钻井用剂水泥浆.ppt

钻井用剂水泥浆
第1页，共29页，编辑于2022年，星期三
自50年代以来，随着石油勘探开发事业的发展，钻井技术的进步给固井提出更高的要求。用纯水泥固井已成为过去。一代又一代的油井水泥外加剂问世，用以改善水泥浆性能，使之能适应深顾名思义，能够降低水泥浆密度的物质（调节剂）
1、粘土
~，因此用粘土部分代替水泥加入到水泥浆中，能够降低水泥浆密度。
另外，粘土易水化、膨胀、分散，形成网架结构且粘土颗粒表面具有一层水化膜吸附了大量水，增加了水泥浆的水相。
加量：粘土在水泥浆中的加量一般在2%~32%之间，~ g/cm3范围内。
因此，我们可以总结粘土降低水泥浆密度的机理为
一、减轻剂
第10页，共29页，编辑于2022年，星期三
2、粉煤灰
主要成分：粉煤燃烧产生的空心颗粒，SiO2。
相对密度： g/cm3
密度调整：~ g/cm3
3、膨胀珍珠岩
珍珠岩高温熔融，然后迅速减压冷却所产生的多孔性固体
固相密度： g/cm3，但孔隙多，能够束缚自由水
调整密度：~ g/cm3。
4、空心玻璃微珠
将熔融的玻璃经特殊喷嘴喷出形成的，~ g/cm3，~ g/cm3。
第11页，共29页，编辑于2022年，星期三
能够提高水泥浆密度的物质
1、高密度固体粉末
钻井液密度调整的时候我们讲过，高密度固体加重剂主要有重晶石、钛铁矿、菱铁矿等。
水泥浆密度：~ g/cm3。
2、水溶性盐
水溶性盐可以提高水泥浆液相密度，从而提高水泥浆的密度，如NaCl， g/cm3。
另外，水泥浆的其他调节剂也对密度起一定的调节作用。
二、加重剂
第12页，共29页，编辑于2022年，星期三
第二章 水泥浆分散剂
1．磺酸盐
磺酸盐是最普通的水泥分散剂，分散剂分子中含有5~50个磺酸盐基团，这些基团连接在高度枝化的大分子主链上。从结构上来看，支链形聚合物是理想的分散剂。这是因为这种枝形大分子结构对于桥接水泥颗粒所需要的分散剂浓度范围是比较低的。
此外，有些带有阴离子基团的线型聚合物大分子和有机化合物，也是有效的分散剂，属于磺酸盐类的水泥分散剂有以下几种：
第13页，共29页，编辑于2022年，星期三
1）密胺磺酸盐（PMS)
PMS是建筑业最常用的分散剂，在油井水泥中应用不多。
2）聚萘磺酸盐
这类产品是目前油井水泥最通用的分散剂，国内产品的牌号有FDN，MF，UNF等；国外牌号为PNS或NSFC。
此类产品是β-萘磺酸盐和甲醛的缩合产物，其支化度和相对分子质量均为宽分布。PNS（FDN）的合成是以萘或萘的衍生物为原料，经磺化后再与甲醛缩合而成。由于萘环上电子云密度分布不均匀，各碳碳键长不相等，故在磺化反应中，α位和β位取代反应活性不同。α位较β位活泼，故在较低温度（60℃）即可进行磺化反应，生成α-萘磺酸盐；而在较高温度下（165℃）进行磺化反应，主要生成β-萘磺酸盐。当α-萘磺酸盐与硫酸共热至165℃时，即转变为β-萘磺酸盐。
第14页，共29页，编辑于2022年，星期三
3）木质素磺酸盐
木质素磺酸盐是钻井液最常用的分散剂，同时也是水泥浆良好的分散剂。但由于它同时也有缓凝作用，因而一般不用于低温。其它木质素的衍生物如木质素羧酸是比木质素磺酸更为有效的油井水泥分散剂，同样也具有缓凝作用。
4）聚苯乙烯磺酸盐
聚苯乙烯磺酸盐是很好的油井水泥分散剂（亦可用于MTC体系）。
第15页，共29页，编辑于2022年，星期三
（或其它酮类）缩聚物
甲醛和丙酮缩聚物（国内牌号为SXY）分子结构中含-OH，-CH3，-C-和-SO3H基团，其使用温度可达150℃是目前国内最好的高温水泥分散剂。

属于此类的有水解淀粉、纤维素或半纤维素和它的非离子型聚合物，聚乙烯醇、聚氧乙烯和聚乙二醇等，均具有良好的分散性能但同时也有缓凝作用
4．低分子化合物，如羟基羧酸
此类化合物具有很强的分散能力同时又是强缓凝剂。其中最典型的是柠檬酸，它具有极好的抗盐耐温性能，故常用于盐水水泥浆体