油井水泥緩凝劑

緩凝劑種類很多，常用的主要有：木質素磺酸鹽及其衍生物、低分子量纖維素及其衍生物、羥基羧酸（鹽）、有機膦酸（鹽）、硼酸（鹽）、複合物等。近年來，國內外針對原有緩凝劑存在的缺陷進行了不斷改進，也新開發了一些緩凝劑。從分子量的大小或合成方法的角度可以分為兩大類：有機化合物和聚合物。研究較多的有機物主要是有機膦酸（鹽）。用作緩凝劑的聚合物通常是低聚物，其分子量一般為數千，多通過共聚反應制得，研究較多的聚合物是含有羧基、膦酸基、磺酸基的聚合物。相對來説，羥基羧酸（鹽）、有機膦酸（鹽）等有機物類緩凝劑摻量較少，但比較敏感；而聚合物類緩凝劑摻量較大，但摻量與稠化時間線性關係較好。

有機膦酸（鹽）種類繁多，有不少品種適合用作油井水泥緩凝劑。

國外專利報道。實例1：將甲撐膦酸衍生物用作超細水泥緩凝劑，使用温度可達116℃以上。實例2：將甲撐膦酸衍生物和硼砂按（0.025-0.2）:1質量比復配用作高温緩凝劑，甲撐膦酸衍生物選自乙二胺四甲叉膦酸鈣、乙二胺四甲叉膦酸鈉、乙二胺五甲叉膦酸。該緩凝劑適用温度121-260℃（BHST），適合長封固段高温深井固井。實例3：將有機膦酸（鹽）和無機磷酸（鹽）按一定比例復配用作緩凝劑，此外，也可加入緩凝增強劑以擴大應用温度範圍。一個推薦的緩凝劑組成如下：10-15%的乙二胺四甲叉膦酸鈉鈣，40-45%的磷酸以及40-50%緩凝增強劑。該緩凝劑有效使用温度為70-140℃。

國內研究成果。實例1：合成羥基二胺甲叉膦酸用作高温緩凝劑，使用温度範圍50-170℃。實例2：以一種不飽和胺類化合物與亞磷酸、甲醛反應生成烷撐膦酸鹽作為緩凝劑，使用温度範圍40-170℃，綜合性能優於用二甲胺與亞磷酸、甲醛的合成產物。

聚合物類緩凝劑是近年來國內外研究最多的一類緩凝劑。

（1）AMPS共聚物

① AMPS/AA二元共聚物。實例1：共聚物中AMPS摩爾分數為40-60%，分子量小於5,000。該緩凝劑使用温度可達121℃，摻量為0.3-1.5%BWOC，在66-118℃區間稠化實驗規律較好，稠化時間容易調節。實例2：共聚物中AMPS的摩爾分數達到65-85%時，是一個良好的中低温緩凝劑。實例3：AMPS/AA共聚物與木質素磺酸鹽、硼砂、有機酸等其它緩凝劑復配使用可擴大温度應用範圍，如與酒石酸鈉復配使用後其使用温度可達260℃。

② AMPS/IA二元共聚物。實例：共聚物中AMPS與IA的摩爾分數比為73:27。該緩凝劑緩凝效果明顯強於AMPS/AA緩凝劑，無需加入硼砂、有機酸等緩凝增強劑，單獨使用温度可達260℃。

③ 其它含羧基的二元或三元共聚物。實例：AMPS/MA、AMPS/IA/AA、AMPS/IA/AM等。

（2）其它聚合物

① 含磺酸和羧酸基團的聚合物。實例：苯乙烯磺酸/馬來酸酐二元共聚物，該聚合物在有機酸等緩凝增強劑協同作用下，緩凝温度可高達302℃。

② 含膦酸和羧酸基團的聚合物。實例：由“-[CHCOOH-CH2-POOH-CH2-CHCOOH]-”重複結構單元組成的聚合物，分子量為4,000左右，使用温度範圍為93-232℃。

③ 接枝聚合物。實例1：主鏈為糖類（包括其水解產物羥基羧酸），推薦山梨（糖）醇、葡糖酸、酒石酸等；側鏈為乙烯系共聚物，共聚單體推薦AA、AMPS、乙烯基膦酸等，分子量為1,000-15,000，使用温度達121℃以上。實例2：主鏈為縮聚物，推薦丙酮/甲醛/亞硫酸鈉縮聚物；側鏈為羧酸/磺酸共聚物，羧酸單體推薦AA、IA、MA等，磺酸單體推薦AMPS；使用温度可達177℃。