專利名稱：一種油井水泥中高溫早強劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及油井水泥早強劑技術領域，特別是一種油井水泥中高溫早強劑。
背景技術：
隨著石油天然氣勘探開發的深入，長封固大溫差井也越來越多，這些井多數采用一次性固井，施工時間長，這就需要水泥漿具有稠化時間長、頂部強度高的性能。水泥漿稠化時間決定了緩凝劑的添加量，絕大多數緩凝劑加量大了自然影響頂部強度的發展。常用的早強劑有無機鹽類和有機化合物類，無機鹽類中氯化物是最常用的油井水泥早強劑，其它如碳酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽、硫代硫酸鹽以及鈉、鉀、銨的氫氧化物也都是油井水泥早強劑；有機早強劑包括甲酸鈣、甲酰銨、草酸和三乙酰胺等。目前，國內早強劑有很多，為了降低成本，絕大多數早強劑里都添加氯化鈣，但由于氯化鈣在和水泥漿混拌的最初幾個小時內放熱速率高，使其地層與套管溫度升高，套管膨脹，后期容易引發層間竄流，而且使水泥漿動切力增大，塑性粘度升高，初始稠度增大，使現場泵送困難，甚至出現“閃凝”現象，使水泥漿無法泵注；另外，氯化鈣還會使水泥石體積收縮增大、滲透率升高和防硫酸鹽腐蝕能力下降。其他的早強劑在低密度體系里，對抗壓強度有提高，但是對稠化時間的影響也比較明顯，導致緩凝劑加量增大，增加水泥漿配方調試的難度，浪費人力、物力，同時也增加了成本；且現有其他的早強劑都是在低溫下提高強度，縮短稠化時間。現有早強劑和復合型早強劑的主要缺點為I、原料多樣,生產時間長,效率低；2、適用溫度偏低，主要針對淺井和表層低溫固井；3、高溫下對稠化時間影響明顯；4、對頂部強度的發展作用小。為此，急需開發一種在高溫下既對稠化時間無影響又對頂部強度發展有利的早強劑。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種成本低、中溫下有助于降低水泥漿API失水量、高溫下對低密度水泥漿稠化時間無影響且能有效提高頂部抗壓強度的油井水泥中高溫早強劑。本發明的目的通過以下技術方案來實現一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉 I. 2 2.8，堿式氯化鋁 0.2 2，硝酸鈉0.2 0.6，微硅0. 2 1，
鋁酸鈣0 0.2。本發明的有益效果在于本發明針對水泥石在中高溫情況下早期強度發展緩慢， 影響鉆井周期的具體情況，研制開發了由多種無機化合物按一定的比例復配而成的早強劑。其具有雙重早強作用，高溫下它能在不影響稠化時間的情況下明顯地提高水泥石的早期強度，解決了中高溫環境下水泥石早期強度發展緩慢的現狀，并且與其他外加劑配伍性好；同時中溫下有助于控制水泥漿的失水量，降低了降失水劑的加量，節約了成本。總而言之本發明具有以下優點I、原料簡單，購買方便，價格便宜，節約成本；2、屬于復合早強劑，復配工序簡單，生產效率高；3、中溫下有助于降低水泥漿API失水量；4、高溫下對低密度水泥漿稠化時間無影響且能有效提高頂部抗壓強度；5、與各種外加劑配伍性好，易于水泥漿調配。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步的描述實施例I —種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉2. 8，堿式氯化鋁0. 2，硝酸鈉0. 4，微硅0.4，鋁酸鈣0.2。將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養護溫度為61°C、養護時間為8小時的條件下達到的抗壓強度為16. 78MPa ;本實施例為本發明的最佳實施例。實施例2 一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉1.2，堿式氯化鋁1.2，硝酸鈉0. 6，微硅I。將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養護溫度為61°C、養護時間為8小時的條件下達到的抗壓強度為13. 792MPa。實施例3 一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉1.2，堿式氯化鋁2，硝酸鈉0. 4，微硅0. 2，
鋁酸鈣0.2。將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養護溫度為61°C、養護時間為8小時的條件下達到的抗壓強度為2. 4MPa。實施例4
一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為
硫代硫酸鈉2，
堿式氯化鋁I. 2,
硝酸鈉0. 4,
微娃0. 2,
鋁酸鈣0. 2。
將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強劑和水泥按重量比為4
100取樣制成
樣品，樣品在養護溫度為61°C、養護時間為8小時的條件下達到的抗壓強度為15. 04MPa。實施例5
一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為
硫代硫酸鈉2. 8,
堿式氯化鋁0. 2,
硝酸鈉0. 6,
微娃0. 3,
鋁酸鈣0. I。
將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強劑和水泥按重量比為4
100取樣制成
樣品，樣品在養護溫度為61°C、養護時間為8小時的條件下達到的抗壓強度為13. 27MPa。實施例6 一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉2.8，堿式氯化鋁0. 2，硝酸鈉0. 6，微硅0. 4。將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養護溫度為61°C、養護時間為8小時的條件下達到的抗壓強度為13. 972MPa。實施例7
一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為
硫代硫酸鈉2. 6,
堿式氯化鋁0. 2,
硝酸鈉0. 6,
微娃0. 4,
鋁酸鈣0. 2。
將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強劑和水泥按重量比為4
100取樣制成
樣品，樣品在養護溫度為61°C、養護時間為8小時的條件下達到的抗壓強度為13. 216MPa。
實施例8
一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為
硫代硫酸鈉2. 8,
堿式氯化鋁0. 2,
硝酸鈉0. 2,
微娃0. 6,
鋁酸鈣0. 2。
將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養護溫度為61°C、養護時間為8小時的條件下達到的抗壓強度為14. 902MPa。
本發明的早強劑由無機鹽硫代硫酸鈉、堿式氯化鋁、硝酸鈉、微硅、硫酸鈣復配而
成。硫代硫酸鈉價格便宜，可降低生產成本；堿式氯化鋁解決了以往早強劑使水泥漿動切力增大、塑性粘度升高、初始稠度增大，導致現場泵送困難的問題；硝酸鈉、微硅、硫酸鈣的加入提高了水泥石的致密性，保證了超高溫下強度不衰退。為驗證本發明的強度性能和綜合性能，以下結合對比實驗對本發明作進一步的說明下列實驗樣品各組分的重量百分比以100%的水泥的重量為基準。樣品I :A廠G級油井水泥+44%水樣品2 :A廠G級油井水泥+44%水+4%油井水泥中高溫早強劑樣品3 :B廠G級油井水泥+44%水+4%油井水泥中高溫早強劑樣品4 :A廠G級油井水泥+33%水+8%降失水劑+0. 5%緩凝劑+0. 2%消泡劑樣品5 :A廠G級油井水泥+36 %水+8 %降失水劑+0. 5 %緩凝劑+0.2%消泡劑 +2%油井水泥中高溫早強劑樣品6 :A廠G級油井水泥+55%粉煤灰+8%微硅+20%超細水泥+5%防竄劑+7% 多功能防竄劑+48%水+12%降失水劑+1. 2%高溫緩凝劑+0. 2%消泡劑樣品7 :A廠G級油井水泥+55%粉煤灰+8%微硅+20%超細水泥+5%防竄劑+7% 多功能防竄劑+50 %水+12 %降失水劑+1. 2 %高溫緩凝劑+0.2%消泡劑+3 %油井水泥中高溫早強劑。分別對各樣品性能進行檢測分析，結果如下表I強度性能
權利要求
1. 一種油井水泥中高溫早強劑，其特征在于它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉I. 2 2. 8，堿式氯化鋁0. 2 2，硝酸鈉0. 2 0. 6，微娃0. 2 1，鋁酸鈣0 0. 2。
全文摘要
本發明公開了一種油井水泥中高溫早強劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉1.2～2.8，堿式氯化鋁0.2～2，硝酸鈉0.2～0.6，微硅0.2～1，鋁酸鈣0～0.2。本發明的有益效果是高溫下它能在不影響稠化時間的情況下明顯地提高水泥石的早期強度，解決了中高溫環境下水泥石早期強度發展緩慢的現狀，并且與其他外加劑配伍性好；同時中溫下有助于控制水泥漿的失水量，降低了降失水劑的加量，節約了成本。
文檔編號C09K8/467GK102533235SQ201210001059
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者盧成輝, 史芳芳, 李勇, 祝成 申請人:成都歐美科石油科技股份有限公司