油井水泥缓凝剂技术要求

Q/12SYBHZ 渤海钻探工程公司企业标准Q/12SYBHZ 2016—2019油井水泥缓凝剂AMPS类聚合物BH-R101L2019-09-20 发布2019-11-12 实施渤海钻探工程公司发布前 言本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。

本标准由渤海钻探工程公司提出。

本标准由渤海钻探工程公司质量与标准化管理领导小组钻井专业组归口。

本标准起草单位：渤海钻探工程公司第二固井分公司。

本标准主要起草人：刘文明、孙勤亮、付家文、林志辉、齐 奔、李小林、杜 滨、石 伟。

I油井水泥缓凝剂 AMPS类聚合物BH-R101L1 范围本标准规定了油井水泥用缓凝剂 AMPS类聚合物 BH-R101L（以下简称BH-R101L）的要求、试验用仪器与材料、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存、HSE提示。

本标准适用于油井水泥用缓凝剂 AMPS类聚合物 BH-R101L。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 10238-2015 油井水泥GB/T 19139-2012 油井水泥试验方法SY/T 5377-2013 钻井液参数测试仪器技术条件SY/T 5559-1992 钻井液用处理剂通用试验方法3 要求3.1 BH-R101L的物理性能BH-R101L的物理性能应符合表1的规定。

表1 BH-R101L的物理性能项目技术指标外观无色或淡黄色粘稠液体密度（20 ℃±2 ℃），g/cm3 1.13±0.023.2 加入BH-R101L的水泥浆性能加入BH-R101L的水泥浆性能应符合表2的规定。

表2 加有BH-R101L的水泥浆性能项目技术指标稠化时间（120 ℃，73.9 MPa，61 min），min ≥120初始稠度，Bc ≤3040 Bc~100 Bc的时间，min ≤30稠化线形 正常游离液（120 ℃），% ≤1.4抗压强度（120 ℃，21 MPa，24 h），MPa ≥14.01Q/12SYBHZ 2016—20194 试验用仪器与材料4.1 仪器和设备主要仪器和设备如下：a）电子天平：准确度0.01 g；b）量筒：250 mL；c）钻井液密度计：应符合SY/T 5377-2013的要求；d）水泥浆恒速搅拌器：应符合GB/T 19139-2012的要求；e）增压养护釜及抗压强度试验机：应符合GB/T 19139-2012的要求；f）增压稠化仪：应符合GB/T 19139-2012的要求；g）常压稠化仪：应符合GB/T 19139-2012的要求。

油井水泥高温缓凝剂特性及发展浅析油井完井是油气开发过程中极为重要的一环。

而油井的水泥固井质量更是直接关系到油井的安全、产能以及生产效率，因此，在油井完井过程中，水泥固井工艺是必不可少的。

在高温、高压等恶劣环境下，常规的水泥固井技术往往无法满足需要，需要使用高温缓凝剂。

本文将从高温缓凝剂的性质和发展趋势两个方面展开，以期帮助人们更好地理解高温缓凝剂的应用。

一、高温缓凝剂的特性高温缓凝剂是一种适用于高温环境的特种混凝土添加剂，这种混凝土可以在高温环境下达到良好的水化硬化效果，从而达到优越的固井效果。

高温缓凝剂主要具有如下特性：1.环保无毒：高温缓凝剂无害于环境和人体健康，可以被使用于较为严重的工作环境中，而不会对人体造成伤害。

2.优异的混凝土表现：高温缓凝剂可以使混凝土达到较高的抗压强度，可有效抵抗恶劣环境的影响，增强混凝土的整体性能。

3.耐久性强：高温缓凝剂的混凝土可以长时间保持其物理性能，不会因为环境变化而失去其固井效果，与一般混凝土相较而言，其使用寿命较长。

4.稳定性高：高温缓凝剂的混凝土可以更好地适应高温、高压等复杂环境下，以其本身相对稳定的性质，更好地适应不利环境下的使用。

二、高温缓凝剂的发展趋势为了适应油井固井工作的需要，高温缓凝剂的发展愈发重要。

据相关专家预测，未来高温缓凝剂的市场需求将保持高速增长，其发展趋势有以下几点：1.温度适用范围将进一步提高：当前市场上的高温缓凝剂承受高温可达到500摄氏度，而未来几年，其温度适用范围预计将进一步提高。

2.使用寿命将得到提高：未来的高温缓凝剂将具有更长的使用寿命，更好地适应恶劣环境下的使用需求。

3.兼容性更强：未来的高温缓凝剂将更好地适应各类水泥、材料以及工程用途，其兼容性将得到提高。

4.应用领域将拓宽：未来的高温缓凝剂不仅仅适用于油井工作，也将应用于其他领域，如火炉、炼钢等工业生产过程中的固化和耐火方面。

结论高温缓凝剂是混凝土添加剂的一种，具有优异的特性和良好的发展趋势。

油井水泥外加剂评价方法第一部分缓凝剂SY/T 5504《油井水泥外加剂评价方法》分为八个部分：——第1部分：缓凝剂；——第2部分：降失水剂；——第3部分：减阻剂；——第4部分：促凝剂；——第5部分：防气窜剂；——第6部分：减轻剂；——第7部分：加重剂；——第8部分：充填剂。

本部分为SY/T 5504的第1部分。

本部分代替SY/T 5504—1996《油井水泥缓凝剂评价方法》。

本部分与SY/T 5504—1996相比主要变化如下：——修改了评价方式，由在单剂配制浆中评价改为在配套水泥浆体系中评价（1996年版的4.1.1、4.2.1；本版的4.2.1，5.4.1和5.4.2）；——修改了试验温度，由原单一温度点试验改为:评价时在其系列温度点条件下进行，质检时在代表性温度点条件下进行（1996年版的4.1.2.1和4.2.2.1;本版的3.6,3.7与5.4.3.1）；——修改了”稠化时间可调性”试验内容与判定方法（1996年版的 4.1.2.1、4.2.2.1;本版5.4.3.2）；——删除了产品等级的评定内容与判定规则（1996年版3.4和5.2）；——删除了“168 h抗压强度与48 h强度之比”检验项目（1996年版3.4、4.1.3和4.2.3）；——增加了”稠化线形”检查项目（本版4.2.1和5.4.3.2）；——增加了不同循环温度条件下稠化和抗压强度的试验推荐条件（本版5.4.3.2中的表3）; ——增加了试验仪器及材料要求（本版的5.1）；——增加了质量稳定性试验方法及指标要求（本版4.2.2和5.5）；——增加了可选项目”温度敏感性”和加量敏感系数”的评价内容(本版的 4.2.1,5.4.3.6和5.4.3.7)——增加了材料外观、密度、水溶性、细度、凝固点及水分等理化性能试验方法及要求（本版4.1,5.3和附录A）；——增加了组批及采样方法（本版5.2）。

本部分的附录B为规范性附录，附录A和附录C为资料性附录。

水泥缓凝剂技术标准范围
水泥缓凝剂技术标准范围：水泥缓凝剂是一种用于延长水泥凝固时间的化学添加剂。

其技术标准范围通常包括以下内容：
外观：应为无色或淡黄色液体，无机悬浮物和沉淀。

主要化学成分：应符合国家相关标准或行业标准。

pH值：应在6.0-10.0之间。

比重：应在1.05-1.25之间。

溶解性：应能在水中完全溶解。

密度：应在20℃时测量，应在1.05-1.25g/cm³之间。

凝结时间：应根据具体应用要求确定。

氯离子含量：应符合国家相关标准或行业标准。

水泥初凝时间和终凝时间：应符合国家相关标准或行业标准。

抗压强度：应符合国家相关标准或行业标准。

包装和储存：应符合国家相关标准或行业标准。

以上是水泥缓凝剂技术标准范围的一些常见内容，具体标准和要求应根据不同的应用领域和客户需求而定。

修井作业中使用油井水泥的施工工艺及要求目前修井作业中使用油井水泥的施工工艺及要求第一节概述新钻油水井固井，老区油水井由于生产层位调整，大修井下衬、尾管后均需注水泥。

注水泥工艺技术应用于油气水井井内形成新的人工井底，应用于固套管，衬、尾管形成能密封油、气、水层及隔层的人工井壁，从而满足注采需要。

挤水泥是在足够的压力下将水泥浆注在井中某一段,是水泥浆在地层表面脱水、造壁、硬化并封堵空隙的过程。

在钻井、固井、完井和修井作业中都采用挤水泥。

油田油、气水井在开发生产过程中，由于受油、气、水运移及各种应力、腐蚀、地质结构及施工措施诸因素的影响，一方面使新打井水泥返高不够，固井质量不合格;另一方面使生产井原固井水泥环遭到破坏，或造成油层窜通或地层胶结物被破坏，近井地带形成空洞，或因地层出水，套管破漏使油水井不能正常生产，通过挤水泥工艺技术，可使固井质量不合。

格井、窜槽井，套管破漏的油、气、水井恢复正常生产。

第二节注水泥塞封堵技术注水泥塞工艺是将一定量的水泥浆替到套管内或井眼的某一部位，使其形成满足注采需要的新的人工井底或满足工艺过程的临时封闭某井段的工艺技术。

（一）.工艺原理当干水泥与适量的水混合成水泥浆后，水泥颗粒与水立即发生水化反应，使水泥浆中产生以水硅酸钙为主要成分的胶体，随着水化作用的不断进行，胶体不断增多，并逐渐聚集变稠。

同时在胶体中产生形成水泥石的新化合物，逐渐在非晶质胶体中开始呈现微粒晶体，并逐渐硬化，使水泥浆失去流动性。

在这一过程中，当水泥浆开始变稠并部分失去塑性时，称为初凝；当水泥浆完全失去流动性并刚能承担一定压力时称为终凝。

终凝完毕后水泥浆硬化成石。

（二）. 注水泥塞的目的及用途在井下作业中注水泥塞是常用的工艺技术之一。

注水泥塞的目的及用途主要有以下几种：（1）封闭已试油层上返新层试油，或进行分层作业时的封堵非目的层。

（2）封闭底部水层；（3）找堵漏、找封窜、上部套管试压等隔开封闭某一层段。

254CPCI 中国石油和化工石油工程技术新型油井水泥高温缓凝剂的研发与评价魏继军（中国石油集团长城钻探工程有限公司固井公司　辽宁盘锦　124010）摘 要：本文针对公司高温缓凝剂完全依赖外购，没有高温缓凝剂的核心技术等问题。

为了满足公司发展的需要，在室内进行一系列的试验，自主研发出一种成本适中、环境友好型的高温缓凝剂—GWR-300L。

GWR-300L采用螯合机理可以达到较好的缓凝效果，同时在室内对GWR-300L的性能进行评价。

GWR-300L的抗温能力能够达到150℃，加量与稠化时间基本呈线性关系，缓凝剂的加量对抗压强度影响不大，且对失水也无较大影响。

该缓凝剂与降失水剂GWF-200L配伍性良好等。

同时与目前国内应用的一些缓凝剂进行比较，该缓凝剂已经达到国内先进的水平。

关键词：固井　高温缓凝剂　GWR-300L　稠化时间　抗压强度前言：目前我国的油气资源大部分埋藏在深处，仅有百分之二十七的部分处于较浅处，目前主要的开发方式是深井高温的开发方式，高温深井基础设施也在不断地完善，随着石油工业的迅速发展，超深井和中深井是目前发展的主要方向，国内目前的一些油井水泥缓凝剂用于100℃以上普遍存在着一些缺陷，对于温度的控制相对比较敏感，大部分的缓凝剂过缓凝或者是不够凝结，温度的控制难以掌握，适用的范围一般要控制在40度左右，而大部分的缓凝剂为指数型，在工程中难以控制。

当温度产生变化时，对固井作业安全产生负面影响，水泥石的强度的变化会增大。

深井的高温高压、井段长、延迟固井等情况和特点要求水泥浆在一定时期内保持可泵性。

所以说经济效益减少候凝时间温油井水泥缓凝剂势在必行。

目前在我国，高温深井技术还不够完善，需要加强此方面的研究。

1 水泥水化及缓凝作用的化学原理影响水泥水化的方面是多种多样的，水泥的水化主要就是指水和矿物质之间发生的微妙的化合反应，也就是水泥硬化和稠化的一个过程，主要可以应用缓凝剂来延迟水泥的硬化，缓凝剂是一种添加剂，目前主要的理论分为以下四个形式; 沉淀理论、吸附理论、络合理论、成核理论。

缓凝剂的标准
缓凝剂的标准通常包括以下几个方面：
1. 化学成分：缓凝剂应该选择无毒、无害、对水质没有污染的化学成分，例如聚合物、有机酸盐、无机盐等。

2. 缓凝效果：缓凝剂必须具有良好的缓凝效果，即能够有效地抑制水泥颗粒在混凝土中的聚集和沉积，从而保证混凝土的均匀性和稳定性。

3. 稳定性：缓凝剂应具有良好的稳定性，能够在不同环境条件下稳定存在，避免发生分解、溶解或结晶等现象。

4. 可操作性：缓凝剂应具有良好的可操作性，包括使用方便、加入量易于控制、对混凝土的性能影响小等。

5. 经济性：缓凝剂应具有较低的成本，能够在提高混凝土性能的同时降低生产成本。

耐高温油井水泥缓凝剂SCR180L的合成及评价方春飞;刘学鹏;张明昌【摘要】针对深井、超深井、长封固段固井中大温差下水泥浆顶部强度发展缓慢或超缓凝的难题，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）和衣康酸（IA）为原料开发了新型高温缓凝剂 SCR180L，并用红外光谱对共聚物的结构进行了表征。

室内研究表明，SCR180L 可满足循环温度范围为70~180℃的固井需求；100℃、50 MPa 下，加入0.9%~1.8%SCR180L 的水泥浆稠化时间延长到127~331 min；150℃、70 MPa 下，加入2.7%~3.6%SCR180L 的水泥浆稠化时间延长到214~409 min，且随缓凝剂的加量增加而有规律的延长；温差70℃条件下水泥浆强度发展良好，24 h 水泥石强度大于14 MPa；缓凝剂抗盐能力可达到18%。

现场应用结果表明，缓凝剂SCR180L 耐温性能好，温度适应范围广，对水泥石抗压强度的影响不明显，可以满足深井、超深井及长封固段、大温差固井的应用需求。

%Slow development of strength or super retarding may occur at top of cement slurry under large temperature difference during cementing of deep well, super-deep well, and long cementing intervals. To address these problems, an innovative heat-resistant retardant SCR180L was developed by using 2-Acrylamido-2-Methylpropane (AMPS), N-vinylpyrrolidone (NVP) and itaconic acid (IA) as raw materials. In addition, infrared spectrum was used to characterize structure of the co-polymer. Lab test showed that SCR180L can satisfy demands of cementing operations with circulation temperature of 70-180 ℃. Under 100 ℃ and 50 MPa, the thickening time of cement slurry with 0.9%-1.8% SCR180L is prolonged to 127-331 min. Under 150 ℃and 70 MPa, the thickening time of cement slurry with 2.7%-3.6% SCR180L is further prolonged to 214-409 min. The more retardants added, the longer thickening time can be observed. Under temperature difference of 70 ℃, favorable growth of cement slurry strength is observed, with the cement strength at 24 h over 14 MPa. The retardant displayed high salinity resistance up to 18%. Field applications reveal that SCR180L has outstanding heat resistance and is applicable for a wide range of temperatures. With insignificant impacts on compression strength of the cement, the innovative retardant can satisfy demands for cementing operations in deep wells, super-deep wells, and long cementing intervals where large temperature difference may exist.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】5页(P171-175)【关键词】油井水泥;缓凝剂;合成;高温;大温差;深井;固井【作者】方春飞;刘学鹏;张明昌【作者单位】中国石化石油工程技术研究院;中国石化石油工程技术研究院;中国石化石油工程技术研究院【正文语种】中文【中图分类】TE256.6在深井、超深井或长封固段固井作业中，面对高温问题的同时，还需面对水泥浆柱顶部与底部温度差异大的难题［1］。