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三、水泥外加剂的优选与研究 1、降失水剂优选 目前在国内所用的降失水剂主要为高分子交联成膜型和高分子聚合抗盐型两种。成膜型降失水剂失水控制具有门限效应，调节不太方便，而且使用温度有限，高温下PVA膜具有可溶性，失去失水控制的能力。高分子聚合型主要是丙烯酰胺、磺酸盐等单体的共聚物，高温剪切稀释性好，且抗盐使用非常方便。目前我们几种常用高温降失水剂实验比较见表3-1 降失水剂型号 类型 加量（%） API失水 对其它性能影响 成本 G33S 固体 1.2 45 稠化延长 较低 BXF-200L 液体 6 32 无 略高 HX-11 液体 10 68 无 高 表3-1 常用高温降失水剂160℃降失水效果比较 目前结合苏里格气田地质条件，优选河南卫辉生产的G33S降失水剂作为主要的固井外添加剂材料，它是天然高分子化合物，外掺一些辅助性的材料。掺入水泥配浆后，高分子化合物迅速溶解并吸附在水泥颗粒上，改变水泥颗粒的表面物理化学性能，保持水泥颗粒的均匀分散，同时，辅助材料中的有些元素跟高分子材料中某些基团发生配位，形成一种以水泥颗粒为节点的很大的网状聚集体，在渗透性地层的表面迅速覆盖孔道形成致密的滤饼，降低水泥浆的滤失作用。为了考察降失水剂的性能，研究了一定温度下，G33S降失水剂掺量对水泥浆失水量的影响。结果如图3-1所示 图3-1 温度对降失水剂性能的影响 由图可以看出，随着G33S的增加失水量减小，而且存在一关键性的加量范围，超过该掺量后，失水量保持在一定的范围没有太大的改善，同时实验中发现，随着G33S的掺量增加流动性变差，因此可以确定出G33S掺量的最佳掺量范围。通过实验没有试验数据可以看出，使用G33S降失水剂的水泥浆失水随温度的变化只有微小波动，而且基本都能控制在100ml以内，说明该降失水剂具有良好的抗高温降失水效果。 没有试验数据 水泥品种 G33S加量(%) 温度(°C) 流动度（cm） 失水量(ml) 嘉华G级 0.8 80 20.3 66 嘉华G级 1.0 90 19.2 47 嘉华G级 1.2 100 17.8 38 2、缓凝剂优选 在苏里格气田固井作业中，作业时间长，水泥浆经过的地层环境复杂且恶劣，要保证水泥浆在高温高压的条件下把水泥浆注替到位，必须保证水泥浆有足够的稠化时间，这是注水泥作业成功的最基本的前提。缓凝剂的选择在高温深井的固井作业中显得尤为重要。一种好的缓凝剂应只对水泥的水化过程有减缓作用，而对水泥浆强度的发展影响最小，在深井固井中应用的缓凝剂还要求其有一定的抗温性能，大温差条件下的性能稳定，因此，缓凝剂的优选至关重要。 我们经过大量的实验研究，优选了抗盐水泥浆体系的缓凝剂，中温缓凝剂GH-6和高温缓凝剂GH-9。它们是有机类的高分子化合物，以液体形式配水使用，可以使其加量更加均匀．水泥配浆后它们和水泥颗粒相互作用而改变颗粒表面的物理化学性能，减缓水泥的水化速度。 中温缓凝剂GH-6分别在70℃、90℃，密度为1.85g/cm3时水泥浆的缓凝规律如图3-2，由此规律可以得出：中温缓凝剂GH-6掺量与稠化时间呈线性变化的结论。 图3-2 中温缓凝剂对稠化时问的影响 高温缓凝剂GH-9在120℃、密度为1.85g/cm3时水泥浆的缓凝规律如图3-3，由此规律可以得出：高温缓凝剂GH-9掺量与稠化时间呈良好的线性关系。 图3-3 高温缓凝剂对稠化时间的影响 3、其它外加剂优选 要获得较高的抗压强度，并易于调整稠化时间的抗温抗盐水泥浆体系，必须优选配伍性好，对水泥石早期强度发展影响小的降失水剂、分散剂、缓凝剂和具有明显增加水泥石早期强度的早强剂，同时必须合理使用降失水剂的加量，使水泥具有良好的可泵性。通过对比研究，优选了河南卫辉公司的配套系列外加剂(如表3-4)，应用这些外加剂配制的水泥浆，能有效地防止注水泥过程中气窜的发生。 表3-4 水泥外加剂概况 名称 代号 主要特性 分散剂 USZ 粉剂，高效分散，不损害强度，低温微缓凝 降失水剂 G33S 高效降失水，抗盐，防窜，增粘，有缓凝作用 G309 成膜类降失水剂，抗盐 缓凝剂 GH-6\GH-9 液剂，高效缓凝 早强剂 粉剂，有明显的早强特性 消泡剂 XP-1 液剂，消泡 分散剂USZ为丙酮和甲醛缩合物等，具有一定的抗温能力，在井底温度130℃条件下仍然能够保持较好的性能。它和大多数外加剂的配伍性都比较好，是目前国内非常好的油井水泥分散剂，当水泥浆中加有分散剂后，可使水泥颗粒聚集体的尺寸减小，使原来在聚集体絮状结构中包裹的自由水被释放出来，从而增加水泥的流动性，另外，可改善水泥颗粒聚集体的级配，因而有利于降失水。适当调节能保持水泥浆有良好的流动性能，较低的失水和良好的沉降稳定性，防止由于沉降产生的自由水通道；保证水泥浆适当分散并