油井水泥缓凝剂

有机膦酸(盐)种类繁多，有不少品种适合用作油井水泥缓凝剂。

国外专利报道。实例1:将甲撑膦酸衍生物用作超细水泥缓凝剂，使用温度可达116℃以上。实例2:将甲撑膦酸衍生物和硼砂按(0.025-0.2):1质量比复配用作高温缓凝剂，甲撑膦酸衍生物选自乙二胺四甲叉膦酸钙、乙二胺四甲叉膦酸钠、乙二胺五甲叉膦酸。该缓凝剂适用温度121-260℃(BHST)，适合长封固段高温深井固井。实例3:将有机膦酸(盐)和无机磷酸(盐)按一定比例复配用作缓凝剂，此外，也可加入缓凝增强剂以扩大应用温度范围。一个推荐的缓凝剂组成如下:10-15%的乙二胺四甲叉膦酸钠钙，40-45%的磷酸以及40-50%缓凝增强剂。该缓凝剂有效使用温度为70-140℃。

国内研究成果。实例1:合成羟基二胺甲叉膦酸用作高温缓凝剂，使用温度范围50-170℃。实例2:以一种不饱和胺类化合物与亚磷酸、甲醛反应生成烷撑膦酸盐作为缓凝剂，使用温度范围40-170℃，综合性能优于用二甲胺与亚磷酸、甲醛的合成产物。

聚合物类缓凝剂是近年来国内外研究最多的一类缓凝剂。由于通过聚合技术可将多种不同的功能性单体结合在一起，而且可以控制分子链的长短、分子量的大小及分布，因此这类缓凝剂可以用分子设计思想来指导其合成，得到综合性能较为理想的缓凝剂。

1)AMPS共聚物

① AMPS/AA二元共聚物。实例1:共聚物中AMPS摩尔分数为40-60%，分子量小于5,000。该缓凝剂使用温度可达121℃，掺量为0.3-1.5%BWOC，在66-118℃区间稠化实验规律较好，稠化时间容易调节。实例2:共聚物中AMPS的摩尔分数达到65-85%时，是一个良好的中低温缓凝剂。实例3:AMPS/AA共聚物与木质素磺酸盐、硼砂、有机酸等其它缓凝剂复配使用可扩大温度应用范围，如与酒石酸钠复配使用后其使用温度可达260℃。

② AMPS/IA二元共聚物。实例:共聚物中AMPS与IA的摩尔分数比为73:27。该缓凝剂缓凝效果明显强于AMPS/AA缓凝剂，无需加入硼砂、有机酸等缓凝增强剂，单独使用温度可达260℃。

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

2)其它聚合物

① 含磺酸和羧酸基团的聚合物。实例:苯乙烯磺酸/马来酸酐二元共聚物，该聚合物在有机酸等缓凝增强剂协同作用下，缓凝温度可高达302℃。

② 含膦酸和羧酸基团的聚合物。实例:由"-[CHCOOH-CH2-POOH-CH2-CHCOOH]-"重复结构单元组成的聚合物，分子量为4,000左右，使用温度范围为93-232℃。

③ 接枝聚合物。实例1:主链为糖类(包括其水解产物羟基羧酸)，推荐山梨(糖)醇、葡糖酸、酒石酸等;侧链为乙烯系共聚物，共聚单体推荐AA、AMPS、乙烯基膦酸等，分子量为1,000-15,000，使用温度达121℃以上。实例2:主链为缩聚物，推荐丙酮/甲醛/亚硫酸钠缩聚物;侧链为羧酸/磺酸共聚物，羧酸单体推荐AA、IA、MA等，磺酸单体推荐AMPS;使用温度可达177℃。

缓凝剂种类很多，常用的主要有:木质素磺酸盐及其衍生物、低分子量纤维素及其衍生物、羟基羧酸(盐)、有机膦酸(盐)、硼酸(盐)、复合物等。近年来，国内外针对原有缓凝剂存在的缺陷进行了不断改进，也新开发了一些缓凝剂。从分子量的大小或合成方法的角度可以分为两大类:有机化合物和聚合物。研究较多的有机物主要是有机膦酸(盐)。用作缓凝剂的聚合物通常是低聚物，其分子量一般为数千，多通过共聚反应制得，研究较多的聚合物是含有羧基、膦酸基、磺酸基的聚合物。相对来说，羟基羧酸(盐)、有机膦酸(盐)等有机物类缓凝剂掺量较少，但比较敏感;而聚合物类缓凝剂掺量较大，但掺量与稠化时间线性关系较好。