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第 36 卷第 7 期 精 细 化 工 Vol.36, No.7
201 9 年 7 月 FINE CHEMICALS July 2019

油田化学品与油品添加剂
低水化热水泥浆用微胶囊型热控材料制备及应用

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冯 茜，刘先杰，彭志刚 ，霍锦华，刘 欢
（西南石油大学 化学化工学院，四川 成都 610500）

摘要：基于天然气水合物低温、高压及电解质条件下的分解特性，以常规波特兰油井水泥为基料，外掺入微胶
囊型热控材料（PCM-1），制备了一种低水化热水泥浆体系。采用自研半绝热测试实验设备对水泥浆体系早期水
化过程中的温度进行了连续测量，以水泥浆体系最高温度（T m ）及最大水化温升（T r ）表征了 PCM-1 对水泥浆
体系水化热的控制效应。结果表明，PCM-1 的含量 15%时（以水泥的质量为基准，下同），该水泥浆较纯水泥
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浆的水化最高温度下降了 22.3 ℃，最大水化温升下降了 23.6 ℃；24 h 及 48 h 水化热分别下降了 7.68×10 J 及
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7.28×10 J。微胶囊能够有效地控制水泥浆的水化温升及水化热，大幅降低了深水水合物层的固井风险。
关键词：深水固井；水合物；微胶囊型热控材料；水化温升；水泥浆水化热；油田化学品与油品添加剂
中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 07-1453-06

Preparation and Application of Microcapsule Type Thermal

Control Material for Low Hydrationheat Cement Slurry

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FENG Qian, LIU Xian-jie, PENG Zhi-gang , HUO Jin-hua, LIU Huan
（College of Chemistry and Chemical Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, Sichuan, China）

Abstract: Based on the decomposition characteristics of natural gas hydrate underlow temperature, high
pressure and electrolyte conditions, a cement slurry system of low-hydration heat was developed with
Portland oil well cement as base material and addition of micro-capsule type thermal control material
(PCM-1). The temperature in the early hydration process of the cement slurry system was continuously
measured by self-developed semi-adiabatic test equipment, and the control effect of PCM-1 on hydration
heat was characterized by maximum temperature (T m) and maximum hydration temperature rise (T r) of the
cement slurry system. The results showed that compared with that of pure slurry cement system, when
addition amount of PCM-1 was 15% (taking the quality of cement as the benchmark, the same below), the
hydration maximum temperature of the prepared cement slurry system decreased by 22.3 ℃ and the
maximum hydration temperature rise decreased by 23.6 ℃. In addition, 24 h and 48 h hydration heat
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respectively decreased by 7.6810 J and 7.2810 J. Microcapsule can effectively control the hydration
temperature rise and hydration heat of cement slurry, and greatly reduce the cementing risk of the hydrate
layer in deep water.
Key words: deep water cementing; hydrate; micro-capsule type thermal control material; hydration
temperature rise; hydrationheat of cement slurry; oil field chemicals and petroleum additives

[4]
天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模 定存在条件，使其只能在特定区域存在 。目前，
大、埋藏浅、成藏物化条件优越的特点，被认为是 已探明天然气水合物主要存在于大陆边缘的海洋深
21 世纪继常规石油和天然气能源之后最具开发潜力 水区及陆上永久冻土区域 [5-6] 。天然气水合物是一种
的替代能源 [1-3] 。天然气水合物是由主体结构水分子 亚稳态物质，外部温度、压力任何微小的变化都将
及客体结构天然气分子在一定的温度、压力及电解 诱发天然气水合物分解，进而造成井壁坍塌、井径
质条件下形成的类冰状的笼形化合物，其苛刻的稳 扩大、环空封隔失效、层间流体窜槽、井漏及井涌

收稿日期：2018-12-21; 定用日期：2019-03-07; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180936
作者简介：冯 茜（1976—）女，副教授。联系人：彭志刚（1976—），男，教授，E-mail：1051691273@qq.com。