油井水泥缓凝剂
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。
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。
缓凝剂新标准
油井水泥外加剂评价方法第一部分缓凝剂SY/T 5504《油井水泥外加剂评价方法》分为八个部分：——第1部分：缓凝剂；——第2部分：降失水剂；——第3部分：减阻剂；——第4部分：促凝剂；——第5部分：防气窜剂；——第6部分：减轻剂；——第7部分：加重剂；——第8部分：充填剂。
本部分为SY/T 5504的第1部分。
本部分代替SY/T 5504—1996《油井水泥缓凝剂评价方法》。
本部分与SY/T 5504—1996相比主要变化如下：——修改了评价方式，由在单剂配制浆中评价改为在配套水泥浆体系中评价（1996年版的4.1.1、4.2.1；本版的4.2.1，5.4.1和5.4.2）；——修改了试验温度，由原单一温度点试验改为:评价时在其系列温度点条件下进行，质检时在代表性温度点条件下进行（1996年版的4.1.2.1和4.2.2.1;本版的3.6,3.7与5.4.3.1）；——修改了”稠化时间可调性”试验内容与判定方法（1996年版的 4.1.2.1、4.2.2.1;本版5.4.3.2）；——删除了产品等级的评定内容与判定规则（1996年版3.4和5.2）；——删除了“168 h抗压强度与48 h强度之比”检验项目（1996年版3.4、4.1.3和4.2.3）；——增加了”稠化线形”检查项目（本版4.2.1和5.4.3.2）；——增加了不同循环温度条件下稠化和抗压强度的试验推荐条件（本版5.4.3.2中的表3）; ——增加了试验仪器及材料要求（本版的5.1）；——增加了质量稳定性试验方法及指标要求（本版4.2.2和5.5）；——增加了可选项目”温度敏感性”和加量敏感系数”的评价内容(本版的 4.2.1,5.4.3.6和5.4.3.7)——增加了材料外观、密度、水溶性、细度、凝固点及水分等理化性能试验方法及要求（本版4.1,5.3和附录A）；——增加了组批及采样方法（本版5.2）。
本部分的附录B为规范性附录，附录A和附录C为资料性附录。
油井水泥高温缓凝剂特性及发展浅析
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。
新型油井水泥高温缓凝剂的研发与评价
254CPCI 中国石油和化工石油工程技术新型油井水泥高温缓凝剂的研发与评价魏继军（中国石油集团长城钻探工程有限公司固井公司 辽宁盘锦 124010）摘 要：本文针对公司高温缓凝剂完全依赖外购，没有高温缓凝剂的核心技术等问题。
为了满足公司发展的需要，在室内进行一系列的试验，自主研发出一种成本适中、环境友好型的高温缓凝剂—GWR-300L。
GWR-300L采用螯合机理可以达到较好的缓凝效果，同时在室内对GWR-300L的性能进行评价。
GWR-300L的抗温能力能够达到150℃，加量与稠化时间基本呈线性关系，缓凝剂的加量对抗压强度影响不大，且对失水也无较大影响。
该缓凝剂与降失水剂GWF-200L配伍性良好等。
同时与目前国内应用的一些缓凝剂进行比较，该缓凝剂已经达到国内先进的水平。
关键词：固井 高温缓凝剂 GWR-300L 稠化时间 抗压强度前言：目前我国的油气资源大部分埋藏在深处，仅有百分之二十七的部分处于较浅处，目前主要的开发方式是深井高温的开发方式，高温深井基础设施也在不断地完善，随着石油工业的迅速发展，超深井和中深井是目前发展的主要方向，国内目前的一些油井水泥缓凝剂用于100℃以上普遍存在着一些缺陷，对于温度的控制相对比较敏感，大部分的缓凝剂过缓凝或者是不够凝结，温度的控制难以掌握，适用的范围一般要控制在40度左右，而大部分的缓凝剂为指数型，在工程中难以控制。
当温度产生变化时，对固井作业安全产生负面影响，水泥石的强度的变化会增大。
深井的高温高压、井段长、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。
所以说经济效益减少候凝时间温油井水泥缓凝剂势在必行。
目前在我国，高温深井技术还不够完善，需要加强此方面的研究。
1 水泥水化及缓凝作用的化学原理影响水泥水化的方面是多种多样的，水泥的水化主要就是指水和矿物质之间发生的微妙的化合反应，也就是水泥硬化和稠化的一个过程，主要可以应用缓凝剂来延迟水泥的硬化，缓凝剂是一种添加剂，目前主要的理论分为以下四个形式; 沉淀理论、吸附理论、络合理论、成核理论。
油井水泥缓凝剂BH作用机理研究
油井水泥缓凝剂BH作用机理研究油井水泥缓凝剂BH作用机理研究摘要：本文通过实验和理论研究，探究了油井水泥缓凝剂BH 的作用机理。
结果表明，BH缓凝剂中的主要活性成分是聚羧酸盐，它能与水泥颗粒表面形成孔隙，在水泥颗粒外面生成一层物理屏障，从而影响水泥与水的反应速度，改变胶结土的性质，成功地实现了油井水泥缓凝效果。
此外，实验还表明了BH缓凝剂能够对油井水泥骨料表面进行修复，提高其抗压强度。
关键词：BH缓凝剂；聚羧酸盐；孔隙；水泥骨料一、引言油井水泥是一种重要的石油工业原材料，它在油井穿越、固井和完井等方面具有重要的作用。
由于油井水泥本身存在过热、过冷、胶凝不良等缺陷，其在使用过程中往往缺少一些辅助剂的加入，缓凝剂是其中一种常用的辅助剂。
目前常用的缓凝剂有G、H、L、D等几种，但大部分缓凝剂对水泥骨料的表面有一定影响，影响混凝土的品质。
BH缓凝剂是一种新型的油井水泥缓凝剂，它的主要成分是聚羧酸盐。
BH缓凝剂具有卓越的缓凝性和控制性能，可以有效地延缓水泥的凝结速度，提高水泥骨料的耐久性，优化水泥混凝土结构，提高油井井筒稳定性和安全性。
因此，本研究旨在探究BH缓凝剂的作用机理，并通过实验验证其效果。
二、实验方法A.实验材料1.水泥。
选用M425 #水泥。
2.缓凝剂。
BH缓凝剂。
B.实验程序1.制备测试块。
将水泥、BH缓凝剂和水混合，搅拌均匀，倒入模具中，制作测试块。
2.测定压缩强度。
试验后，取出测试块，用压力机进行压缩强度测定。
3.分析数据。
分析压缩强度和其他相关数据。
三、实验结果实验结果表明，BH缓凝剂能够有效地控制水泥的凝结速度，降低水泥骨料表面的活性，从而延缓水泥的硬化时间，提高了水泥骨料的耐久性。
同时，实验表明，BH缓凝剂中的聚羧酸盐活性成分能够与水泥颗粒表面形成孔隙，从而在水泥颗粒表面形成一层物理屏障，从而影响水泥与水的反应速度，改变胶结土的性质。
实验结果还表明，BH缓凝剂能够对油井水泥骨料表面进行修复，并提高其抗压强度。
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油井水泥缓凝剂
缓凝剂研究进展
缓凝剂种类很多，常用的主要有：木质素磺酸盐及其衍生物、低分子量纤维素及其衍生物、羟基羧酸（盐）、有机膦酸（盐）、硼酸（盐）、复合物等。
近年来，国内外针对原有缓凝剂存在的缺陷进行了不断改进，也新开发了一些缓凝剂。
从分子量的大小或合成方法的角度可以分为两大类：有机化合物和聚合物。
研究较多的有机物主要是有机膦酸（盐）。
用作缓凝剂的聚合物通常是低聚物，其分子量一般为数千，多通过共聚反应制得，研究较多的聚合物是含有羧基、膦酸基、磺酸基的聚合物。
相对来说，羟基羧酸（盐）、有机膦酸（盐）等有机物类缓凝剂掺量较少，但比较敏感；而聚合物类缓凝剂掺量较大，但掺量与稠化时间线性关系较好。
有机物类缓凝剂
有机膦酸（盐）种类繁多，有不少品种适合用作油井水泥缓凝剂。
国外专利报道。
实例1：将甲撑膦酸衍生物用作超细水泥缓凝剂，使用温度可达116℃以上。
实例2：将甲撑膦酸衍生物和硼砂按（0.025-0.2）:1质量比复配用作高温缓凝剂，甲撑膦酸衍生物选自乙二胺四甲叉膦酸钙、乙二胺四甲叉膦酸钠、乙二胺五甲叉膦酸。
该缓凝剂适用温度121-260℃（BHST），适合长封固段高温深井固井。
实例3：将有机膦酸（盐）和无机磷酸（盐）按一定比例复配用作缓凝剂，此外，也可加入缓凝增强剂以扩大应用温度范围。
一个推荐的缓凝剂组成如下：10-15%的乙二胺四甲叉膦酸钠钙，40-45%的磷酸以及40-50%缓凝增强剂。
该缓凝剂有效使用温度为70-140℃。
国内研究成果。
实例1：合成羟基二胺甲叉膦酸用作高温缓凝剂，使用温度范围50-170℃。
实例2：以一种不饱和胺类化合物与亚磷酸、甲醛反应生成烷撑膦酸盐作为缓凝剂，使用温度范围40-170℃，综合性能优于用二甲胺与亚磷酸、甲醛的合成产物。
聚合物类缓凝剂
聚合物类缓凝剂是近年来国内外研究最多的一类缓凝剂。
由于通过聚合技术可将多种不同的功能性单体结合在一起，而且可以控制分子链的长短、分子量的大小及分布，因此这类缓凝剂可以用分子设计思想来指导其合成，得到综合性能较为理想的缓凝剂。
1）AMPS共聚物
①AMPS/AA二元共聚物。
实例1：共聚物中AMPS摩尔分数为40-60%，分子量小于5,000。
该缓凝剂使用温度可达121℃，掺量为0.3-1.5%BWOC，在66-118℃区间稠化实验规律较好，稠化时间容易调节。
实例2：共聚物中AMPS的摩尔分数达到65-85%时，是一个良好的中低温缓凝剂。
实例3：AMPS/AA共聚物与木质素磺酸盐、硼砂、有机酸等其它缓凝剂复配使用可扩大温度应用范围，如与酒石酸钠复配使用后其使用温度可达260℃。
②AMPS/IA二元共聚物。
实例：共聚物中AMPS与IA的摩尔分数比为73:27。
该缓凝剂缓凝效果明显强于AMPS/AA缓凝剂，无需加入硼砂、有机酸等缓凝增强剂，单独使用温度可达260℃。
③其它含羧基的二元或三元共聚物。
实例：AMPS/MA、AMPS/IA/AA、AMPS/ IA/AM等。
2）其它聚合物
①含磺酸和羧酸基团的聚合物。
实例：苯乙烯磺酸/马来酸酐二元共聚物，该聚合物在有机酸等缓凝增强剂协同作用下，缓凝温度可高达302℃。
②含膦酸和羧酸基团的聚合物。
实例：由“-[CHCOOH-CH2-POOH-CH2-CHCO OH]-”重复结构单元组成的聚合物，分子量为4,000左右，使用温度范围为93-232℃。
③接枝聚合物。
实例1：主链为糖类（包括其水解产物羟基羧酸），推荐山梨（糖）醇、葡糖酸、酒石酸等；侧链为乙烯系共聚物，共聚单体推荐AA、AMPS、乙烯基膦酸等，分子量为1,000-15,000，使用温度达121℃以上。
实例2：主链为缩聚物，推荐丙酮/甲醛/亚硫酸钠缩聚物；侧链为羧酸/磺酸共聚物，羧酸单体推荐AA、IA、MA等，磺酸单体推荐AMPS；使用温度可达177℃。