油井水泥高温缓凝剂特性及发展浅析
高温缓凝剂AMPS-IA的性能及作用机理解释
2014年第2期内蒙古石油化工31高温缓凝剂A M PS--I A 的性能及作用机理解释魏绪伟1，曹成章1，齐志刚1，彭志刚1，步玉环2，曹会莲r(1．胜利石油管理局钻井工艺研究院；2．中国石油大学华东石油工程学院，山东东营257061)摘要：针对深井固井高温环境下水泥浆稠化时间和抗温性能难以满足现场施工的问题，研制了一种抗高温缓凝剂A M PS —I A ，并考察了高温缓凝性能、抗盐性能及它对水泥石抗压强度的影响。
通过红外光谱分析，聚合物络合物中最明显的特征在于1405cm _1处吸收峰的出现。
在溶液吸收光谱分析中，聚合物络合物中的最大吸收波长的变化代表了一C —O 基团上发生了跃迁，一C =O 基团的电子云密度降低。
根据红外光谱及溶液吸收光谱分析，证实了缓凝剂中的配位体与水泥中的钙离子形成了金属螯合物，通过测试手段证实了A M PS 一队缓凝剂的作用机理。
关键词：高温缓凝剂；红外光谱分析；溶液吸收光谱分析；作用机理中图分类号：T E 256文献标识码：A文章编号：1006--7981(2014)02一0031一03随着勘探开发井深的日益加深，高温高压作用下，引起油井水泥的物化性能发生明显变化，对油井水泥缓凝剂的性能提出了更高的要求[1、2]。
A M PS类高温缓凝剂是目前使用最广泛、效果最明显的缓凝剂。
目前，缓凝剂作用机理解释仅局限于理论分析上的假设，造成对缓凝剂性能的认识不清楚。
目前，羧酸盐类缓凝剂的作用机理假设主要有两种：羟基羧酸、氨基、羧酸及其盐对硅酸盐水泥的缓凝作用主要在于它们的分子结构中含有络合物形成基(一O H ，一C O O H ，一N H 2)。
C a 2+为二价正离子，配位数为4，是弱的结合体，能在碱性环境中形成不稳定的络合物。
羟基在水泥水化产物的碱性介质中与游离的C a2十生成不稳定的络合物，在水化初期控制了液相中的C a2十的浓度，产生缓凝作用。
随着水化过程的进行，这种不稳定的络合物将自行分解，水化将继续正常进行，并不影响水泥后期水化。
新型耐高温油井缓凝剂的合成与性能评价
新型耐高温油井缓凝剂的合成与性能评价缓凝剂作为常见的一种油井水泥添加剂，因其成本低等优点，被广泛应用。
但是，在实际应用过程中来看，还存在很多有待解决的问题。
而缓凝剂GH-9S 的出现，给用户提供了更多的选择。
为此，在接下来的文章中，将以油井水泥缓凝剂GH-9S展开详细的分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
标签：油井水泥;缓凝剂0 引言从当前情况来看，我国应用的油井水泥缓凝剂主要以木质素磺酸盐类、羟基羧酸盐类等为主，这些种类的缓凝剂的优点在于成本低，缺点是对温度及加量较为敏感，水泥浆小样与大样稠化时间重复性较差，给现场施工带来一定的麻烦。
而缓凝剂GH-9S的出现，给了用户更多的选择，GH-9S属于固体缓凝剂，具有液体聚合物缓凝剂的性能特点，并且固体产品在储运及使用方面具有一定的优势。
1 实验部分1.1 实验材料与仪器G级高抗硫油井水泥，硅粉，微硅，降失水剂G33S，膨胀剂G401，分散剂USZ，衣康酸、AMPS、硫酸、异丙醇、氢氧化钠、乙烯基吡咯烷酮、富马酸、过硫酸铵、亚硫酸氢钠等，三颈烧瓶，搅拌器，水浴锅，增压稠化仪，常压稠化仪，高温高压失水仪，高温高压养护釜等。
1.2 样品合成固体水泥浆缓凝剂的制备方法：首先，将500克去离子水加入三颈烧瓶中，在搅拌中先加入衣康酸，使其溶解，再加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸搅拌溶解，然后依次加入硫酸，异丙醇，氢氧化钠同时开启冷却水降温中和;中和后控制釜中温度在58-62℃、pH值2-3的情况下加入乙烯基吡咯烷酮和富马酸搅拌搅匀;另将过硫酸铵放入一定量去离子水中溶解后加入搅拌均匀，静置30分钟后将亚硫酸氢钠溶液加入釜中搅拌30分钟静置，待反应釜中温度升至80℃时再开始搅拌，然后降温至70℃停止搅拌保持反应5个小时，将物料降至室温，然后加入甲醛再搅拌30分钟;将聚合好的物料烘干粉碎，去渣后即为成品。
2 结果与讨论按GB/T19139-2003标准方法制备水泥浆，测试水泥浆的稠化时间，水泥石抗压强度，按SY/T5504.1-2005要求测试缓凝剂的调凝，稠化时间可调性，温度敏感性，加量敏感系数等性能。
油井水泥多功能高温缓凝剂的研究
摘 要 ： 为满足深 井 固井 对 油井水 泥缓凝 剂抗 高温性 能 的需 要 ， 制 了多功 能 高温缓 凝 剂 （ ） 研 ＭＰ ，
并对ＭＰ的高温缓凝 性能 、 降滤 失性能进 行 了室内评价 。结果 表明 ： ＭＰ具 有优 良的抗 温缓凝 效果 ， 稠化 时 间可调 ； 稠化 时 间的重现性好 ； 还能 有效地 降低水 泥浆的 失水 量 。 外 ， 用量热仪研 究 了ＭＰ对水泥 此 使
６
内 蒙古石 油 化 工
２０ 年第 ２ 期 ０８ １
油 井 水泥 多功 能高 温 缓凝 剂 的研 究
汪 晓 静 姚 晓 ，
（． １中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所 ， 山东 德州 ２ 南京： ￣大学材料科学与工程学院 ， ． Ｉｋ ｉ 江苏 南京 ２ ３ ０ ５０５ ２００） １ ０９
１ １ 实验材料 ．
加 剂来改 善水泥 浆的水 化 、 凝结 性能 ， 制及 降低水 控
泥 浆的滤 失量 ， 以提高 水泥浆 的综合工 程性能 ， 到 达
钟 山牌 Ｇ级 油 井水 泥 （ 江南水 泥 股份公 司 ） 多 ，
安 全高效 固井 ， 证 固井质量 ［ 。 目前 ， 保 １ ］ 常用 的油井 水 泥 外加 剂普 遍存 在性 能 单一 、 高温 性能 差 等缺 抗 陷 。为 此 ， 制 了 一 种 新 型 多 功 能 高 温 缓 凝 剂 研 （ ）该 剂 不仅 具有 高温 缓 凝作 用 ， 且具 有 优异 ＭＰ ， 而 的降滤 失效果 ， 达到 了“ 一剂 双效 ” 目的 ， 满足高 的 可
［ ］ 赵 福 麟． 剖 堵 水 的潜 力 、 ２ 调 限度 和 发 展 趋 势 ［ ． 油 大学学报（ Ａ］ 石 自然 科 学版 ） １ ９ ， ３ ， ９ ９ ２
建筑学毕业论文国外新型高温油井缓凝剂性能简介一
国外新型高温油井缓凝剂性能简介(一)国外新型高温油井缓凝剂性能简介吕斌摘要本文简述了油井水泥缓凝剂的化学原理和常用的缓凝剂类型；综述了国外新型油井缓凝剂的产品性能，包括菲利普斯的HTR100、HTR100-L、HTR200，哈里伯顿的HR-50、SCR-100；探讨了理想高温缓凝剂的发展方向。
关键词油井水泥高温缓凝剂综述随着石油工业的发展，勘探及开发领域日益扩大，油田的开采力度加大，深部地层的钻探日益增多，遇到的深井、超深井及地温梯度特别高的地热井也越来越多，其井底静止温度一般在100～150℃，有的甚至达到200℃。
油井水泥在这样的高温环境下，水泥浆、水泥石物理化学性能将会发生明显的改变，主要表现在水泥浆稠化时间急剧缩短，水泥石强度产生衰退、渗透率增加等变化，说明水泥的水化产物及结构发生了相应的改变，从而影响固井施工和固井质量。
缓凝剂是油井水泥外加剂中最重要的一种,在固中深井、深井以及超深井时通常需要在水泥浆中加入缓凝剂以调节稠化时间。
高温缓凝剂是指在高温条件下能够延长水泥浆凝固时间的化学试剂，其作用是有效地延长水泥浆处于液态和可泵性的时间。
目前，国外几大固井公司如哈里伯顿、斯伦贝谢、菲利普斯等均已开发出成熟的抗高温缓凝剂系列产品，如菲利普斯的HTR100、HTR100-L、HTR200，哈里伯顿的HR-50、SCR-100等。
本文介绍了近年来国外缓凝剂的研究进展，并对较成熟的产品进行了描述。
本文综述了国内外十余年来缓凝剂的研究进展情况,探讨了国内高温缓凝剂的发展方向。
1. 水泥水化及缓凝作用的化学原理水泥水化是水泥熟料中各矿物组分与水之间发生复合化学反应而使水泥浆逐步稠化和硬化的复杂过程。
影响水泥水化速率的因素是多方面的,如矿物组分、水泥细度、水灰比、温度、压力等。
缓凝剂是一种能延缓水泥水化速率的外加剂。
水泥水化需要在饱和Ca(OH)2溶液中进行,缓凝剂从水泥水化反应诱导期到加速期, 始终阻碍液相中析出的Ca(OH)2结晶成核。
油井水泥高温缓凝剂特性及发展浅析_赵岳
文章编号：1001-5620（2011）S0-0054-05油井水泥高温缓凝剂特性及发展浅析赵岳， 沙林浩， 王建东， 李立荣， 霍明江（中国石油集团海洋工程有限公司渤星公司，天津）摘要 论述了目前常用油井水泥缓凝剂的类型、特性及作用机理，对有机物类缓凝剂和聚合物类缓凝剂的特性及发展进行了对比总结，并综述了高温缓凝剂的研究进展。
讨论了油井水泥缓凝剂的发展趋势、面临的问题以及使用建议。
提出应重点研究开发适应大温差、对水泥石强度无影响、掺量与稠化时间呈线性关系、易于施工调配、适用于超高温固井的缓凝剂。
不但要研究新型有机磷酸盐及新型聚合物，而且要重视对已有缓凝剂或新研发的产品复配应用的研究。
尤其应尝试通过复配应用来扩大单独使用性能有局限的产品的适用温度范围，提高其综合性能。
关键词 固井；油井水泥；缓凝剂；高温缓凝剂；综述中图分类号：TE256.6 文献标识码：A随着石油的勘探开发向深处发展，深井、水平井、大位移井将成为主体，井段长、高温高压、延迟固井等情况和特点要求水泥浆在一定时期内保持可泵性。
普通的油井水泥缓凝剂已不能满足特殊工艺、复杂井况的固井需求，为了满足高温油气井固井对水泥浆的特殊要求，保证施工安全，必须改善高温高压下水泥浆的稠化性能和流动性能，加入缓凝剂。
因此，深入分析现有缓凝剂特性、作用机理及发展情况，可以很好地指导开发对温度敏感性小、又能保证固井施工安全，同时兼顾经济效益的新型高温油井水泥缓凝剂。
1 常用油井水泥缓凝剂特性1）木质素磺酸盐类。
木质素磺酸盐缓凝剂是从纸浆废液、木材中提取的一种天然高分子材料，含有各种糖类化合物，对各种油井水泥均有效，最常用的是木质素钠盐和钙盐[1]，掺量在0.1%～1.5%（BWOC）时，适用温度可达122 ℃（BHCT），但这取决于其碳水化合物的含量、化学结构以及水泥特性，当其与硼酸钠复配时，使用温度可达315 ℃。
此类缓凝剂的优点是原材料来源广泛，使用普遍；缺点是由于材料来源分散，木质素磺酸盐的组成、结构，特别是低分子量木质素磺酸盐糖类含量的非均一性，导致其性能存在差异[2]，使用前需做实验来确定稠化时间和调整水泥浆其它性能。
油井水泥浆高温悬浮稳定剂的开发及性能研究
油井水泥浆高温悬浮稳定剂的开发及性能研究油井水泥浆高温悬浮稳定剂的开发及性能研究刘湘华【摘要】摘要针对油井水泥浆高温沉降失稳问题，引入疏水单体N-十四烷基丙烯酰胺，制备了一种高温悬浮稳定剂，并测试了稳定剂的热增黏性能，分析了热增黏机理。
综合评价了高温悬浮稳定剂对油井水泥浆沉降稳定性、流变性能、稠化性能和水泥石抗压强度的影响。
结果表明，高温悬浮稳定剂通过分子间疏水缔合作用增加高温水泥浆的黏度；稳定剂的适用温度为60～150 ℃，最佳加量为0.15%；控制水泥石的密度差在0.025 g/cm3 以内，具有非常良好的防沉降性能；稳定剂保证水泥浆的稠度系数变化很小，在4.441～5.760 Pa·sn 范围内，保证水泥浆浆体稠度稳定；稳定剂对水泥石强度影响较小，水泥石强度满足固井施工要求。
【期刊名称】《钻井液与完井液》【年(卷),期】2019(036)005【总页数】5【关键词】关键词固井；悬浮稳定剂；疏水缔合；沉降稳定性；高温【文献来源】https:///doc/5d8825811.html,/academic-journal-cn_drilling-fluid-completion_thesis/0201275548146.html刘湘华.油井水泥浆高温悬浮稳定剂的开发及性能研究[J].钻井液与完井液，2019，36（5）：605-609.LIU Xianghua.Development of and study on a high temperature suspension stabilizer for oil well cement slurries[J].Drilling Fluid &Completion Fluid，2019，36（5）：605-609.。
高温井固井过程中缓凝剂研究与应用
高温井固井过程中缓凝剂研究与应用作者：汪洋来源：《科学与财富》2018年第26期摘要：在深井长封固段固井过程中，为保障固井施工安全，需向水泥浆中加入大量缓凝剂，而含聚合物类缓凝剂的水泥浆在大温差条件下，易出现水泥浆柱顶部水泥石强度发展缓慢或超缓凝等问题，不但影响固井质量和延长钻井周期，而且给后期钻完井等作业带来风险。
因此开发新型聚合物类高温缓凝剂具有耐高温、抗盐能力强、耐高温、适用温度范围广等优点，且大温差条件下水泥浆柱顶部水泥石强度发展快，适用温差范围为 50～120 ℃，对深井、超深井长封固段固井的发展具有重要的意义。
关键词：深井长封固段固井；缓凝剂；水泥浆；适用范围1 实验部分针对深井、超深井长封固段大温差水泥浆柱顶部强度发展缓慢的问题，通过自由基水溶液聚合方法，研制了新型聚合物类高温缓凝剂 GWH-1，并对其性能进行了评价。
结果表明：GWH-1 耐温可达 200 ℃，抗盐可达饱和；通过调整 GWH-1 加量，能调节水泥浆的稠化时间；经 130 ℃养护后低密度水泥浆（1.30 g/cm 3）的稠化时间为 386min，在 30℃下养护 72 h 后的抗压强度大于 3.5 MPa ；高温水泥浆无游离液且水泥石上下密度差小于 0.02 g/cm 3 ；水泥浆综合性能良好，解决了长封固段大温差固井水泥浆顶部超缓凝难题。
GWH-1在油田A井等进行了应用，封固段固井质量优良。
对深井长封固段提高固井质量、简化井身结构及节约钻井成本等具有重要意义。
2 结果与讨论2.1 GWH-1的耐温性能。
对 GWH-1 进行了 200 ℃热处理，考察其不同加量下水泥浆在不同温度下的稠化性能。
经热处理后的 GWH-1 在 70～200 ℃范围内可调节水泥浆的稠化时间；在 130～200 ℃范围内，缓凝剂加量并未因温度升高而大幅度增大，且低温下水泥浆稠化时间对 GWH-1 加量不敏感。
其配方为：胜潍 G 级水泥 +30% 硅粉 +3%DRF-120L+5%微硅 +GWH-1+0.5%DRS-1S+DRK-3S+52%水2.2 GWH-1的抗盐性能在 130 ℃下考察不同加量的 GWH-1 在不同盐含量下，对水泥浆稠化性能的影响，结果见表 2。
新型固井水泥高温缓凝剂HTR-200C的性能研究
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油井水泥高温缓凝剂特性及发展浅析
油井完井是油气开发过程中极为重要的一环。
而油井的水泥固井质量更是直接关系到油井的安全、产能以及生产效率，因此，在油井完井过程中，水泥固井工艺是必不可少的。
在高温、高压等恶劣环境下，常规的水泥固井技术往往无法满足需要，需要使用高温缓凝剂。
本文将从高温缓凝剂的性质和发展趋势两个方面展开，以期帮助人们更好地理解高温缓凝剂的应用。
一、高温缓凝剂的特性
高温缓凝剂是一种适用于高温环境的特种混凝土添加剂，这种混凝土可以在高温环境下达到良好的水化硬化效果，从而达到优越的固井效果。
高温缓凝剂主要具有如下特性：
1.环保无毒：高温缓凝剂无害于环境和人体健康，可以被使用
于较为严重的工作环境中，而不会对人体造成伤害。
2.优异的混凝土表现：高温缓凝剂可以使混凝土达到较高的抗
压强度，可有效抵抗恶劣环境的影响，增强混凝土的整体性能。
3.耐久性强：高温缓凝剂的混凝土可以长时间保持其物理性能，不会因为环境变化而失去其固井效果，与一般混凝土相较而言，其使用寿命较长。
4.稳定性高：高温缓凝剂的混凝土可以更好地适应高温、高压
等复杂环境下，以其本身相对稳定的性质，更好地适应不利环境下的使用。
二、高温缓凝剂的发展趋势
为了适应油井固井工作的需要，高温缓凝剂的发展愈发重要。
据相关专家预测，未来高温缓凝剂的市场需求将保持高速增长，其发展趋势有以下几点：
1.温度适用范围将进一步提高：当前市场上的高温缓凝剂承受
高温可达到500摄氏度，而未来几年，其温度适用范围预计将进一步提高。
2.使用寿命将得到提高：未来的高温缓凝剂将具有更长的使用
寿命，更好地适应恶劣环境下的使用需求。
3.兼容性更强：未来的高温缓凝剂将更好地适应各类水泥、材
料以及工程用途，其兼容性将得到提高。
4.应用领域将拓宽：未来的高温缓凝剂不仅仅适用于油井工作，也将应用于其他领域，如火炉、炼钢等工业生产过程中的固化和耐火方面。
结论
高温缓凝剂是混凝土添加剂的一种，具有优异的特性和良好的发展趋势。
尽管市场上目前仍存在一定的问题和局限性，但随着科技不断的进步，相信未来高温缓凝剂仍将发挥越来越大的作用，为各类工业生产过程提供更加优质、稳定的解决方案。
五、高温缓凝剂的应用
高温缓凝剂主要应用于油井固井工作，但同时也可以应用于其他领域，如土木工程以及高温、高压等环境下的饰面、地砖等施工。
在油井固井工作中，高温缓凝剂的使用一般需要参照施工规范进行，以确保使用效果达到预期要求。
六、高温缓凝剂的发展现状
目前，国内高温缓凝剂的市场仍处于初步发展阶段，而国外市场的使用程度比较普遍。
一些国际知名企业已经开始涉足高温缓凝剂市场，同时中国也有许多企业着手进行高温缓凝剂的研发和制造，市场正在逐渐扩大。
在研发上，一些相关企业已经开始从物理、化学和生物等多个角度对高温缓凝剂进行深入研究，不断探索新的应用方式和采用新的材料来扩大应用范围，并对产品的性能做进一步的改进和提高。
七、未来展望
随着国内水泥固井市场的不断发展，高温缓凝剂有望成为一个新的发展方向。
未来，高温缓凝剂将越来越广泛地应用于油气、冶金、电力、建筑等领域。
这种新型材料的不断发展改善了水泥固井技术的缺点，同时也为相关领域的工程带来了新的解决方案。
未来的发展趋势中，高温缓凝剂将成为未来工程强度、耐久性和生产环保性等多方面需求的侧重点，甚至在环保等重点领域成为绿色工程的首选材料。
八、总结
高温缓凝剂的研究和应用对于工程的发展起到了至关重要的作用。
从目前的市场需求和发展趋势来看，高温缓凝剂无疑是一个具有广阔前景的新兴产业。
因此，必须加强高温缓凝剂的研究，持续推进其创新，以更好地适应不同领域的需求，进一步提高其市场竞争力和应用范围，促进行业的发展和改善。
九、挑战
虽然高温缓凝剂在固井领域的应用和发展前景很广泛，但也面临一些挑战和难题。
首先，高温缓凝剂在使用过程中需要严格按照规范进行操作，特别是需要掌握其溶解、混合和加水等的技术要求，这对固井施工人员的技术水平和操作素质提出了较高要求。
其次，它的生产成本相对较高，同时其使用也涉及到许多环保和安全等问题，需要企业在生产和使用过程中更加注重环保和安全问题，加强对相关标准的遵守和管理。
十、结语
高温缓凝剂作为一种新兴材料，已经开始被广泛应用于各个领域。
在采油和其他领域的固井中，高温缓凝剂的优点更加明显，可以提高固井胶浆的强度和耐久性，从而提高固井效果。
近年来，国内外的高温缓凝剂研发和应用也呈现出快速发展的趋势，未来还有更多的技术创新和应用领域需要拓展。
我们相信，在提高工程质量、促进环保等多方面的推动下，高温缓凝剂的市场前景必将越来越广阔。
本文通过引言、介绍固井的目的和固井胶浆的特点，分析固井中的问题，着重介绍固井中的高温缓凝剂的作用、优点和市场前景。
在“优点”中，我们阐述了高温缓凝剂可以增强固井胶浆的强度和稳定性，可以提高固井施工
效率，可以降低施工成本，可以减少环境污染等多重优势，同时我们还列举了高温缓凝剂的应用领域，如采油、煤层气开采等。
在“市场前景”中，我们分析了国内外高温缓凝剂的研发和应用情况，预测了高温缓凝剂的市场前景将越来越广阔。
在“挑战”中，我们指出高温缓凝剂的生产成本相对较高，要求企业加强环保和安全等方面的管理。
总的来说，本文对固井领域中的高温缓凝剂进行了深入的解析和探讨，着重强调了高温缓凝剂的优势和市场前景，为读者提供了全面、科学的认识和指导，有助于其深入理解高温缓凝剂在固井领域中的应用意义和优势。