-93 60-170 105-190 加量 范围% 1.0-3.0 0.1-2.0 1.2-3.0 0.05-1.2 0.3-2.0 0.3-2.5 1.0-5.0 中高温缓凝剂，与PC-G7/8系列 降失水剂配套使用 备 注 中低温缓凝剂，与PC-G3/6系列 降失水剂配套使用
1.02
2.5 2.5
30-150
30-70 60-180
11
5.0-15.0
1.5-3 1.5-3
缓凝剂
一、缓凝剂种类
1. 木质素磺酸盐及其衍生物： 此类缓凝剂主要用于122℃以下条件，其中起缓凝作用的是糖类。 木质素磺酸盐衍生物主要包括铁铬木质素磺酸盐和改性木质素磺酸 盐。 2. 羟基羧酸盐： 主要包括苹果酸、柠檬酸、葡萄糖酸、葡萄糖二酸、葡庚糖酸、酒 石酸及其钠钾钙盐。它们的羟基和羧基官能团起良好的缓凝作用。 3. 糖类化合物： 如蔗糖、棉子糖。通过碱性水解，生成含有α羟基的化合物（HOC-C=O）或糖酸，强烈吸附在C-S-H凝胶上，阻止水泥水化的进 行。 4. 改性淀粉： 天然高分子材料，可在酸、氰化物等条件下水解为葡庚糖酸盐。改 性淀粉有显著的缓凝效果，但对水泥强度有影响。
水泥化验基础
1
促凝剂
一、促凝剂种类
（1）无机盐类：
氯盐：CaCl2、NaCl、NH4CL、FeCl3、AlCl3等 硫酸盐及其它盐：Na2SO4、K2SO4、Na2SiO4等 碱：NaOH、KOH、Al(OH)3等
（2）有机化合物：
主要包括甲酸钙、草酸、三乙醇胺、三乙渣、三聚氰胺甲醛树脂等。
（3）复合促凝早强体系：
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缓凝剂
二、 缓凝剂的主要作用机理
目前对缓凝作用机理有四种基本理论： （1）吸附理论。缓凝剂通过吸附在水泥颗粒表面阻止水泥颗粒与水接 触，达到缓凝目的。 （2）沉积理论。缓凝剂与液相中Ca2+或OH-离子反应，在水泥颗粒表 面形成不溶性非渗透层，延缓水泥水化。
（3）晶核理论。缓凝剂吸附到水泥水化物的微晶核上，阻碍晶体增长。
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加量 范围% 0.8-2.0 1.0-2.0 4.5-5.5 4.0-7.0 3.5-7.0 3.0-9.0 3.0-8.0 2.5-6.0
备 注 纤维素类降失水剂，轻微增加水泥 浆触变性 用于PC-LET® ，干混，降低水泥 浆失水 中低温降失水剂，水混 预交联型中低温降失水剂 抗污染型中低温降失水剂 防冻型中低温降失水剂 多功能降失水剂，降低水泥浆失水 抗盐型多功能降失水剂，兼有分散 作用
4分散剂Biblioteka 一、分散剂种类木质素磺酸盐及衍生物：要包括木质素磺酸钙（钠）、铁铬盐。 环芳基磺酸盐甲醛缩合物：即由煤焦油或其它含芳香族化合物化工副 产物经深加工得到的产品 水溶性密胺树脂：即磺化三聚氰胺甲醛树脂，它是由三聚氰胺、甲醛 和焦亚硫酸钠为原料经加成、磺化、缩合后制成的一种高分子聚合物。 磺化醛酮缩合物：即用甲醛、丙酮和焦亚硫酸钠在一定条件下反应制 得，其成本低、无缓凝、无起泡副作用，可用于高温高压井段的固井。 磺化乙烯基类聚合物及衍生物：主要包括磺化聚苯乙烯或与其它单体， 如马来酸酐、丙烯酸、丙烯酰胺等的共聚物。具有稳定性好、耐高温、 不起泡、不缓凝和减阻效果明显等特点，在盐水浓度从 5%到 37.5% 的水泥浆中有明显的分散减阻效果，但成本高。
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缓凝剂
一、缓凝剂种类
5. 纤维素衍生物： 纤维素是β-葡萄糖甙基组成的高分子，处理后的衍生物可用为高温抗盐缓 凝剂及降失水剂。主要包括CMC、HEC、CMHEC等。作用是吸附在水泥颗 粒上，减慢水渗入水泥颗粒的速度达到缓凝,但有增稠作用。 6. 有机磷酸及其盐： 耐温达 204℃。对水泥组成细微变化不敏感，且有助于降低高密度水泥浆的 粘度。作用机理是磷酸基吸附在水泥颗粒表面延缓水泥浆的水化。 7. 无机化合物： 无机盐和盐，即硼酸、硼酸盐、磷酸、磷酸盐、氢氟酸、氢氟酸盐、铬酸、 铬酸盐； 氯化钠，NaCl浓度大于20%（BWOC）时； 氧化物，即氧化锌和氧化铅。ZnO的缓凝作用是由于Zn(OH)2的溶解度很小， 具有很低的渗透率，沉积到水泥颗粒表面，从而延缓了水泥水化。不同无机 物缓凝机理不同。
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促凝剂
三、海上常用油井水泥促凝剂
系统名称 PC-A90S PC-A90L PC-A91S PC-A93L PC-A94L PC-A95S 曾用名称 CA904/3S CA901L CA931S CA904L/ G209L CA908S CA950S 密度g/cm3 2.15 1.30-1.35 2.1 1.35 1.27 2.5 适用温度℃ 0～50 0～60 0～60 28-110 0～70 20-160 加量范围% 1-6 1-3 <4 1.5-4 0.5-3 2-4 油层专用早强剂 用于PC-HAD® 体系， 提高早期和最终强度 用于表层，缩短稠化时 间，提高早期强度 备 注 用于表层，提高早期强 度和触变性
（4）络合理论。缓凝剂与液相中的Ca2+络合以阻止晶核的形成。 缓凝剂对水泥浆的缓凝作用可包括以上四种机理，也可是其中的 一种、两种或三种。
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缓凝剂
二、 缓凝剂的主要作用机理
缓凝剂的缓凝作用还可从其本身性质、其与水泥相的作用来讨论： （1）有机表面活性剂类缓凝剂可通过吸附、分散、润湿作用，在水泥 水化初期，通过扩散双电层，分散水泥颗粒，并在水泥颗粒表面 形成溶剂化膜，延缓水泥的水化反应速度，起到缓凝的作用。 （ 2 ）含有 -OH 、 -C=O 、 -COO- 、 -SO3 、 -O-CH3 等活性基团的缓凝 剂，可与水泥颗粒表面Ca2+形成难溶化合物，以延缓水泥水化。
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降失水剂
三、海上常用降失水剂
系统名 称 PC-G34S PC-G71S PC-G70L PC-G71L PC-G72L PC-G73L PC-G80L PC-G81L 曾用名称 CG304S CG701S/711 S CG701L CG71L/704L CG729L CG712L CG609L CG608L 密度 g/cm3 1.26 1.8-1.9 1.02-1.04 1.0-1.1 1.02 1.05-1.1 1.08 1.05 适用 温度℃ 40-120 25-120 40-115 40-93 30-120 30-93 30-120 20-180
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加量范 围% 0.2-1.5 0.3-2.0 0.5-3.0
备 注 用于PC-HAD® 体系，降 低流动阻力和触变性
分散水泥浆，降低流动 阻力和触变性
降失水剂
一、降失水剂种类
1. 颗粒材料：膨润土、石灰石粉、沥青质、热塑性树脂、乳胶（粒径 为200~500纳米的聚合和乳液体系）、聚醋酸乙烯酯（使用温度小 于50℃）、丁苯乳胶（苯乙烯-丁二烯）（使用温度达176 ℃）和 聚乙烯醇乳胶、苯乙烯-甲基苯乙烯甲脂、苯乙烯-丁二烯-丙烯酸 乙酯等。 纤维素衍生物：包括羟乙基纤维素（ HEC ）、改性羟乙基纤维素 （HMHEC）、羟丙基纤维素（HPC）、羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC） 等。 木质素改性产物：磺化或磺甲基化木质素与甲醛、多胺反应得到胺 基化产物。 丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物（AM/AA）：AM/AA-Na；丙烯酰胺-乙烯 基咪唑（VI）二元共聚物和丙酰胺-AMPS-咪唑三元共聚物 ；N,N二甲基丙烯酰胺 -AMPS 共聚物（ NNDMA/AMPS ）、 AA/AMPS 共聚物和 CMHEC高温耐盐降失水剂体系；
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降失水剂
二、降失水剂主要作用机理
1. 减少滤饼渗透性，改善水泥滤饼 （1 改善水泥颗粒分布，阻塞滤饼空隙形成致密滤饼以降低失水。 （2 在滤饼和地层交界面形成一层非渗透性膜，如水溶性聚合物 降失水剂可通过高分子链吸附到水泥颗粒表面（离子型聚合 物发生静电吸附；非离子型通过氢键或诱导作用吸附在水化 层上），使水泥颗粒相互发生桥接，形成网状结构，束缚更 多的游离液，达到降失水的目的；线性高分子链的柔顺性， 还使滤饼具有高弹性和粘弹性，并在水泥浆体中形成结构松 散的胶凝聚集态稳定地楔入滤饼，使滤饼更致密。 2. 增大液相粘度 即增大向地层的滤失阻力来降低水泥浆失水，但专靠高分子 聚合物来提高粘度，抑制游离的流动来减小滤失量不是最佳 途径，它会引起水泥浆流动性变差。