石油助剂检测：油井水泥外加剂

【石油助剂检测】油井水泥又称堵塞水泥，是加固油井开采通道，封隔底层内的油气、水层对输油管线的干扰，从而形成直通地面的封闭式采油管道，对油田的开发具有重要的促进作用。目前对外加剂产品开发主要是集中在磺酸类聚合物，其所具有的高耐温、耐盐、高聚合活性特征在油井水泥应用中取得了显著的成果，很大程度上提高了油田开发效率，保护了油井管道的高效运行。其主要的产品有以下四种：高温缓凝剂、分散剂、降失水剂以及防油气窜剂。

 次注水泥必须有好的顶替效果，才能达到封隔地层的目的。人们经过长期探索与实践，认识到在大多数情况下采用紊流注水泥的方法有利于获得较高的顶替效率。油井水泥分散剂能降低水灰比，改善水泥浆的流变和施工性能，并可在较低的排量、泵压下实现紊流。因此，油井水泥分散剂的研究与应用得到了不断的发展，成为目前国内外使用普遍、消耗量大的油井水泥外加剂之一。

1、木质素磺酸盐及其衍生物

早在2O世纪3O年代初，人们发现将亚硫酸盐纸浆废液加入混凝土中可以改善混凝土的工作性，提高强度和耐侯性。在我国建筑行业，木质素类分散剂的应用比较广泛。在2O世纪7O年代，石油及地质勘探部门引用了这类分散剂。主要有木质素磺酸钠、木质素磺酸钙和木质素磺酸铁铬盐等，均由造纸废液处理、加工而成。其主要优点是价格低、来源广，且具有一定的降滤失作用。不足之处是减阻分散效果较差，易起泡，有一定的缓凝作用。TD-1A是木质素的改性产物，具有分散效果好、稠化时间易调、固井材料费较低等特点，也属于缓凝型分散剂。中原油田钻井工程公司与河南省科学院化学研究所合作开发的高改性木质素磺酸盐抗高温分散剂HD-1，分散、抗温能力强，具有缓凝作用，特别适用于深井和超深井的固井作业。现场1O余口井的试验与应用证实，HD-1分散、抗温效果尤为显著。

2、多环芳基磺酸盐甲醛缩合物

这类分散剂中具代表性的是β-萘磺酸／甲醛缩聚物，即国内广泛应用的FDN。它是一种重要的表面活性剂，一般为棕黄色粉末，水溶液pH值7～9。其特点是：分散效果好，对水泥浆的增密作用强；引气量少，早期强度发展较快；适用于多种油井水泥，与其他外加剂有良好的相溶性；耐温性超过普通的木质素磺酸盐。除FDN外，国内主要同类产品有：UNF、CFR-H等。卢璋等研制了一种改性萘磺酸甲醛缩合物油井水泥减阻剂，主要技术特点是在高聚合度的萘磺酸甲醛缩合物中加入了两类改性剂，能较好地改善水泥浆的流动性能和紊流诱导作用，高温流变性能比已有产品有很大的提高。

3、磺化醛酮缩聚物

磺化醛酮缩聚物类分散剂是2O世纪9O年代初期研制成功的新型分散剂产品。王中华等开发的磺化丙酮一甲醛缩聚物SAF，是将甲醛、丙酮、亚硫酸钠和水按一定比例配料，先将亚硫酸钠水解，再将甲醛、丙酮和焦亚硫酸钠的混合液分批加入亚硫酸钠水溶液中，利用亚硫酸钠水解产生的碱作缩聚反应的催化剂，不再外加强碱作催化剂，降低了生产成本，易工业化生产。阎醒等发明的高分子量的磺化酮醛缩聚物，是采用焦亚硫酸钠的碱溶液作磺化剂，丙酮和甲醛作单体，调整酮、醛、焦亚硫酸钠的配比，控制适宜温度，改变工艺条件，先降温后升温进行回流，使磺化反应和缩聚反应同时进行，所得产物经干燥成为固态产品。本法原料易得，生产成本低，产品的磺化度高，能改善水泥浆的流变性，常温和高温减阻性能都较好，还具有一定降滤失性和缓凝作用，便于现场施工。西南石油学院研制的SXY等，已在许多油田应用。这类分散剂的特点是：原材料来源比较广泛，价格适当，不具有萘系分散剂的毒性；抗温能力较萘系产品有所提高；同样适用于多种油井水泥，与多数外加剂有好的相容性。与SAF、SXF相类似的产品还有USZ，在现场应用中也见到了较好的效果。

4、水溶性密胺树脂

水溶性密胺树脂是由三聚氰胺、甲醛和焦亚硫酸钠等原料，经加成、磺化、缩合反应制成的一种高分子物。用于油井水泥的水溶性密胺树脂SMUF主要特点是分散减阻效果更明显，无缓凝作用，具有与萘系分散剂一样的稳定的六元共轭环结构，亲水基团为磺甲基，比一般分散剂的磺酸基有更强的水化作用。不足之处是价格较高，限制了这一产品的推广应用。

5、乙烯基单体聚合物及其衍生物

乙烯基单体聚合物及其衍生物作为油井水泥分散剂，其特点是稳定性好，耐高温，不引气，减阻效果好，特别耐卤。缺点是价格相对较高。例如，聚苯乙烯磺酸钠(SPS)减阻效果良好，磺化度达到一定值的SPS均具有强的抗盐析能力，在饱和NaCL溶液中不沉淀析出；磺化苯乙烯．马来酸酐共聚物(SSMA)是一种性能优良的分散剂，可用于MTC水泥浆。中原油田和中石油北京石油勘探开发科学研究院油田化学所共同研制的DC-08，分散能力，耐盐可达到饱和。吴安明研制了一种低分子量的磺化聚苯乙烯，用1，2一二氯乙烷作溶剂，过氧化二苯甲酰作引发剂，叔丁硫醇作分子量调节剂，将苯乙烯聚合成平均分子量为1900~9500的低分子量聚苯乙烯的1，2一二氯乙烷溶液，再用氯磺酸进行磺化，聚合磺化过程连续进行，溶剂易回收利用，产物磺化度高，高温性能良好，生产成本低。

6、多羟基羧酸(盐)

这类分散剂主要有柠檬酸、酒石酸、水杨酸等及其盐。主要特点是分散性强并兼有缓凝效果，特别适用于饱和盐水水泥浆体系。例如，分散缓凝剂SS-01满足了饱和盐水水泥浆固井需要，解决了中原油田岩盐层固井问题；SN一1分散剂与AM／

AA二元共聚物为主的降滤失剂相容性好，已成功地应用于多口井的固井施工。同类产品还有CA-15等。