常用固井外加劑以及作用機理

1、關(guān)于常用固井外加劑及作用機理1第一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月促凝劑一、促凝劑種類（1）無機鹽類：氯鹽：CaCl2、NaCl、NH4CL、FeCl3、AlCl3等硫酸鹽及其它鹽：Na2SO4、K2SO4、Na2SiO4等堿：NaOH、KOH、Al(OH)3等（2）有機化合物：主要包括甲酸鈣、草酸、三乙醇胺、三乙渣、三聚氰胺甲醛樹脂等。 （3）復合促凝早強體系：如CaCl2+Na2SO4、CaSO4+NaNO2+三乙醇胺、三乙醇胺+NaCl、三異丙醇胺+亞硝酸鈉、 Na2SO4 +NaNO2、甲酸鈣+NaNO2等。 第二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月促凝劑二、促凝劑主要

2、作用機理 （1）同離子效應與鹽效應。改變膠凝材料的溶解度，加快水化進程。（2）生成復鹽、絡合物或難溶化合物。與水泥膠體礦物發(fā)生化學作用，生成溶度積比相應單鹽更小的復鹽、絡合物或難溶化合物，加快水化反應進程。（3）形成結(jié)晶中心加速水泥的凝結(jié)與硬化。第三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月4促凝劑三、海上常用油井水泥促凝劑 系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-A90SCA904/3S2.150501-6用于表層，提高早期強度和觸變性PC-A90LCA901L1.30-1.350601-3PC-A91SCA931S2.10604用于表層，縮短稠化時間，提高早期強度PC-

3、A93LCA904L/G209L1.3528-1101.5-4PC-A94LCA908S1.270700.5-3油層專用早強劑PC-A95SCA950S2.520-1602-4用于PC-HAD 體系，提高早期和最終強度第四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月5分散劑一、分散劑種類木質(zhì)素磺酸鹽及衍生物：要包括木質(zhì)素磺酸鈣（鈉）、鐵鉻鹽。 環(huán)芳基磺酸鹽甲醛縮合物：即由煤焦油或其它含芳香族化合物化工副產(chǎn)物經(jīng)深加工得到的產(chǎn)品 水溶性密胺樹脂：即磺化三聚氰胺甲醛樹脂，它是由三聚氰胺、甲醛和焦亞硫酸鈉為原料經(jīng)加成、磺化、縮合后制成的一種高分子聚合物。 磺化醛酮縮合物：即用甲醛、丙酮和焦亞硫酸鈉在一定

4、條件下反應制得，其成本低、無緩凝、無起泡副作用，可用于高溫高壓井段的固井。磺化乙烯基類聚合物及衍生物：主要包括磺化聚苯乙烯或與其它單體，如馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酰胺等的共聚物。具有穩(wěn)定性好、耐高溫、不起泡、不緩凝和減阻效果明顯等特點，在鹽水濃度從5%到37.5%的水泥漿中有明顯的分散減阻效果，但成本高。 第五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6分散劑二、分散劑的主要作用機理 吸附分散和釋放游離水機理形成擴散雙電層 潤濕、潤滑作用微氣泡潤滑作用 四、海上常用分散劑系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-F41SCF450S1.230-1800.2-1.5用于PC-HA

5、D 體系，降低流動阻力和觸變性PC-F41LCF401/4L1.2-1.2201500.3-2.0PC-F44LCF401S1.08-1.1030-1200.5-3.0分散水泥漿，降低流動阻力和觸變性第六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月7降失水劑 一、降失水劑種類 顆粒材料：膨潤土、石灰石粉、瀝青質(zhì)、熱塑性樹脂、乳膠（粒徑為200500納米的聚合和乳液體系）、聚醋酸乙烯酯（使用溫度小于50）、丁苯乳膠（苯乙烯-丁二烯）（使用溫度達176 ）和聚乙烯醇乳膠、苯乙烯-甲基苯乙烯甲脂、苯乙烯-丁二烯-丙烯酸乙酯等。 纖維素衍生物：包括羥乙基纖維素（HEC）、改性羥乙基纖維素（HMHEC）、

6、羥丙基纖維素（HPC）、羧甲基羥乙基纖維素（CMHEC）等。木質(zhì)素改性產(chǎn)物：磺化或磺甲基化木質(zhì)素與甲醛、多胺反應得到胺基化產(chǎn)物。 丙烯酰胺-丙烯酸鈉共聚物（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高溫耐鹽降失水劑體系；第七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月8降失水劑 一、降失水劑種類 乙烯基吡咯烷酮類共聚物：乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺三嵌段共聚物（AM-VP-AM）；AMPS-VP-AM-AA四元共聚物 ?；腔揭蚁╊惞簿垠w系

7、 ：磺化苯乙烯/馬來酸酐共聚物和磺化芳烴聚合物的混合體系；苯乙烯/AMPS共聚物（ST/AMPS）。 聚乙烯多胺類降失水劑體系：聚乙烯多胺（或亞胺）與磺化苯乙烯反應的產(chǎn)物；聚胺低溫降失水劑。第八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月9降失水劑 二、降失水劑主要作用機理 減少濾餅滲透性，改善水泥濾餅 （1 改善水泥顆粒分布，阻塞濾餅空隙形成致密濾餅以降低失水。 （2 在濾餅和地層交界面形成一層非滲透性膜，如水溶性聚合物降失水劑可通過高分子鏈吸附到水泥顆粒表面（離子型聚合物發(fā)生靜電吸附；非離子型通過氫鍵或誘導作用吸附在水化層上），使水泥顆粒相互發(fā)生橋接，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，束縛更多的游離液，達到降失

8、水的目的；線性高分子鏈的柔順性，還使濾餅具有高彈性和粘彈性，并在水泥漿體中形成結(jié)構(gòu)松散的膠凝聚集態(tài)穩(wěn)定地楔入濾餅，使濾餅更致密。增大液相粘度 即增大向地層的濾失阻力來降低水泥漿失水，但?？扛叻肿泳酆衔飦硖岣哒扯?，抑制游離的流動來減小濾失量不是最佳途徑，它會引起水泥漿流動性變差。第九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月10降失水劑 三、海上常用降失水劑 系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-G34SCG304S1.2640-1200.8-2.0纖維素類降失水劑，輕微增加水泥漿觸變性PC-G71SCG701S/711S1.8-1.925-1201.0-2.0用于PC-L

9、ET ，干混，降低水泥漿失水PC-G70LCG701L1.02-1.0440-1154.5-5.5中低溫降失水劑，水混PC-G71LCG71L/704L1.0-1.140-934.0-7.0預交聯(lián)型中低溫降失水劑PC-G72LCG729L1.0230-1203.5-7.0抗污染型中低溫降失水劑PC-G73LCG712L1.05-1.130-933.0-9.0防凍型中低溫降失水劑PC-G80LCG609L1.0830-1203.0-8.0多功能降失水劑，降低水泥漿失水PC-G81LCG608L1.0520-1802.5-6.0抗鹽型多功能降失水劑，兼有分散作用第十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于20

10、22年6月11降失水劑 三、海上常用降失水劑 系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-G82L1.2820-1802.5-6.0抗鹽型多功能溫度普適性降失水劑PC-G50SCG350S2.530-901.5-2.5用于PC-HAD 體系，中低溫降失水劑PC-G51SCG750S1.550-1801.0-2.0用于PC-HAD 體系，中高溫降失水劑PC-GR5PCR168L1.140-1204.0-8.0用于PC-RUB 體系，中低溫降失水劑PC-GR6PCR169L1.1100-1807.0-13.0用于PC-RUB 體系，中高溫降失水劑PC-GR1CR505L1.0230

11、-1505.0-15.0用于PC-RUB 體系，溫度普適性降失水劑PC-GS1GASEAL12.530-701.5-3中低溫防氣竄劑，防止環(huán)空氣體運移PC-GS2GASEAL22.560-1801.5-3中高溫防氣竄劑，防止環(huán)空氣體運移第十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月12緩凝劑 一、緩凝劑種類 木質(zhì)素磺酸鹽及其衍生物： 此類緩凝劑主要用于122以下條件，其中起緩凝作用的是糖類。木質(zhì)素磺酸鹽衍生物主要包括鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽和改性木質(zhì)素磺酸鹽。 羥基羧酸鹽： 主要包括蘋果酸、檸檬酸、葡萄糖酸、葡萄糖二酸、葡庚糖酸、酒石酸及其鈉鉀鈣鹽。它們的羥基和羧基官能團起良好的緩凝作用。 糖類化合

12、物： 如蔗糖、棉子糖。通過堿性水解，生成含有羥基的化合物（HO-C-C=O）或糖酸，強烈吸附在C-S-H凝膠上，阻止水泥水化的進行。 改性淀粉： 天然高分子材料，可在酸、氰化物等條件下水解為葡庚糖酸鹽。改性淀粉有顯著的緩凝效果，但對水泥強度有影響。 第十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月13緩凝劑 一、緩凝劑種類 纖維素衍生物： 纖維素是-葡萄糖甙基組成的高分子，處理后的衍生物可用為高溫抗鹽緩凝劑及降失水劑。主要包括CMC、HEC、CMHEC等。作用是吸附在水泥顆粒上，減慢水滲入水泥顆粒的速度達到緩凝,但有增稠作用。 有機磷酸及其鹽： 耐溫達204。對水泥組成細微變化不敏感，且有助于

13、降低高密度水泥漿的粘度。作用機理是磷酸基吸附在水泥顆粒表面延緩水泥漿的水化。無機化合物： 無機鹽和鹽，即硼酸、硼酸鹽、磷酸、磷酸鹽、氫氟酸、氫氟酸鹽、鉻酸、鉻酸鹽；氯化鈉，NaCl濃度大于20%（BWOC）時；氧化物，即氧化鋅和氧化鉛。ZnO的緩凝作用是由于Zn(OH)2的溶解度很小，具有很低的滲透率，沉積到水泥顆粒表面，從而延緩了水泥水化。不同無機物緩凝機理不同。第十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月14緩凝劑 一、緩凝劑種類 合成高溫緩凝劑AMPS體系 a. AMPS/AA共聚物：在低于93范圍（加量為0.50.8%），隨溫度升高水泥漿的稠化時間變化很??；在93120 范圍，稠化

14、時間與溫度AMPS/AA加量是線性關(guān)系。與HEC降失水劑反應，可形成觸變水泥。與羧酸緩凝劑配伍產(chǎn)生疊加作用，在140180 ，獲得合理的稠化時間和良好的水泥強度發(fā)展。與NaCl疊加，也可強化緩凝效果。與硼酸鹽復配可用于190 以上高溫。AMPS共聚物體系的緩凝機理與木質(zhì)素磺酸鹽相似，為絡合作用和成核機制的協(xié)同 作用機理。 b. AMPS-衣康酸共聚物：AMPS與衣康酸（甲叉基丁二酸）的摩爾比為73/27時有非常優(yōu)越的緩凝作用，上限溫度260。其緩凝作用是通過與鋁酸三鈣、硅酸三鈣的反應而完成的。AMPS/衣康酸共聚物優(yōu)先吸附于C3A上，阻礙了水分子的攻擊，減緩其水化速度。 第十四張，PPT共四十

15、九頁，創(chuàng)作于2022年6月15緩凝劑 二、 緩凝劑的主要作用機理目前對緩凝作用機理有四種基本理論：（1）吸附理論。緩凝劑通過吸附在水泥顆粒表面阻止水泥顆粒與水接觸，達到緩凝目的。（2）沉積理論。緩凝劑與液相中Ca2+或OH-離子反應，在水泥顆粒表面形成不溶性非滲透層，延緩水泥水化。（3）晶核理論。緩凝劑吸附到水泥水化物的微晶核上，阻礙晶體增長。（4）絡合理論。緩凝劑與液相中的Ca2+絡合以阻止晶核的形成。 緩凝劑對水泥漿的緩凝作用可包括以上四種機理，也可是其中的一種、兩種或三種。第十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月16緩凝劑 二、 緩凝劑的主要作用機理緩凝劑的緩凝作用還可從其本身性

16、質(zhì)、其與水泥相的作用來討論：（1）有機表面活性劑類緩凝劑可通過吸附、分散、潤濕作用，在水泥水化初期，通過擴散雙電層，分散水泥顆粒，并在水泥顆粒表面形成溶劑化膜，延緩水泥的水化反應速度，起到緩凝的作用。（2）含有-OH、-C=O、-COO-、-SO3、-O-CH3等活性基團的緩凝劑，可與水泥顆粒表面Ca2+形成難溶化合物，以延緩水泥水化。（3）具有適當結(jié)構(gòu)及組成的陰離子或分子可通過氫鍵吸附到固體表面的O2-離子上，控制水泥顆粒的水化，推遲C-S-H、Ca(OH)2的成核、結(jié)晶，從而延緩水泥水化。（4）無機鹽緩凝劑則主要是通過電性作用改變水泥漿的電位，通過同離子效應、形成復鹽、絡鹽等來阻止水泥水化

17、。第十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月17緩凝劑 三、 海上常用緩凝劑系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-H20LCH21L1.1501201.0-3.0中低溫緩凝劑，與PC-G3/6系列降失水劑配套使用PC-H21L209/CH211L/2501.230-1200.1-2.0中低溫緩凝劑，與PC-G7系列降失水劑配套使用PC-H23LCH28/3011.293-1651.2-3.0PC-H24SCH204S1.9540-1000.05-1.2PC-H24LCH218L1.0335-930.3-2.0PC-H32LGH9L1.0560-1700.3-2.5中

18、高溫緩凝劑，與PC-G7/8系列降失水劑配套使用PC-H33LCH311L1.1105-1901.0-5.0PC-H34SCH314S1.25110-1700.5-1.8PC-H34L318L/HX-MH02L1.2110-1602-6第十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月18減輕劑 一、 減輕劑種類（1）膨潤土 膨潤土是現(xiàn)場常用的減輕材料，主要組分為蒙脫石。其摻量一般是2%20%（BWOC），每增加1%膨潤土含量，需額外補充5.3%（BWOC）的水。對于指定水泥應該進行最佳需水量的試驗，把失水和自由水降到最低。如果摻量在6%以上，就需加分散劑來改善流變參數(shù)和降低膠凝強度。（2）液體

19、硅酸鈉 液體硅酸鈉也稱水玻璃或泡花堿，是硅酸鈉的40%水溶液。一般在配漿時先加到水中。若所設計的水泥漿體系中含有氯化鈣的話，必須在加入水玻璃之前加到水中，以獲得理想的填充效果，其它材料可相繼加入。其加量一般是17.853.3L/t。第十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月19減輕劑一、減輕劑種類（3）硅藻土 硅藻土是由海水或淡水沉積下來的硅藻殘骸形成的硅質(zhì)生物沉積巖，它的主要成分是含10%水的不定形水合二氧化硅蛋白。將其研磨到接近水泥的細度，其比面積可以很大，是很好的吸水性填充劑。（4）粉煤灰 粉煤灰是從以煤為燃料的發(fā)電廠鍋爐煙氣中收集的灰渣，一般呈不規(guī)則球狀熔融顆粒。其化學成分以Al

20、2O3和 SiO2為主。粉煤灰具有一定的活性，其活性取決于非晶態(tài)的玻璃體成分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，而與結(jié)晶礦物無關(guān)。玻璃體含量越多，粉煤灰化學活性越高。粉煤灰密度一般為1.82.6g/cm3，顆粒直徑為0.5m300m。作為油井水泥填充劑，應選用Al2O3和 SiO2含量高而燒失量較小，玻璃體和微珠含量較高而顆粒較細的粉煤灰為宜。第十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月20減輕劑 一、減輕劑種類（5）微硅 微硅也稱硅石、超細硅粉或微硅石，是生產(chǎn)硅、硅鐵或其它硅合金的副產(chǎn)品硅石蒸汽冷凝物。每個顆粒都是不定形玻璃微珠，平均粒度0.10.2m之間，比面積特別大，在1500025000m/kg之間。具

21、有很好的反應活性，一般加量是15%28%（BWOC）。（6）膨脹珍珠巖由酸性玻璃質(zhì)熔巖（如珠光巖、松脂巖和黑曜石等）碾碎到一定大小，經(jīng)高溫焙燒至軟化狀態(tài)，其內(nèi)部的結(jié)合水變成高壓水汽，力圖外逸，而使粘稠的玻璃質(zhì)顆粒不斷膨脹，再迅速冷卻，即形成多孔結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品膨脹珍珠巖。膨脹珍珠巖的密度是2.4g/cm3，容重為0.10.2kg/m3，空隙間可以吸存比自身質(zhì)量重五六倍的水分。為防珍珠巖漂浮，可摻2%4%的膨潤土。加入量為2%4%（BWOC）可使水泥漿有1.71.20 kg/m3的密度范圍。一般水灰比控制在0.89以上，不得超過1.07。第二十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月21減輕劑 一、

22、減輕劑種類（7）空心微珠空心微珠有空心玻璃微珠和尿醛樹脂空心微珠兩類。其密度小于0.7g/cm3，用于超低密度高強水泥漿體系，解決易漏地層和地熱井、熱采井固井施工問題。1）空心玻璃微珠空心玻璃微珠主要化學成分為二氧化硅、氧化鋁。粒度50300目，直徑為45300m。空心微珠具有以下優(yōu)點：易潤濕、易混合、拌灰容易；可作為超低密度水泥漿減輕劑，其水泥石強度較高；該水泥體系（密度小于1.0）的動切力較高、水泥石滲透率低；與其它水泥外加劑相容性好。第二十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月22減輕劑 一、減輕劑種類（7）空心微珠空心微珠降低水泥漿密度的原因是微珠內(nèi)封閉了一些氣體使微珠本身密度小

23、，這些封閉的氣體在降低水泥漿密度中起了主要作用?？招奈⒅樵诖髿鈮毫ο缕骄芏葹?.63g/cm3，有40MPa下密度為1g/cm3。此外，微珠較其它減輕材料的吸水性低，因此，可以適當降低水灰比而有利于提高水泥石的抗壓強度。調(diào)整空心微珠的加量，所配制的水泥漿密度可變化在1.01.7g/cm3范圍。商品名稱CP61國產(chǎn)漂珠Spherelite(哈里伯頓產(chǎn)品)化學組分及含量%SiO2555955Al2O3353629Fe2O3355CaO1.53.61.5MgO0.84漂珠的特性粒徑，m4025040250壁厚（為粒徑的%）530密度，g/cm30.50.70.685視密度，g/cm30.3100.

24、3950.370注：視密度與單個漂珠的密度不同，它表示一定質(zhì)量漂珠放置在容器中所占單位體積的質(zhì)量第二十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月23減輕劑 一、減輕劑種類2）尿醛樹脂空心微珠尿醛樹脂空心微珠是前蘇聯(lián)以一種尿醛樹脂溶液加固化劑氯化銨在高度分散條件下而制成的。微珠的視密度很小，只有0.05g/cm3，因此加入少量微珠即可使水泥密度大幅度降低。尿醛微珠加量5%（質(zhì)量分數(shù)），水泥漿密度即由1.80g/cm3降到1.2g/cm3。這是因為尿醛空心微珠自身密度非常低，在加入量5%（質(zhì)量分數(shù)）時使水泥體積增加三倍，同時配漿所需水灰比增加到0.84，所以使該體系在小微珠加量下，就可獲得低密度

25、水泥漿。第二十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月24減輕劑 二、作用機理減輕劑依據(jù)其作用原理不同可分為三類：一類是膨潤土類材料，其吸附能力強，造漿率高，即通過水泥漿高的水灰比來降低水泥漿的密度；第二類是低密度的材料，因其自身的密度比水泥輕，故加入水泥漿后可使水泥漿密度降低，如漂珠、玻璃微珠等；第三類是泡沫水泥，以向水泥漿中充氣或發(fā)氣的辦法，形成泡沫水泥使之形成超低密度。第二十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月25減輕劑 三、海上常用減輕劑系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-P50CP502.650-2600.5-3用于表層/技術(shù)套管，通常預水化使用P

26、C-P61CP61/CP640.65-0.702000100用于PC-LET ，填充且提高水泥強度PC-P70LCP100L1.3601201.0-10.0通常用于LAS，降低水泥漿密度控制自由水第二十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月26加重劑 一、加重劑種類（1）重晶石（BaSO4）重晶石為最常用的水泥加重材料。密度為4.34.6g/cm3。使用時要磨細，其粒度要求300目。粒度較細的重晶石粉在水泥漿中分散較好，對保持膠體安定性有利。其不利的一面是粒度太細，使水灰比增大，不但削弱了它對水泥漿加重的作用，同時又使水泥石強度下降。用重晶石配制的水泥漿密度可達到2.2g/cm3左右。重

27、晶石雖然使使用較普遍，但從綜合性能來看不如鐵礦和赤鐵礦。（2）鈦鐵礦鈦鐵礦是經(jīng)機械加工研磨成適宜細度的黑色顆粒粉狀材料，其主要化學成分為TiO2Fe3O4。密度為4.45g/cm3，粒度為200目左右?？墒顾酀{密度調(diào)整到2.4 g/cm3左右，對水泥漿的稠化時間和強度影響很小。第二十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月27加重劑 一、加重劑種類（3）赤鐵礦赤鐵礦是具有天然磁性的金屬光澤的暗紅色粉未，主要成分Fe2O3，密度5.05.3g/cm3以上，細度過40200目篩。對緩凝劑有吸附作用?？墒顾酀{密度加重到2.4g/cm3左右，與分散劑、降失水劑等復配應用時，可使水泥漿密度提高到

28、2.6g/cm3.（4）氧化錳加重材料此加重材料是錳鐵合金生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，含氧化錳96%98%（質(zhì)量分數(shù)），密度4.9g/cm3，與赤鐵礦相似。粒徑小于10um。比表面為3.0m2/g，10倍于水泥顆粒表面。因此在水泥漿中懸浮性能好，漿體穩(wěn)定，可使水泥漿密度增加到2.5g/cm3。第二十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月28加重劑 二、常用加重劑系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-D10CD105.0-5.0520-30030-300赤鐵礦，應干混，提高水泥漿密度PC-D20CD205.0-5.0520-30030-300赤鐵礦，應干混，提高水泥漿密度PC-D

29、30CD-X4.9-5.020-30030-300沖洗、隔離液專用的錳鐵礦粉第二十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月29固結(jié)增強劑 一、固結(jié)增強劑種類（1）微膨脹材料此類材料主要用于防止水泥石的收縮，有效封閉環(huán)空微隙，改善水泥環(huán)與套管、地層的界面膠結(jié)狀況。aSEP型油井水泥膨脹劑。 此膨脹劑主要成分為活性CaO，Al2O3以及CaSO4或少量MgO等。摻有SEP型水泥膨脹劑的水泥在水化時，通過膨脹組分的反應促進鈣礬石的早期形成，并隨著水化進程，鈣礬石晶體不斷長大，使水泥漿硬化時體積膨脹。在井下有限空間和高壓條件下時，由于膨脹率為0.2%左右。其微小膨脹補償了水泥漿硬化過程中產(chǎn)生的體積

30、收縮。同時，由于膨脹過程化學預應力作用增強水泥環(huán)與套管、地層的界面膠結(jié)強度。實驗證明加入1%2%SEP型膨脹劑，可使界面膠結(jié)強度提高30%40%。第二十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月30固結(jié)增強劑 一、固結(jié)增強劑種類b. 硫鋁酸鹽與石膏體系。此膨脹體系由含有穩(wěn)定的硫鋁酸鈣的熟料和石膏，經(jīng)分別磨細混拌而成，比表面積要求大于4600cm2/g。此類膨脹劑體系較少的加量就可達到良好的膨脹效果。c. 燃燒氧化鎂類。加有燃燒氧化鎂的水泥漿在水化過程中，其中的氧化鎂水化生成氫氧化鎂，體積大于初始體積，從而使水泥漿發(fā)生膨脹。氧化鎂必須經(jīng)過11001300煅燒，在288也有良好的膨脹性能，其加量

31、為0.25%1.0%。d. 氧化鈣復合體系。以活性CaO粒子為核心，表面被Ca(OH)2或CaCO3（或兩者并存）的外殼所包裹而構(gòu)成。其中的CaO遇水迅速水化，體積增大，可達100%，從而達到膨脹的效果。e發(fā)氣類膨脹劑。此類材料利用某些化學反應生成氣體（如氫氣、氮氣等）的方法來達到使水泥漿膨脹的目的?？刂苹瘜W反應速度就可以控制發(fā)氣量。例如鋁粉可以和水泥漿中的堿性材料Ca(OH)2反應生成氫氣微小氣泡，使水泥漿充氣膨脹。第三十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月31固結(jié)增強劑 一、固結(jié)增強劑種類（2）水泥增強材料此類材料專門利用顆粒堆積原理來提高低密度水泥石的早期強度，如工程院的CRET低

32、密度油井水泥增強材料。CRET是由多種活性的超細膠凝材料組成的。它是以線性堆積模型和固體懸浮模型為基礎(chǔ)，根據(jù)緊密堆積理論而優(yōu)化設計的。利用合理的物料顆粒級配以及改善物料的表面性質(zhì)，減少物料顆粒間的充填水和表面的潤滑水提高單位體積水泥漿中固相，形成更加致密的水泥石；通過超細礦物材料之間的物理化學作用等手段，提高低密度水泥漿的力學性能。它可與各級別油井水泥、漂珠等一起使用配制出密度為1.21.80g/cm3的高性能低密度水泥漿，水泥漿的性能可與正常密度水泥漿相媲美。在漂珠低密度水泥漿中摻入CRET，可顯著提高水泥漿的體積穩(wěn)定性和沉降穩(wěn)定性，減少游離液含量，降低水泥漿失水量，縮短過渡時間，提高水泥漿

33、防竄能力，提高水泥石強度，形成穩(wěn)定均勻的水泥石。摻加CRET配制的高強度低密度水泥漿適合于低壓易漏井、長封固段井、水平井、熱采井及常規(guī)生產(chǎn)井的固井作業(yè)。 第三十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月32固結(jié)增強劑 一、固結(jié)增強劑種類（3）防H2S 和CO2材料在封隔含H2S 和CO2的地層時，需要考慮水泥石的防腐蝕問題。防腐蝕外加劑主要通過與H2S 或CO2反應在水泥石表面生成一層致密的薄膜阻止水泥石進一步被腐蝕。為適應高溫高壓油氣田固井中的氣竄和水泥石的腐蝕問題，我公司與科研院所和外加劑生產(chǎn)廠合作開發(fā)了一些具有防竄防腐作用的外加劑，例如高效緩蝕劑CRC。CRC是一種含羥基羰基的高分子聚

34、合物，與PCR168L（膠乳類）所配制的水泥漿具有良好的流變性和及其優(yōu)越的凝結(jié)性能。最適宜較深充氣地層高溫超壓井的固井及抗二氧化碳對水泥石的腐蝕作用。CRC高效緩蝕劑主要起抗二氧化碳侵蝕作用。PCR168L（膠乳類）本身就有抗二氧化碳侵蝕作用，與CRC緩蝕劑配伍后，更增加了水泥石的密度，使水泥石的粒子有一層高分子聚合物保護膜，大大的增加了水泥石的使用壽命。第三十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月33固結(jié)增強劑 二、海上常用固結(jié)增強劑 系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-B10EXP-12.28-2.340-1100.5-1.0減少水泥石收縮，提高早期強度PC-

35、B20CJ129S-C1.7830-1200.5-1.5微膨脹補償水泥石收縮，提高界面膠結(jié)強度PC-B401.8620-1300.2-1.0產(chǎn)生惰性氣體補償水泥漿失重，提高膠結(jié)強度PC-B50HSDA2.590-1800.5-1.5雙作用微膨脹劑，提高膠結(jié)強度PC-B60CB1000.9320-1800.1-0.3增加水泥石韌性，兼有堵漏功能PC-B80CRC1-1.0540-1202.0-8.0防止CO2氣體對水泥石的腐蝕PC-BT1CRET12.8018010-100用于PC-LET 提高水泥石強度 ，不含降失水劑PC-BT2CRET22.8018010-100用于PC-LET 提高水泥石

36、強度 ，兼有降失水功能第三十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月34穩(wěn)定劑 一、穩(wěn)定劑種類（1）穩(wěn)定交聯(lián)劑此類穩(wěn)定劑一般是與特定外加劑配伍使用。比如CJ103S，與PC-G6系列降失水劑配伍使用提高水泥漿的穩(wěn)定性。CJ103S是由多價金屬離子無機鹽及含氮化合物相配而成，利用多價離子使聚合物交聯(lián)，形成聚合物集鏈束堵塞水泥固相濾餅的空隙，達到減少濾餅滲透，降低失水的目的。CJ129L交聯(lián)劑是多種有機物和無機物組成的混合物，與CG729L一起使用，具有降低失水量和減少自由水等功能，早期強度發(fā)展快，防凍性能好。 第三十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月35穩(wěn)定劑 一、穩(wěn)定劑種類（2）

37、CT103L調(diào)節(jié)劑此調(diào)節(jié)劑是專用于CG703L降失水劑水泥漿的外加劑，是以無機鹽為主體的混合液體。它通過提供氫離子，使CG703L降失水劑水泥漿的混合水呈弱酸性、抗膠凝、控制交聯(lián)，達到穩(wěn)定水泥漿體系的目的。（3）防沉降穩(wěn)定劑此穩(wěn)定劑主要是在特定的水泥漿體系中通過增強水泥漿的懸浮性而防止水泥漿沉降。一般能明顯改善水泥漿的流動性。主要是由有機物、易水化天然礦粉、氣相二氧化硅等混合配制而成。如西石友聯(lián)的STAB系列，三元的CG600S等第三十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月36穩(wěn)定劑 二、海上常用穩(wěn)定劑 系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-J10SCJ103S1.

38、330-1200.05-0.3與PC-G6系列降失水劑配套使用，提高水泥漿穩(wěn)定性PC-J12LCJ129S/L1.2530-1200.5-1.5與PC-G72降失水劑配套使用，提高水泥漿穩(wěn)定性PC-J12S1.0530-1200.5-1.5PC-J20LCS9081.220-1100.5-2.5與PC-G8系列降失水劑配套使用，提高水泥漿穩(wěn)定性PC-J45SSTAB-A2.520-1202-8用于PC-HAD 體系，在中低溫范圍提高水泥漿穩(wěn)定性PC-J46SSTAB-B2.580-2002-8用于PC-HAD 體系，在中高溫范圍提高水泥漿穩(wěn)定性PC-J50SCG600S1.22-1.2838-

39、1300.3-1.0用于PC-RUB體系，提高乳膠水泥漿體系的穩(wěn)定性第三十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月37抗高溫材料 熱穩(wěn)定劑主要是石英砂，一般二氧化硅含量可達96%99%。分粗細兩種，通過70200目方孔篩者為硅砂，通過325目為硅粉。主要用于防止高溫條件下的水泥石強度衰退。研究表明，使用硅粉的最低溫度為110，在此溫度下，純水泥漿會發(fā)生強度衰退。井底靜止溫度在110204條件下，硅粉摻量一般為35%40%。對于蒸汽注入井或蒸汽采油井，硅粉摻量通常在60%以上。密度低于1.92g/cm3的水泥漿通常采用細硅粉；對于密度1.922.30g/cm3的高密度水泥漿最好采用粗硅粉；有

40、時在特殊條件下，細硅粉和粗硅粉要聯(lián)合使用。第三十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月38抗高溫材料 海上常用抗高溫材料系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-C81C882.63110-35030-100細硅粉，提高水泥石在高溫條件下的溫度性PC-C82C982.63110-35030-100粗硅粉，提高水泥石在高溫條件下的溫度性第三十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月39消泡劑 一、消泡劑種類（1）醇類醇類包括醇、醚和酯，因其廉價而使用廣泛。一般在配漿前加入混和水中。甘油聚醚。甘油聚醚是由甘油和環(huán)氧丙烷共聚而成，其結(jié)構(gòu)式為C3H5(OH)3m(C3H6O

41、)n。是一種無色或微黃色粘稠狀透明液體，難溶于水，能溶于苯和乙醇等。多用作鉆井液和水泥漿的消泡劑。斯盤80（SpaN-80）。其主要成分為山梨醇酐油酯，是一種非離子型表面活性劑。通常為琥珀色粘性油狀液體，具有脂肪氣味，難溶于水，親油性強。主要用作油包水型鉆井液的乳化劑，也可作油井水泥漿的消泡劑。磷酸三丁酯。又稱磷酸正丁酯，是無色無臭的液體，微溶于水，能與多種有機溶劑混合。主要用作消化纖維素及醋酸纖維素的溶劑和抗泡劑等，可用作油井水泥漿的消泡劑。第三十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月40消泡劑 一、消泡劑種類（2）有機硅類有機硅是一類高效消泡劑，它與醇類所不同的是在水泥漿中起到破壞泡

42、沫生成的作用。硅醚油。硅醚油是由二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2水解成硅醇(CH3)2Si(OH)2，再經(jīng)縮聚而成的多甲基聚硅醚類縮聚物。硅醚油是無色透明，無毒無味，中性油狀液體。凝固點低，化學穩(wěn)定，難溶于水。由于表面張力低，表面活性高，可作消泡劑，一般十萬分之一的用量，即可保證使用效果。硅氧烷。硅氧烷是將研磨極細的硅粉，分散到聚二甲基硅氧烷或類似的硅氧烷中，而制成的懸浮體系。也可制成10%30%有效濃度的水包油體系的乳狀液。第四十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月41消泡劑 二、消泡劑作用機理 消泡劑的主要作用原理是在氣泡膜上形成像凸透鏡那樣的、有擴張能力的單分子膜，把吸附在氣泡

43、膜界面上的起泡分子推開，進而破壞氣泡。抑泡劑是把氣泡消滅在起泡之前，目前作用機理不詳。第四十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月42消泡劑 三、海上常用消泡劑系統(tǒng)名稱曾用名稱密度g/cm3適用溫度加量范圍%備 注PC-X60LCX601L0.95-1.0001800.1-0.3抑泡劑，防止混合水產(chǎn)生大量泡沫PC-X61LCX603L0.95-0.9801800.05-0.2抑泡劑，防止混合水產(chǎn)生大量泡沫PC-X62LCX88L0.95-1.0001800.05-0.3消泡劑,防止和消除混合水、水泥漿產(chǎn)生的大量泡沫PC-X66LCX606L0.92-0.9801800.2消泡劑,防止和消

44、除乳膠水泥漿產(chǎn)生的泡沫第四十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月43隔離液 隔離液主要用于隔離鉆井液和水泥漿，防止其相互接觸污染。同時還應有懸浮固相顆粒，防止井塌，抑制井漏等多方面作用。隔離液在頂替中，有紊流頂替和塞流頂替兩種方式，不同的方式要求隔離液有不同的性能。（1）紊流隔離液使用適宜于紊流頂替，它有較低的粘度和較低的紊流臨界返速。在較低的返速下實現(xiàn)紊流頂替，可相應延長紊流接觸時間，要求紊流接觸時間為10min，至少應有7min。（2）粘性隔離液使用于塞流頂替，隔離液應有一定的粘度和較大的切力。一般塑性粘度應在40180mPas。動切力0應大于鉆井液10Pa 左右。塞流頂替臨界返速很低，由于“U”型管效應等原因，一般較難控制。粘性隔離液由于有一定的粘度和較大的動切力，對“U”型管效應能有所控制，因而適于塞流頂替。第四十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月44隔離液 （3）隔離液的密度在較大的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，一般要求介于鉆井液和水泥漿之間。特別是在套管不居中的井眼內(nèi)，用粘性隔離液進行塞流頂替時，使隔離液與鉆井液保持一定的密度差，切力差。充分發(fā)揮隔離液對鉆井液的浮力效應，尤為重要。（4）對隔離液，特別是加重隔離液，要求有懸浮加重劑和固相顆粒的能力，這不僅有利于固井施工的安全，而且有利于隔離液的配制存放。（5）隔