《《外加剂多媒体》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《外加剂多媒体》PPT课件（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、油井水泥外加剂油井水泥外加剂 德州石油钻井研究所 主要内容l一、油井水泥外加剂概述l二、油井水泥降失水剂l三、油井水泥分散剂l四、油井水泥缓凝剂l五、油井水泥促凝剂l六、油井水泥膨胀剂l七、油井水泥防气窜剂l八、油井水泥减轻剂和加重剂l九、其它油井水泥外加剂l十、油井水泥前置液 固井工程已成为石油工程、化学工程、硅酸盐科学、高分子科学、流变学等多学科互相渗透的综合学科。 油井水泥外加剂已是固井中不可缺少的固井材料，已广泛应用于表层套管、技术套管和油层套管固井以及其它复杂井固井，其应用已成为保护油气层，防止环空气窜，固井漏失，水泥石强度衰退和提高水泥环胶结质量等的重要手段。 一、油井水泥外加剂概
2、述油井水泥外加剂概述l国外：l 美国固井油井水泥外加剂用量约占油田化学剂的38%，油井水泥外加剂已是整个油田化学剂的重要组成部分。针对各种条件下固井作业的不同要求，都有相应的产品可供选择使用。合成聚合物材料是国外在开发新产品方面普遍首选的研究对象。国外石油界对油井水泥外加剂加大研究力度，从数十年固井实践中已逐步形成了完整的油井水泥外加剂系列，并产品更新换代很快，目前大致可分为14大类数百个品种。 一、油井水泥外加剂概述油井水泥外加剂概述一、油井水泥外加剂概述油井水泥外加剂概述14大类它们主要是：（1）降失水剂：控制水泥浆中的滤液向地层滤失。（2）缓凝剂：能延长水泥浆凝结时间。（3）分散剂：能降
3、低水泥浆的粘度。（4）促凝剂：缩短水泥浆凝结时间，提高水泥石早期强度。（5）减轻剂：能降低水泥浆密度。（6）加重剂：能增加水泥浆密度。（7）膨胀剂：能使水泥浆凝固过程中或凝固后产生微膨胀。（8）堵漏剂：控制水泥向弱胶结、孔洞性地层漏失的材料。（9）增强剂：提高水泥石的抗震能力和抗折强度。（10）特殊外加剂：胶乳体系或非胶乳体系防气窜剂、 各种消泡剂、示踪剂、钻井液转化水泥浆系列外加剂 以及泡沫水泥系列外加剂等。 一、油井水泥外加剂概述油井水泥外加剂概述国内： 自“七五”以来，特别是进入90年代，外加剂的研制、开发和应用水平有了很大的发展，已基本满足了国内各油田现场固井要求，解决了固井中遇到的许
4、多疑难复杂问题。但在外加剂的发展应用方面，与国外相比尚有相当差距。近几年来，外加剂发展势头良好，迄今已有11大类240余种产品，许多外加剂如降失水剂、缓凝剂、防气窜剂等在国内已逐步替代了引进国外产品，为国家节省大量的外汇。在今后的外加剂发展，利用交联、合成、接枝等一系列新技术，研制开发出经济实用、高水平的新型油井水泥外加剂，为解决固井中新的疑难复杂问题创造了良好条件。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂1、概况降失水剂作用：（1）控制水泥浆失水；（2）减小水泥浆对储层污染，有利于提高采收率；（3）能够防止水泥浆在渗透性地层先期脱水，造成水泥浆稠度变高，甚至环空堵塞等事故；（4）能够保证水灰比的
5、稳定性，提高泥浆顶替效率和固井质量等。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂1、概况降失水剂主要有两大类： 一类是聚合物型降失水剂。如丙烯酰胺乙烯基甲酰胺共聚物、丙烯酸等聚合物，若把相应的表面活性剂与聚合物复合协同使用，将增强降失水剂的降失水效果，而且改善水泥浆流变性能，提高套管与井壁间的封固质量。 一类是颗粒材料类降失水剂。它是由疏水有机粘土、表面活性剂、颗粒状亲水聚合物混合而成，亲水聚合物如纤维素衍生物、聚丙烯酰胺等，这类降失水剂有助于改善水泥浆综合性能，如有效地控制水泥浆流变性、失水、提高抗压强度等功能。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂1、概况 国内产品情况： 我国油井水泥降失水剂经历
6、了仿制、自我研究和自我完善的过程，特别是自90年代以来，国内油井水泥降失水剂的研究和应用呈现蓬勃生机。降失水剂的研制、开发及应用水平有了很大提高，初成系列降失水剂产品，逐步取代了国外产品。据统计，国内生产油井水泥降失水剂的厂家有二十多家，生产了三十多个品牌的降失水剂。近年来，我国降失水剂正向非渗透防窜胶乳体系发展，如聚乙烯醇、丁苯胶乳聚合物等，通过利用部分交联技术来控制水泥浆失水和防窜。（1）物理充填堵塞作用 这类降失水剂是经过超细研磨的颗粒性材料。用这种超细材料配制的水泥浆，在一定的压差下，分散在水泥浆中的超细颗粒进入滤饼微孔隙中，并堆集在水泥颗粒之间，形成了可降低渗透性的水泥滤饼，控制水泥
7、浆中液体向渗透性地层漏失的速度，从而达到降低水泥浆失水的目的。这些材料主要有膨润土、微硅、沥青、热塑性树脂以及乳化性聚合物如聚乙烯类产品、醋酸乙烯脂等。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂2、作用机理二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂2、作用机理（2）吸附和聚集作用 吸附和聚集双重作用是水溶性聚合物材料控制失水的主要作用机理。水溶性聚合物微小颗粒或吸附在水泥颗粒表面，或通过相互交联桥接作用形成胶结的网状胶体聚集体，束缚更多的游离液，此水泥浆在一定的压差下，于滤饼和地层交界面处形成薄薄的一层非渗透性、韧性的膜或是薄而致密的非渗透性滤饼，阻止水泥浆中的自由水向渗透性地层渗透，从而达到了控制水泥浆
8、失水的目的。这种水溶性聚合物主要有纤维素衍生物；非离子聚合物；阴离子聚合物；阳离子聚合物；两性聚合物等二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂2、作用机理（3）提高液相粘度和降低滤饼渗透率 聚合物水溶液的粘度和聚合物浓度与其分子量大小有关。高分子聚合物能通过增大液相粘度来增大游离液向地层滤失的阻力，从而降低了水泥浆向渗透性地层失水。但如果单独使用这种聚合物来控制失水，则会造成无法配制水泥浆或水泥浆流动性变差，导致水泥浆增稠以至泵送困难，不利于现场施工。若与相应的分散剂、缓凝剂等外加剂配伍使用，将取得良好的控制失水效果。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂3、降失水剂的类型及特点（1）、纤维素衍生物
9、 羟乙基纤维素（HEC）羟乙基纤维素是非离子型聚合物，取代度0.25-2.5。羟丙基纤维素，取代度0.9-2.8，摩尔取代度为1.0-6.0，若与高相对分子量的生物胍胶等复配使用，控制水泥浆失水的效果更好。共同缺点：是有效的水相增粘剂，增大水泥浆稠度，导致水泥浆配制困难；当温度低于65时，是有效缓凝剂，注意低温下水泥浆过度缓凝；当温度高于93时，其控制失水效果随温度上升而下降。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂3、降失水剂的类型及特点（1）、纤维素衍生物 改性羟乙基纤维素（HMHEC）HMHEC的羟乙基摩尔取代度为1.0-4.0，具有相对低或中等的相对分子质量。与HEC相比，其缓凝作用得到抑
10、制，有更好的降失水剂效果。与HEC混合使用，用于浅井和中深井固井。 羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC）CMHEC的羟乙基取代度在0.1-0.7，摩尔取度控制在0.7-2.5，其性能优于HEC，在低温下无明显缓凝作用，可用于浅井固井作业，适用于API各级水泥。若CMHEC与AA/AMPS或NNDMA/AMPS混合使用，具有较好的抗高温、抗盐性。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂3、降失水剂的类型及特点（2）、木质素改性产物 磺化或磺甲基化木质素是良好的油井水泥降失水剂，若将磺化或磺甲基化木质素在碱性条件下与适量的甲醛、多胺（如乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等）反应所得的产物均可获得良好的降失水
11、效果，但不同胺基化程度对水泥浆稠化时间影响不同，胺基化程度越高，水泥浆稠化时间相应缩短，因此在使用该类产品时，应注意进行合理的控制该产品胺基化程度和用量。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂3、降失水剂的类型及特点（3）、丙烯酰胺与丙烯酸共聚物（AM/AA） 丙烯酰胺丙烯酸钠共聚物（AM/AA-Na） AM/AA-Na是最早用于降失水剂的合成聚合物，与天然高分子材料相比，它更有耐盐性，可用于盐水水泥浆体系，其热稳定性好，在较宽的温度范围内保持稳定的降失水效果，并具有较好的水泥浆流变性能。缺点：在高于60时，由于大分子链中酰胺基团的水解而出现缓凝现象，影响水泥浆凝结，此问题可以通过调整共聚物中A
12、M/AA-Na单体来加以解决。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂3、降失水剂的类型及特点（3）、丙烯酰胺与丙烯酸共聚物（AM/AA） 丙烯酰胺乙烯基咪唑（VI）二元共聚物和丙烯酰胺AMPS咪唑三元共聚物 AM/VI和AM/AMPS/VI或者是二者的混合体系是非常有效的降失水剂，适应温度范围宽，可用于各种复杂井固井作业，该体系与聚磺类或木质素类分散剂具有良好的相溶性，并有助于降低水泥浆失水。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂3、降失水剂的类型及特点（3）、丙烯酰胺与丙烯酸共聚物（AM/AA） N， N二 甲 基 丙 烯 酰 胺 AMPS共 聚 物（NNDMA/AMPS）、AA/AMPS共聚物
13、和CMHEC高温耐盐降失水剂体系 各聚合物单独使用，在淡水水泥浆中均具有良好的降失水效果，但在抗高温和耐盐性方面较差。若把它们按一定比例进行混合，混合体系则具有抗高温、抗盐以及良好的水泥浆综合性能。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂3、降失水剂的类型及特点（3）、丙烯酰胺与丙烯酸共聚物（AM/AA） 乙烯基吡咯烷酮类共聚物 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、羟甲基羟乙基纤维素（CMHEC）、顺丁烯二酸酐与N-乙烯吡咯烷酮共聚物、N-乙烯吡咯烷酮与苯乙烯磺酸盐的共聚物等都是有效的降失水剂。 特点：具有耐盐性、热稳定性、配伍性好、良好的水泥浆综合性能、无明显后缓凝和促凝现象等特点。二、油井水泥降失水剂油
14、井水泥降失水剂3、降失水剂的类型及特点（3）、丙烯酰胺与丙烯酸共聚物（AM/AA） 磺化苯乙烯类共聚物体系 特点：抗盐性、热稳定性好、配伍性好、能改善水泥浆综合性能。 聚乙烯多胺类降失水剂体系 特点：具有很好的抗高温降失水性能，可用于177或更高的温度。聚烯多胺包括聚乙烯多胺、聚丙烯多胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯亚胺或者它们的混合物。可使水泥浆API失水控制在100以下，甚至50/30以下。 二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂4、降失水剂对水泥浆性能影响（1）、油井水泥降失水剂检测标准项 目标 准 要 求 值一级品二级品合格品失水量ml稠化时间min初始稠度Bc抗压强度MPa游离水量ml50601
15、4141.51006020142.52506030143.5注：检验标准检验结果中，若有一项不符合一级要求，则判为二级品；若有一项不符合二级品要求，则判为合格品；若有一项不符合合格品要求，则判为不合格品。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂4、降失水剂对水泥浆性能影响（2）、油田常用的油井水泥降失水剂 据统计，国内生产厂家有二十多家，生产了三十多个品牌的降失水剂。 生产厂家主要有施工所（T-121、J-2B、G60S）；天津乐基公司（RC-800D、RC-800系列）；河南卫辉公司（G301、G302、G305、G307）；西南石油学院（SZ-2）；成都栲胶厂（HS-2A）；德州石油钻井研究所
16、（DZJ（高温）、DZK（抗盐）、FSAM（非渗透）；胜利油田的富海公司等等；以及各大油田自已的助剂厂。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂4、降失水剂对水泥浆性能影响降 失水 剂对 水泥 浆性 能的 影响降失水剂控制失水规律 降失水剂对稠化时间及初始稠度影响降失水剂对水泥浆自由水影响降失水剂对抗压强度的影响 降失水剂抗盐性能分析降失水剂加量对失水的影响 二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂4、降失水剂对水泥浆性能影响降失水剂加量对失水的影响 二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂4、降失水剂对水泥浆性能影响降失水剂控制失水规律的影响 靠降低水泥浆滤饼的渗透率来控制失水的降失水剂，如HS-2A等；在失水试验开始时，失水速率较大，在试验过程中，失水速率逐渐减小，失水速率与时间的关系曲线见右图。此类降失水剂水泥浆滤饼较厚，而且API失水也较大。用API规范10推荐的公式API失水。二、油井水泥降失水剂油井水泥降失水剂4、降失水剂对水泥浆性能影响降失水剂控制失水规律的影响 通过聚合物交联作用形成薄而有韧性的非渗透性膜或是薄而致密的非渗透性滤饼来控制水泥浆失水，在失水试验开始时，其瞬时失水速率大
