[发明专利]一种固井用低温水泥早强剂及包含它的水泥

说明书

本发明公开了一种固井用低温水泥早强剂及包含它的水泥，涉及水泥外加剂技术领域领域，其包括以下重量份的组分：23‑27份硫酸钠，5‑7份硝酸钠，3‑5份硫酸亚铁，0.2‑0.3份二乙醇胺，0.4‑0.5份三乙醇胺，1.0‑1.3份减水剂，2‑2.5份超细云母粉，0.3‑0.5份碳酸锂，0.8‑1.0份滑石粉。本发明的早强剂具有优越的低温早强性及抗压强度，能够满足深水作业低温固井的需要，减少侯凝时间，提高作业效率及安全性；本发明的早强剂为无氯早强剂，在使用中，流动性好，无闪凝现象，对套管无腐蚀作用。

技术领域

本发明涉及水泥外加剂技术领域领域，特别涉及一种固井用低温水泥早强剂及包含它的水泥。

背景技术

油井水泥专用于油井、气井的固井工程，又称堵塞水泥。它的主要主用是将套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水层，防止互相串扰，以便在井内形成一条从油层流向地面且隔绝良好的油流通道。油井水泥的基本要求为：水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和适合的密度；水泥浆注入井内后，应较快凝结，并在短期内达到相当的强度；硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性。

海洋深水固井作业环境具有温度低，浅层流和底层破裂压力低的特点，固井过程中所面临的低温环境将严重影响油井水泥水化速率，使水泥石早期强度较低，环空水泥石无法在较短的时间达到足够的剪切应力来支撑套管重量。导致固井侯凝时间延长，无法满足固井快凝早强要求。加入早强剂是地温古井中缩短水泥浆凝结时间、提高水泥早期强度的主要方法。常用早强剂有无机强电解质及水溶性有机电解质两类，无机强电解质类主要有氯盐类、硫酸盐类和硝酸盐类，氯化钙是常用的氯盐类早强剂，但氯化钙易使水泥浆屈服值升高，甚至出现闪凝现象，使水泥浆无法泵注，另外，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等；硫酸盐类早强剂易对水泥石造成腐蚀，影响水泥石的耐久性；三乙醇胺是比较常用的有机类早强剂，在浓度过高时反而使水泥浆缓凝，且作用机理尚未统一。单一组分的早强剂存在多种缺点，无法满足早强剂在油田固井中的需要，现有研究趋势多向复合早强剂发展。但现有的复合早强剂其早强性能不尽人意，开发新型低温早强剂对于低温、浅层流等苛刻条件下的海洋油气资源的勘探和开发具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有优越的低温早强性及抗压强度，能够满足深水作业低温固井的需要，减少侯凝时间，提高作业效率及安全性的无氯固井用低温水泥早强剂及包含它的水泥。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案 ：

一种固井用低温水泥早强剂，其包括以下重量份的组分：23-27份硫酸钠，5-7份硝酸钠，3-5份硫酸亚铁，0.2-0.3份二乙醇胺，0.4-0.5份三乙醇胺，1.0-1.3份减水剂，2-2.5份超细云母粉，0.3-0.5份碳酸锂，0.8-1.0份滑石粉。

本发明还具有以下附加技术特征：

优选的，所述减水剂为三聚氰胺减水剂与聚羧酸系减水剂按照质量比1:1混合。

优选的，所述超细云母粉为纳米级云母粉。

本发明还提供一种低温固井用水泥，包含上述的早强剂。

本发明的固井用低温水泥早强剂制备方法为：将各物料常温下按重量比混合均匀即得。

一般的，深水作业的水泥浆中需要添加高强漂珠降低密度，本发明的早强剂可以与高强漂珠一起使用。

本发明和现有技术相比，其优点在于：

1.本发明使用超细云母粉作为晶核，除其本身具有优异的耐酸碱腐蚀性能外，其表面具有较多的破裂构造，能够为C-S水化产物提供较多的生长位，使其迅速长大，达到提高水泥浆早强性的作用；滑石粉作为分散剂能够降低水泥浆的粘度，改善水泥浆的流动性，使水泥浆顺利泵送，且可以填充水泥浆中的空隙增加水泥石的致密性，提高抗压强度及水泥石的耐久性，减少水泥石的收缩体积；