聚羧酸类外加剂引起油井水泥浆异常胶凝现象分析
外加剂使用中的异常与对策！
外加剂使用中的异常与对策！混凝土外加剂虽然能有效改善混凝土性能，但有时也会产生负面效应，特别是在使用不当时会出现一些异常现象，对此应予以重视，找出原因及解决措施。
以下成因及解决措施供读者参考。
（1）混凝土坍落度损失大成因：外加剂与水泥或其他原材料适应性差；外加剂掺量低；水泥或环境温度高，水化速度快；混凝土配合比使用不当。
解决措施：通知外加剂厂家调整外加剂与水泥的适应性，更换质量不合格原材料；提高外加剂掺量，增加矿物掺合料掺量；调整混凝土配合比。
（2）凝结时间过长成因：缓凝剂用量过大或突然降温未及时调整缓凝剂掺量，生产时没有注意根据气温和缓凝剂情况调整外加剂掺量；水泥质量发生变化；矿物掺合料存在质量问题；搅拌不均或搅拌时间过短，外加剂没有均匀分散。
解决措施：根据天气情况调整外加剂掺量；通知外加剂供应商降低缓凝剂掺量或更换混凝剂品种；更换水泥或矿物掺合料；生产是及时根据气温变化调整混凝土生产配合比。
（3）假凝成因：用硬石膏或工业石膏做调凝剂的水泥遇到含有木钙或糖钙的水泥；外加剂中含有碳酸钠早强剂；三乙醇胺用量超过0.1%；水泥温度过高；早强剂掺量过大。
解决措施：更换水泥或外加剂；控制三乙醇胺的掺量。
（4）离析、泌水成因：混凝土配合比不当，砂率或胶凝材料用量偏低；外加剂掺量过大，坍落度过大；水泥与外加剂适应性变好；缓凝剂中羧酸盐、磷酸盐或糖类过量。
解决措施：调整混凝土配合比，调高砂率或增加胶凝材料用量；更换缓凝剂品种，调整外加剂掺量；在外加剂中复配增稠剂或引气剂等保水组分。
（5）和易性差成因：砂率偏低或胶凝材料用量不足；外加剂掺量低或者减水效果不佳。
解决措施：调整混凝土配合比，提高砂率或增加胶凝材料用量；提高外加剂掺量。
（6）抓底成因：水胶比过低，减水剂掺量过大，水泥用量过大。
解决措施：调整混凝土配合比，增加砂率或提高矿物掺合料用量；掺加引气剂；降低外加剂掺量等。
（7）混凝土泛碱成因：无机盐早强剂、防冻剂掺量过大；早期养护不好，水分蒸发快。
固井外加剂对提高水泥浆抗凝集性能的影响
固井外加剂对提高水泥浆抗凝集性能的影响水泥浆在固定油气井中起着关键的作用，用于填充井壁与套管之间的空隙，以固定套管并防止地层流体泄漏。
然而，在一些特殊情况下，水泥浆可能会发生凝集现象，导致灌注不良或流失。
为了提高水泥浆的抗凝集性能，可以添加一种称为固井外加剂的特殊化学物质。
本文将探讨固井外加剂对水泥浆抗凝结性能的影响及其作用机制。
固井外加剂是一种用于改善水泥浆性能的化学品，其添加可以提高水泥浆的流动性、降低粘度并抑制凝结。
具体而言，固井外加剂的添加可以改变水泥浆中水分分子之间的相互作用力，减少分子间的吸引力，从而增加水泥浆的流动性。
此外，固井外加剂还可与水泥浆中的离子发生化学反应，形成稳定的溶液，进一步抑制水泥浆的凝结。
因此，固井外加剂的添加可以提高水泥浆的稳定性和抗凝集性能。
固井外加剂可以分为不同类型，包括聚合物、异构淀粉和碱性物质等。
这些不同类型的外加剂在不同的条件下起到不同的作用。
例如，聚合物类外加剂可以通过改变水泥浆的流变性质来提高抗凝集性能。
这些聚合物以其高分子量和长链结构，可与水泥颗粒和水分子形成物理交联，从而增加水泥浆的黏度和强度，抑制凝结现象的发生。
此外，聚合物类外加剂还具有一定的粘附性，可以粘附在水泥颗粒表面，形成保护膜，有效阻止水分子与水泥颗粒的相互作用，减少凝结产物的生成。
另一类常见的固井外加剂是异构淀粉。
异构淀粉是一种非溶性聚合物，可以通过吸附在水泥颗粒表面形成一层覆盖层。
这层覆盖层可以阻断水分子的结合，减少水泥浆的流动性，进而提高水泥浆的抗凝集性能。
此外，异构淀粉还能够在水泥浆中形成一种形态复杂的胶体颗粒，通过其特殊形态对水泥浆的颗粒间排斥作用，进一步提高水泥浆的稳定性。
除了聚合物和异构淀粉外，碱性物质也是常用的固井外加剂之一。
碱性物质可以改变水泥浆中的pH值，使其更加碱性。
这种碱性环境可以促使水泥颗粒表面的硅酸盐与碱性物质发生凝胶化反应，形成硅酸盐胶凝体。
这种胶凝体可以填充水泥颗粒之间的间隙，增加水泥浆的黏度和流动性，提高抗凝集性能。
水泥的凝结时间异常因素分析
水泥的凝结时间异常因素分析作者：宁光月来源：《中国科技博览》2013年第16期[摘要]随着我国建筑行业的迅速发展，水泥作为重要的建筑材料之一，越来越多地受到人们的重视，水泥的质量直接影响着建筑所用混凝土的质量，影响着工程的整体质量，因而，加强对水泥质量的检测十分必要，而作为判断水泥性能的指标之一，水泥的凝结时间则影响着水泥质量的检测结果。
在水泥的凝结中，粉煤灰的产量和细度、混凝土外加剂组分、水泥生产过程中的混合材和配料，以及环境的温度湿度等许多因素都会对水泥的凝结时间造成影响，有可能使水泥的凝结时间出现异常。
因此，对一些可能引起水泥凝结时间异常的因素进行分析，通过实验和研究，了解它们对于水泥凝结时间的具体影响，可以有效地控制水泥质量的检测，提高工程检测的准确度，保证工程的质量和施工安全。
本文通过对粉煤灰掺量和细度、混凝土外加剂组分、混合材和配料，以及环境因素对水泥凝结时间影响的实验，理论联系实践，得出了可能引起水泥凝结时间异常的因素对水泥凝结时间的具体影响，并简要阐述了如何提高水泥凝结时间测定的方法，以方便工作人员进行工程检测时对水泥凝结时间的测定有一定程度上的参考，从而更好地安排施工的进度，保障工程的顺利完成。
[关键词]水泥凝结时间标注稠度用水量混凝土外加剂中图分类号：TQ172.13 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2013）16-0108-02水泥的凝结时间是水泥的质量检测中十分重要的性能指标之一，在工程施工前，根据水泥的凝结时间来判定水泥的质量，能很好地检测出水泥是否符合工程的质量要求，从而保证施工的质量和工程的安全。
但是，由于水泥在生产和配制过程中，很多因素都会对水泥的凝结时间造成影响，如粉煤灰的产量、混凝土外加剂等，因而，了解可能会对水泥的凝结时间造成影响的因素及它们对水泥凝结时间的影响，对检测水泥质量有十分重要的意义。
一、粉煤灰掺量和细度对水泥凝结时间的影响随着混凝土在建筑工程中的广泛应用，作为混凝土重要组成部分之一的粉煤灰也受到了人们更多的关注，大掺量粉煤灰和磨细粉煤灰被大量应用在路面施工和结构施工中，而粉煤灰的掺入必然会对混凝土的凝结时间造成影响。
掺聚羧酸盐系外加剂的C45泵送混凝土问题探讨
２ 原 因分 析
针对发生掺 聚羧 酸外加剂的 Ｃ ５混凝 土发生 混凝土粘 性大 、 ４
坍落度损失过 快 、 结 时 间短 的 问题 主要 从 原 萘系 减水 剂 残存 凝 量 、 材料 质 量 、 原 聚羧 酸外 加 剂 用 缓凝 剂 的选择 三个 方 面 进行 分析 。 １ 混 凝土拌合站 、 凝土 泵车 、 ） 混 混凝 土运输 罐车 残存 萘系高 效减水剂对聚羧 酸减水 剂的影响 。 本次混凝 土生产 时 ， 聚羧酸外加 剂配料 提升 系统为全 新 的专
避免单掺 天然 砂含泥量对聚羧酸外 加剂减水 率衰减 较大 ， 试配 论 证 中采用 天 然 砂 与 机 制 人 工 砂 双 掺 ， 率 初 步 选 定 为 ０ ４ 砂 ． ３～
０４ ．６之 间， 粗骨料采用堆场 中粒径为 ５ｍ ～ １５ｍ 的碎石 。 ｍ ３ ． ｍ
ｃ 粉煤灰 、 ． ． 超细矿渣粉等掺合料对 掺聚羧 酸外加 剂 的 Ｃ ５混 ４
・１ ７ ・ ２
掺 聚 羧 酸 盐 系 外 加 剂 的 Ｃ ５泵 送 混 凝 土 问 题 探 讨 ４
李
（． １ 山西升时混凝土有 限公 司 ， 山西 太原
琪 李晓峰
０ ０ ０ ： ２ 山西 省建筑科 学研 究院 ， ３０ １ ． 山西 太原 ００ ０ ） ３０ １
摘
要： 针对实际施 工中掺聚羧酸 外加剂 的 Ｃ Ａ５泵送混凝土发粘 、 坍落 度损失较 快 的问题 ， 结合 我省现 有商 品混 凝土搅 拌站所 用
其质 量 的优 劣可 以直 接影 响到混凝 ９３ ：０开始 ， 施工机械 为一 台拖 式混 凝土泵 和一 台 ４ ４ ｍ汽 车混凝 骨料作为混凝 土的主要成分 ， 土 的施工 和易性 ， 经对混 凝 土公 司堆场 内砂 石骨 料 的调查 检验 ： 土泵 ， ８台 １ 混凝土搅 拌运 输车 。在浇筑 过程 中发 现 Ｃ ５混 ２ｍ ４ ．％ ９５ 泥 ％ 机 凝土在 浇筑 到剪 力墙 及连 梁上 ３ ｉ ， 凝 土坍落 度损 失较 天 然 砂 含 泥 量 为 ６０ ～ ． ％ ， 块 含 量 ２ 左 右 ； 制 人 工 砂 颗 ０ｍ ｎ后 混
固井外加剂对提高水泥浆抗污染性能的影响
固井外加剂对提高水泥浆抗污染性能的影响随着石油工业的快速发展，固井作为重要的油井工艺之一，扮演着防止地下水和油气窜逃的关键角色。
然而，在油井固井过程中，水泥浆往往会受到各种污染物的影响，这些污染物一旦侵蚀水泥浆，可能会导致固井质量下降，甚至危及井下设备的安全。
因此，提高水泥浆的抗污染性能，成为保障油井固井质量和生产安全的重要任务。
固井外加剂是指在水泥浆中加入的用于改善水泥浆性能的化学物质。
采用适当的固井外加剂可以提高水泥浆的粘度、流变性能和抗污染性能，从而增强固井质量和长期可靠性。
本文将重点讨论固井外加剂对提高水泥浆抗污染性能的影响。
首先，固井外加剂可以提高水泥浆的抗污染性能。
固井作业过程中，存在各种可能引入水泥浆的污染物，如泥浆污染、盐水污染、油污染等。
这些污染物的存在会导致水泥浆的流变性能发生变化，降低其粘度和稳定性，使得固井效果不佳。
然而，通过添加适量的固井外加剂，可以改变水泥浆的化学性质和物理性质，使其与污染物发生作用，并形成稳定的附着膜，从而提高水泥浆抗污染性能。
例如，磷酸盐类固井外加剂可以与盐水中的钙、镁离子发生反应，生成稳定的附着膜，阻止盐水渗透入水泥浆体系；聚合物类固井外加剂具有吸附污染物的能力，阻止污染物与水泥浆的接触，保持水泥浆的稳定性。
因此，固井外加剂对提高水泥浆抗污染性能具有重要作用。
其次，固井外加剂可以提高水泥浆的粘度和流变性能。
在固井作业中，水泥浆的粘度和流变性能对于保持固井质量和井壁稳定至关重要。
通过添加适当的固井外加剂，可以改善水泥浆的黏度、减小流失量和增加携带能力，从而实现快速均匀地填充井眼，形成坚固和稳定的固井环。
例如，有机胶黏剂类固井外加剂可以增加水泥浆的粘度和黏附力，固化速度较快，能够有效地封堵井眼边缘的裂缝和孔洞，提高固井质量。
此外，固井外加剂还可以通过改变水泥浆的流变性能，如增加伪塑性和黏弹性，降低水泥浆的沉降速度和水力携带能力，从而增加固井液在水泥井管之间的停留时间，增强水泥与井壁的粘结力，提高固井环的强度和耐久性。
固井外加剂对提高水泥浆抗拉断性能的影响
固井外加剂对提高水泥浆抗拉断性能的影响固井外加剂是一种在油井施工过程中添加到水泥浆中的化学材料。
它的添加可以改善水泥浆的性能，并提高其抗拉断性能。
本文将探讨固井外加剂对水泥浆抗拉断性能的影响，并分析其原因。
首先，固井外加剂在水泥浆中的添加可以增强水泥浆的黏结能力。
水泥浆本身具有较低的粘度，容易流动和渗透。
然而，在油井施工过程中，需要将水泥浆注入到井眼中，并在井壁上形成一个牢固的固井层。
固井外加剂的添加可以增加水泥浆的粘度，使其能够更好地附着在井壁上，并形成坚固的固井层。
这样，在井眼受到外部应力时，固井层能够有效地阻止井筒的裂缝扩展，从而提高水泥浆的抗拉断性能。
其次，固井外加剂的添加可以改善水泥浆的力学性能。
水泥浆在固化后会形成坚固的固井层，但其抗拉强度较低。
而固井外加剂的引入可以增加水泥浆的抗拉强度，使其具备更好的抗拉断性能。
这是因为固井外加剂会与水泥颗粒发生化学反应，形成一种高分子聚合物。
这种聚合物具有良好的弹性和韧性，能够有效地提高水泥浆的抗拉强度和抗断裂能力。
此外，固井外加剂的添加还可以调节水泥浆的温度敏感性。
油井施工过程中，井下环境的温度会不断变化，而水泥浆的性能在不同温度下可能会有所变化。
固井外加剂的引入可以改善水泥浆的温度敏感性，使其在不同温度下依然保持稳定的性能。
这样，即使在极端温度条件下，水泥浆也能够具备较好的抗拉断性能。
然而，固井外加剂的添加也存在一些潜在的问题。
首先，固井外加剂的选择和添加量需要根据具体情况进行调整。
不同的固井外加剂具有不同的性能特点，在应用过程中需要根据井下环境、井壁条件和施工要求等因素进行合理选择。
同时，过量或不当的添加可能会导致水泥浆的性能下降，甚至引起固井失效的风险。
因此，在使用固井外加剂时，需要进行充分的实验和测试，确保添加量的准确性和合理性。
此外，固井外加剂的添加也需要考虑其对环境和人体健康的影响。
一些固井外加剂可能含有有害物质或对环境造成污染。
因此，在选择和使用固井外加剂时，需要考虑其环境友好性和安全性，避免对环境和人体健康造成不良影响。
聚羧酸类外加剂引起油井水泥浆异常胶凝现象分析
子上 的极性 基 团一 Ｃ Ｍ一通 过配 位键 结 合 ， ａ 另一 端 与一 Ｏ Ｓ一 ０ 键 连接 ， 成 离子 型 的复合 结 ＯＯ Ｃ — ｉ 一 形
构 ． 一
硅 酸根 离子 与金 属离子 作用 形成 不稳定 的 中间态 ， 当溶 液 中有 氢氧 化物 晶核生 成 时 ， 硅酸 根离子 吸 附 到形成 的 晶核上［ ． ｅ ｏ ｎ 等研究 表 明 ： ９ Ｒ ｇ ｕ ｄＭ 在油 井水 泥水 化过程 中 ， 硅酸三 钙 与铝酸 三钙 之 间相互 作 用 形成 硅铝 酸盐水 化产 物 ， 过溶 液扩 散到 铝酸 三钙表 面形成 硅 酸根离 子＿ 通 ｌ ． 通 过聚 羧酸类 外加 剂油 井水 泥浆 稠化实 验 ， 现水 泥浆 中偶 尔 出现 异常胶 凝现 象 ， 现为 一部分 水泥 发 表 浆 形成 胶冻 状缠绕 在搅 拌桨 轴部 （ 包心 内部 ） 凝 固后与 未胶凝 的外 圈油井 水 泥明显 分层． ， 由于 固井作 业时 水 泥通 道宽 度为 ３ ｍ， ～５ｃ 出现异 常胶凝 可 堵塞 通 道 ， 引起 固井作 业 失 败． 常胶 凝 现象 在偶 尔 批 次油 井 异 水 泥实 验 中出现 ， 复现 性差 ， 油井水 泥浆 中成 分变化 是造 成该 现象 的主要 因素 ， 有关 研究较 少． 据红 外光 根
大
庆
石
油
学
院
学
报
第３ ５卷
Ｖｏ ．３ １ ５
第 ５期 ２ １ ０ １年 １ Ｏ月
Ｎｏ ．５ Ｏｃ ． ２ １ ｔ ０１
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＱＩ ＮＧ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＮＳＴＩ Ｉ ＴＵＴＥ
聚 羧 酸 类 外 加 剂 引 起 油 井 水 泥 浆 异 常胶 凝 现 象分 析
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。
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（２）烘干的物质经切片、粗磨、细磨以及双面镜面抛光，制成厚度为１ｍｍ 的光谱测试用样品． １．４ 步 骤
图 １ 油 井 水 泥 浆 样 品 红 外 光 谱 图
表１ Ｘ 线荧光光谱检测结果
％
检测项目
ＰＣＭ
ＤＨＴＲ
ｗ（ＣａＯ）ｗ（ＳｉＯ２）ｗ（Ａｌ２Ｏ３）ｗ（Ｆｅ２Ｏ３）ｗ（ＭｇＯ）ｗ（合 计 ） ｗ（ＣａＯ）ｗ（ＳｉＯ２）ｗ（Ａｌ２Ｏ３）ｗ（Ｆｅ２Ｏ３）ｗ（ＭｇＯ）ｗ（合 计 ）
包心内部
３２．７０ ３０．５３ ４．６５ ２．７６ ２．９４ ７３．４９ ３２．８８ ２７．８５ ４．６５ ２．７５ ２．９５ ７１．０８
（３）扫 描 电 镜 和 电 子 能 谱 分 析 ．对 样 品 进 行 制 备 抛 光 ，置 于 扫 描 电 镜 观 察 ，并 使 用 电 子 能 谱 分 析 仪 进 行 测 量 ，获 得 样 品 电 子 能 谱 图 ．
２ 结果讨论
２．１ 红 外 光 谱 分 析 采用红外光谱仪分别扫描混合 ＰＣＭ 和 ＤＨＴＲ 的 油 井 水 泥 样 品，样 品 包 心 内、外 部 的 红 外 光 谱 图 见
在油井水泥水化过程中，硅酸二钙的生长一般与硫铝酸钙紧靠在一起或被硫铝酸钙包围起来 ；在硫铝 酸钙水化过程中，使硅酸二钙暴露于水中，硅酸二钙水化放出氢氧化钙和水 化 硅 酸 钙，氢 氧 化 钙 与 周 围 的 Ａｌ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ、ＣａＳＯ４ 反应生成三硫型水化硫铝酸钙．在水化硅酸钙 形 成 过 程 中，Ｃａ２＋ 的 一 端 与 聚 羧 酸 分 子上的极性基团—ＣＯＯＭ—通过配位 键 结 合，Ｃａ２＋ 另 一 端 与—Ｏ—Ｓｉ—Ｏ—键 连 接，形 成 离 子 型 的 复 合 结 构 ． ［５－８］
· ７９ ·
大 庆 石 油 学 院 学 报 第 ３５ 卷 ２０１１ 年
１ 实验
１．１ 材 料 聚 羧 酸 减 水 剂 （ＰＣＭ）（相 对 分 子 质 量 为 １５ ４００，固 化 物 质 量 分 数 为 ２７％ ）；聚 羧 酸 缓 凝 剂 （ＤＨＴＲ）（相
摘 要：为分析使用聚羧酸类外加剂调节水泥浆性能时偶尔发生水泥浆异常胶 凝 现 象 的 原 因 ，用 油 井 水 泥 分 别 与 聚 羧酸减水剂（ＰＣＭ）、聚羧酸缓凝剂（ＤＨＴＲ）制备异常胶凝油井水泥浆样品；根据红 外 光 谱 扫 描、Ｘ 线 荧 光 光 谱 扫 描、扫 描 电镜观察及电子能谱图，分析混合后水泥浆中胶凝与未胶凝部分，判断反应过程及 成 分 结 构 变 化．实 验 结 果 表 明：聚 羧 酸 与水化硅酸钙、铝酸三钙发生交联反应，引起油井水泥浆异常 胶 凝；油 井 水 泥 浆 中 硅 和 铝 的 质 量 分 数 升 高 会 加 重 异 常 胶 凝程度．该研究结果对防止油井水泥浆异常胶凝具有参考意义 ．
图 ２ 油 井 水 泥 浆 样 品 扫 描 电 镜 照 片 （放 大 倍 数 １．０×１０５）
取混合 ＰＣＭ 的油井水泥浆样品包心异常凝胶部 分 （见 图 ３（ａ））进 行 电 子 能 谱 分 析，得 到 电 子 能 谱 图 （见 图 ３（ｂ）），其 各 元 素 质 量 分 数 和 原 子 数 量 百 分 比 见 表 ２．
２．３ 扫 描 电 镜 和 电 子 能 谱 分 析 分别对混合 ＤＨＴＲ 和未混合 ＤＨＴＲ 的油井水泥浆样品进行扫描电镜观察，未混合 ＤＨＴＲ 的油井水
泥浆样品中呈现明显的晶体形状（见图２（ａ））；混合 ＤＨＴＲ 的油井水泥浆样品包心内部呈现凝胶形态，不 能 确 定 晶 体 种 类 （见 图 ２（ｂ））．
包心外部
５６．９９ １１．７８ ４．９８ ２．７４ ２．８９ ７６．４９ ５２．４７ １２．１０ ４．９６ ２．７４ ２．８６ ７５．１３
Ｇ 级油井水泥浆 ６０．２１ ２０．５３ ４．９３ ２．７４ ２．９０ ９１．３１ ６０．２１ ２０．５３ ４．９３ ２．７４ ２．９０ ９１．３１
２．２ Ｘ 线荧光光谱分析 采用 Ｘ 线荧光光谱仪分别对混合 ＰＣＭ、混合 ＤＨＴＲ 的油井水泥浆样品及未混合聚羧酸 类 外 加 剂 的
Ｇ 级油井水泥浆样品扫描，检测结果见表１．由表１可知：混合 ＰＣＭ 的样品引起的包心内部钙元素与硅元 素的质量分数比为外部的２２．１％；混 合 ＤＨＴＲ 的 样 品 引 起 的 包 心 内 部 钙 元 素 与 硅 元 素 的 质 量 分 数 比 为 外部的２７．２％，其余元素变化不大．Ｘ 线荧光光谱分析结果与红外光谱分析一致，胶凝部分包含更多的 水 化 硅 酸 化 合 物 ，金 属 氧 化 物 总 质 量 分 数 降 低 ．
德国 Ｂｒｕｋｅｒ公司 ＴＥＮＳＯＲ ２７型傅里叶变换红外光谱仪：分辨率 为 ０．５ｃｍ－１；信 噪 比 为 ３２ ０００∶１； 光谱为７ ５００～４００ｃｍ－１；波数精度优于０．０１ｃｍ－１；标准附件包括 ＫＢｒ压片、ＡＴＲ 全反射（ＺｎＳｅ）、粉末漫 反 射 、３０°镜 面 反 射 ．
荷兰 ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ公司 Ａｘｉｏｓ型波长色散 Ｘ 线荧光光谱仪：最大功率为４ｋＷ；仪器稳定度≤０．０５％； 分析范围为 Ｂ５～Ｕ９２；定量误差≤０．３０％．
日本日立公司 ＳＵ－１５１０型扫描电子显微镜：二次电子分辨率为 ３．０ｎｍ（高真空，３０ｋＶ 时）；背散射 电子分辨率为４．０ｎｍ（低真空，６０Ｐａ，３０ｋＶ 时）；倍率为５．０～３．０×１０５ 倍；加速电压为０．３～３０．０ｋＶ．
英国牛津 ＯＸＦＯＲＤ－ＩＮＣＡ 型能谱分析仪；加速电压为 ２０ｋＶ 时，分 辨 率 为 １．０ｎｍ；加 速 电 压 为 １０ ｋＶ 时，分辨率为２．０ｎｍ；加速电压为５ｋＶ 时，分辨率为３．０ｎｍ；电压为１３０ｅＶ 时达到能谱能量分辨率； 元素检测范围包括 Ｂ～Ｕ 元素． １．３ 样 品 制 备
大庆石油学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＱＩＮＧ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＩＮＳＴＩＴｌ．３５ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ． ２０１１
聚羧酸类外加剂引起油井水泥浆 异常胶凝现象分析
段 晓 岩１，李 士 斌１，姜 晓 超２，陈 晓 华３
（１．东北石油大学 石油工程学院，黑龙江 大庆 １６３３１８； ２．大庆钻探工程公司 钻井工程技术研究院，黑龙江 大 庆 １６３４１３； ３．中国石化华北分公司 工程技术研究院，河南 郑州 ４５０００６ ）
图１．由图１（ａ）可见：波数为３ ５００ｃｍ－１处红外线透过率较低，表现为较宽的吸收峰，为 Ｓｉ—ＯＨ 伸缩振 动 的 吸 收 峰 ；波 数 为 １ ７３３ｃｍ－１处 为 羰 基 吸 收 峰 ；波 数 为 １ ０６４ｃｍ－１、９４４ｃｍ－１和 ４８０ｃｍ－１处 的 ３ 个 较 强 和 较宽的吸收峰为 Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ键伸缩振动和弯曲振动的吸收峰．图 １（ｂ）谱 线 形 态 与 图 １（ａ）类 似，仅 为 含 量 区 别 ，未 发 现 其 他 化 学 键 ．
电子能谱图上光电子强度越高，表明样品中元素质量分数越高．由图３（ｂ）和表 ２ 可知：碳元素和硅元 素 的 质 量 分 数 很 高 ．由 于 碳 元 素 主 要 来 自 于 聚 羧 酸 分 子 ，硅 元 素 主 要 来 自 于 油 井 水 泥 浆 中 已 水 化 的 硅 酸 化 合物，所以可知异常胶凝部分聚集大量聚羧酸分子与水化硅酸化合物 ．
收 稿 日 期 ：２０１１－０４－１３；审 稿 人 ：张 继 成 ；编 辑 ：张 兆 虹 基 金 项 目 ：国 家 “大 型 油 气 田 及 煤 层 气 开 发 ”重 大 专 项 （２００８ＺＸ０５０２１－００２） 作 者 简 介 ：段 晓 岩 （１９８７－ ），女 ，硕 士 生 ，主 要 从 事 石 油 工 作 液 化 学 方 面 的 研 究 ．
对 分 子 质 量 为 ８０ ０００，固 化 物 质 量 分 数 为 ３０％ ）． １．２ 仪 器
美国 ＣＨＡＮＤＬＥＲ８２４０－ＡＵＴＯ 公司高温高压稠化仪：额定温度为３１５ ℃；额定压力为 ２７５ ＭＰａ；加 热功率为５．０ｋＷ；转速为１５０ｒ／ｍｉｎ；输入电压（ＡＣ）为１７０～２３０Ｖ；输入频率为 ５０～６０ Ｈｚ；输入功率为 ７．５ｋＷ．
（１）红外光谱分析．取样品１～２ｍｇ加入２００目 ＫＢｒ粉末２００ｍｇ，在红外灯照射下于玛瑙研钵中研磨 均匀，装入压片模具，制 得 厚 度 约 为 １ ｍｍ 的 压 片，将 压 片 装 入 样 品 架 并 放 入 样 品 窗 口，进 行 红 外 光 谱 扫描．
（２）Ｘ 线荧光光谱分析．将样品 研 磨 至 ３００～４００ 目，加 入 硼 砂 压 成 圆 片，放 入 样 品 架，通 过 Ｘ 线 荧 光 光谱仪测量．
红外光谱吸收峰强度用吸光度 Ａ 和透过率Ｔ 表示，Ａ＝ｌｇ（１／Ｔ）．红外光谱图中，红外线透过率越低， 吸光度越大，样品对红外线的吸收强度越高．由 图 １ 可 知：样 品 包 心 外 部 的 Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ键 质 量 分 数 低 于 包 心内部的．
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第 ５ 期 段 晓 岩 等 ：聚 羧 酸 类 外 加 剂 引 起 油 井 水 泥 浆 异 常 胶 凝 现 象 分 析
关 键 词 ：聚 羧 酸 类 外 加 剂 ；异 常 胶 凝 ；油 井 水 泥 浆 ；铝 元 素 质 量 分 数 中 图 分 类 号 ：ＴＥ２５７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０００－１８９１（２０１１）０５－００７９－０５
０ 引言
聚羧酸类外加剂具有性能优良、质量稳 定 的 优 点，是 新 一 代 油 井 水 泥 外 加 剂 研 究 的 热 点［１－２］．油 井 水 泥 浆 中 矿 物 组 分 与 水 发 生 化 学 反 应 ，水 泥 颗 粒 表 面 的 铝 酸 三 钙 和 三 硫 型 水 化 硫 铝 酸 钙 带 正 电 荷 ，聚 羧 酸 表 现为阴离子形式，吸附在水泥颗粒上；同时，聚羧酸与铝离子通过配位键结合在一起 ． ［３－４］