[发明专利]一种油井水泥中高温早强剂

说明书

技术领域

本发明涉及油井水泥早强剂技术领域，特别是一种油井水泥中高温早强剂。

背景技术

随着石油天然气勘探开发的深入，长封固大温差井也越来越多，这些井多数采用一次性固井，施工时间长，这就需要水泥浆具有稠化时间长、顶部强度高的性能。水泥浆稠化时间决定了缓凝剂的添加量，绝大多数缓凝剂加量大了自然影响顶部强度的发展。

常用的早强剂有无机盐类和有机化合物类，无机盐类中氯化物是最常用的油井水泥早强剂，其它如碳酸盐、硅酸盐、铝酸盐、硫代硫酸盐以及钠、钾、铵的氢氧化物也都是油井水泥早强剂；有机早强剂包括甲酸钙、甲酰铵、草酸和三乙酰胺等。

目前，国内早强剂有很多，为了降低成本，绝大多数早强剂里都添加氯化钙，但由于氯化钙在和水泥浆混拌的最初几个小时内放热速率高，使其地层与套管温度升高，套管膨胀，后期容易引发层间窜流，而且使水泥浆动切力增大，塑性粘度升高，初始稠度增大，使现场泵送困难，甚至出现“闪凝”现象，使水泥浆无法泵注；另外，氯化钙还会使水泥石体积收缩增大、渗透率升高和防硫酸盐腐蚀能力下降。

其他的早强剂在低密度体系里，对抗压强度有提高，但是对稠化时间的影响也比较明显，导致缓凝剂加量增大，增加水泥浆配方调试的难度，浪费人力、物力，同时也增加了成本；且现有其他的早强剂都是在低温下提高强度，缩短稠化时间。

现有早强剂和复合型早强剂的主要缺点为：

1、原料多样，生产时间长，效率低；

2、适用温度偏低，主要针对浅井和表层低温固井；

3、高温下对稠化时间影响明显；

4、对顶部强度的发展作用小。

为此，急需开发一种在高温下既对稠化时间无影响又对顶部强度发展有利的早强剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种成本低、中温下有助于降低水泥浆API失水量、高温下对低密度水泥浆稠化时间无影响且能有效提高顶部抗压强度的油井水泥中高温早强剂。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种油井水泥中高温早强剂，它包含以下组分，且各组分的重量比为：

硫代硫酸钠    1.2～2.8，

碱式氯化铝    0.2～2，

硝酸钠        0.2～0.6，

微硅          0.2～1，

铝酸钙        0～0.2。

本发明的有益效果在于：本发明针对水泥石在中高温情况下早期强度发展缓慢，影响钻井周期的具体情况，研制开发了由多种无机化合物按一定的比例复配而成的早强剂。其具有双重早强作用，高温下它能在不影响稠化时间的情况下明显地提高水泥石的早期强度，解决了中高温环境下水泥石早期强度发展缓慢的现状，并且与其他外加剂配伍性好；同时中温下有助于控制水泥浆的失水量，降低了降失水剂的加量，节约了成本。总而言之本发明具有以下优点：

1、原料简单，购买方便，价格便宜，节约成本；

2、属于复合早强剂，复配工序简单，生产效率高；

3、中温下有助于降低水泥浆API失水量；

4、高温下对低密度水泥浆稠化时间无影响且能有效提高顶部抗压强度；

5、与各种外加剂配伍性好，易于水泥浆调配。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1：

一种油井水泥中高温早强剂，它包含以下组分，且各组分的重量比为：

硫代硫酸钠  2.8，

碱式氯化铝  0.2，

硝酸钠      0.4，

微硅        0.4，

铝酸钙      0.2。

将按上述配方制成的油井水泥中高温早强剂和水泥按重量比为4∶100取样制成样品，样品在养护温度为61℃、养护时间为8小时的条件下达到的抗压强度为16.78MPa；本实施例为本发明的最佳实施例。

实施例2：

一种油井水泥中高温早强剂，它包含以下组分，且各组分的重量比为：

硫代硫酸钠 1.2，

碱式氯化铝 1.2，

硝酸钠     0.6，

微硅    1。

将按上述配方制成的油井水泥中高温早强剂和水泥按重量比为4∶100取样制成样品，样品在养护温度为61℃、养护时间为8小时的条件下达到的抗压强度为13.792MPa。