络合的稳定常数是葡糖的十多倍。葡糖类的缓凝机理可用成核、结晶理论来阐述。葡酸具有五个羟基,一个羧基将与水化铝酸钙六角水化物层间氢键结合更为牢固,延长了诱导期。多数观点认为,葡酸还对CaOH2的结晶和晶核生长有强烈的抑制作用。经电镜扫描图象分析,葡酸与Ca2生成络合物,降低了Ca2浓度,推迟了晶核生成。而且生成的CaOH2的晶核中,八面体晶体的比例减少,而无定形CaOH2增多,阻碍了晶体的发育。③有机膦在研究缓凝剂作用机理时,人们希望知道有机缓凝剂究竟是哪些基团起活性作用,因为这可以指导我们选择或合成缓凝剂。有观点认为,羟基是活性基团,诸如酒石酸,葡酸都有多个羟基,然而,乙醇具有羟基却没有缓凝作用,过氧化氢HOOH具有两个羟基反而促凝。后来经过多次比较试验,尤其对官能团比例和在分子中排列位置的比较,确认了羟基活性。也就是说,如果羟基的数量和排列的位置达到一个最佳点,那么,这个有机物就会很好地被水泥吸附,成为良好的缓凝剂,以磷酸为例说明。磷酸具有三个羟基,有缓凝作用。磷酸盐,二聚磷酸盐,三聚磷酸盐,四聚磷酸盐都有缓凝作用。为了使磷酸成为更好的缓凝剂,国外对磷酸进行改性得到一系列有机膦缓凝剂,如烷基膦缓凝剂。我国多数油田中使用的有机多磷酸H1高效缓凝剂。H1缓凝剂1羟基乙叉11二磷酸合成产品的产率达90。产品Hl与多磷酸比较,羟基排列不同,而且引入碳链加强了对Ca2的螫合作用使缓凝效果增强。H1使用温度在90℃以下,如果和其它高温缓凝剂复配可提高使用温度。Hl具有加量少000901,使用性能稳定,安全性好等优点。5无机合物
f许多无机化合物可使油井水泥缓凝。此类缓凝剂常用的有以下几类:①硼酸、磷酸、氢氟酸和铬酸以及它们盐类;②锌和铅的氧化物。氧化锌,由于它不影响水泥浆的流变性,故有时用它作为触变水泥的缓凝剂。此缓凝剂对C3A石膏体系的水化无影响。氧化锌的缓凝机理是:氢氧化锌沉淀在水泥颗粒表面,形成一个低溶解度K0=18×1014、低渗透率的薄膜,抑制了水泥的进一步水化。当胶态的氢氧化锌Z
OH2转变成结晶态的氢氧化锌钙后,缓凝作用结束,其反应如下:2Z
OH22OHCa22H2O→CaZ
2OH62H2O硼酸钠也是常用的缓凝剂。体系中掺入此种缓凝剂可使大多数木质素磺酸盐的有效温度范围提高到315℃。但是要注意,与纤维素和聚胺类降失水剂配伍使用时,有可能使降失水效果下降。
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