CN105349126A - 一种油井水泥促凝早强剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油井水泥促凝早强剂及其制备方法，属于油井水泥外加剂技术领域。该早强剂包括以下按照重量份数计的原料：石膏粉10-50份、生石灰10-40份、铝盐10-50份。本发明能够达到一剂使用起来方便和充分利用无机盐和有机盐的协同增效的目的，能够使水泥浆在低温条件下快速凝固。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥早强剂及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种油井水泥促凝早强剂及其制备方法，属于油井水泥外加剂技术领域。
背景技术
在表层套管入井浅、冬季作业温度低等情况下，极不利于水泥浆的凝固。通常做法是通过加氯化钙等无机盐来提高水泥浆的早期强度，但无法满足现在高速钻井时，对水泥浆极短稠化时间的要求。还有，如果加入的无机盐量过大，往往会造成其性能逆向，给固井带来难以预测的风险。
国家知识产权局于2012.7.4公开了一件公开号为CN102533235A，名称为“一种油井水泥中高温早强剂”的发明，该发明公开了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。本发明的有益效果是：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。
上述对比文件是适用于中高温的早强剂，不适合低温状态下的要求，且稠化时间较长。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中的油井水泥促凝早强剂的无机盐和有机盐促凝剂分开使用存在缺陷的问题，提供一种油井水泥促凝早强剂，达到一剂使用起来方便和充分利用无机盐和有机盐的协同增效的目的，能够使水泥浆在低温条件下快速凝固。
为了实现上述目的，其具体的技术方案如下：
一种油井水泥促凝早强剂，其特征在于：包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉10-50份
生石灰10-40份
铝盐10-50份。
本发明所述的油井水泥促凝早强剂，还包括以下按照重量份数计的原料：
微硅粉5-30份
脂肪醇胺1-30份
铁盐1-30份
聚磺酸盐5-30份。
一种油井水泥促凝早强剂，其特征在于：包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉30份
生石灰20份
铝盐25份
微硅粉8份
脂肪醇胺3份
铁盐5份
聚磺酸盐12份。
本发明所述的铝盐为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、偏铝酸钾和柠檬酸铝中的一种或者任意比例的多种混合物。
本发明所述的铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁、氯化铁和柠檬酸铁中的一种或者任意比例的多种混合物。
本发明上述一种油井水泥促凝早强剂的制备方法，其特征在于：将石膏粉、生石灰、铝盐、微硅粉、铁盐和聚磺酸盐按比例称好，并投入混合机内混合均匀，再滴加脂肪醇胺，粉碎，得到油井水泥促凝早强剂。
本发明带来的有益技术效果：
1、本发明解决了现有油井水泥早强剂的问题，本发明的油井水泥促凝早强剂适用于表层套管和低温浅井固井，可大大缩短水泥浆在低温下的稠化时间，提高水泥石早期强度。本发明能够达到一剂使用起来方便和充分利用无机盐和有机盐的协同增效的目的，能够使水泥浆在低温条件下快速凝固。
2、本发明的油井水泥促凝早强剂，可以和粉煤灰、微硅、漂珠、般土等减轻剂外掺料一起使用，以配制出符合现场施工需要的、不同性能的水泥浆，抗压强度增长率可达35%以上。
3、本发明的油井水泥促凝早强剂，可与多元共聚型多功能降失水剂HT-1和聚乙烯醇成膜型降失水剂LT-1、LT-2复配使用，发挥协同作用，缩短水泥浆稠化时间，以配制出符合各种固井工程要求的且具有优良性能的水泥浆。
具体实施方式
实施例1
一种油井水泥促凝早强剂，包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉10份
生石灰10份
铝盐10份。
实施例2
一种油井水泥促凝早强剂，包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉50份
生石灰40份
铝盐50份。
实施例3
一种油井水泥促凝早强剂，包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉30份
生石灰25份
铝盐30份。
实施例4
一种油井水泥促凝早强剂，包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉15份
生石灰32份
铝盐26份。
实施例5
一种油井水泥促凝早强剂，包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉10份
生石灰10份
铝盐10份
微硅粉5份
脂肪醇胺1份
铁盐1份
聚磺酸盐5份。
实施例6
一种油井水泥促凝早强剂，包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉50份
生石灰40份
铝盐50份
微硅粉30份
脂肪醇胺30份
铁盐30份
聚磺酸盐30份。
实施例7
一种油井水泥促凝早强剂，包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉30份
生石灰25份
铝盐30份
微硅粉17.5份
脂肪醇胺15.5份
铁盐15.5份
聚磺酸盐17.5份。
实施例8
一种油井水泥促凝早强剂，包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉40份
生石灰12份
铝盐37份
微硅粉10份
脂肪醇胺27份
铁盐29份
聚磺酸盐20份。
实施例9
油井水泥促凝早强剂CNZQ-1的制备方法是取石膏粉30份、生石灰20份、铝盐25份、微硅粉8份、铁盐5份和聚磺酸盐12份。按上述比例称好并投入混合机内混合均匀，再滴加脂肪醇胺3份，粉碎。
所述的铝盐为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、偏铝酸钾和柠檬酸铝中的一种或者任意比例的多种混合物。所述的铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁、氯化铁和柠檬酸铁中的一种或者任意比例的多种混合物。
CNZQ-1对油井水泥浆性能影响试验。按GB/T19139-2012《油井水泥试验方法》进行水泥浆性能试验。其中，油井水泥为嘉华G级油井水泥，水/灰为0.44。试验结果见表1。
表1CNZQ-1对水泥浆性能影响测试结果
以上数据表明：随着CNZQ-1掺量增加，水泥浆的流性指数n值和稠度系数K值变化不大。水泥石强度发展随CNZQ-1试验掺量的增加和养护时间增加而均匀增长。水泥浆稠化时间随CNZQ-1掺量增加而规律性地缩短。
实施例10
油井水泥促凝早强剂CNZQ-1的制备方法是取石膏粉30份、生石灰20份、铝盐25份、微硅粉8份、铁盐5份和聚磺酸盐12份。按上述比例称好并投入混合机内混合均匀，再滴加脂肪醇胺3份，粉碎。
所述的铝盐为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、偏铝酸钾和柠檬酸铝中的一种或者任意比例的多种混合物。所述的铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁、氯化铁和柠檬酸铁中的一种或者任意比例的多种混合物。
CNZQ-1加HT-1多元共聚降滤失剂的油井水泥浆性能影响试验。按GB/T19139-2012《油井水泥试验方法》进行水泥浆性能试验。其中，油井水泥为嘉华G级油井水泥，HT-13%,分散剂FS-10.2%，水/灰为0.44。试验结果见表2。
表2CNZQ-1对加HT-1多元共聚降滤失剂的油井水泥浆性能影响测试结果
试验结果表明：随着CNZQ-1掺量增加，对加HT-1水泥浆的流性指数n值和稠度系数K值变化不大。水泥石强度发展随CNZQ-1试验掺量的增加和养护时间增加而均匀增长。水泥浆稠化时间随CNZQ-1掺量增加而规律性地缩短。在一定加量范围内CNZQ-1的水泥浆的降滤失性能没有不利影响。
实施例11
油井水泥促凝早强剂CNZQ-1的制备方法是取石膏粉30份、生石灰20份、铝盐25份、微硅粉8份、铁盐5份和聚磺酸盐12份。按上述比例称好并投入混合机内混合均匀，再滴加脂肪醇胺3份，粉碎。
所述的铝盐为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、偏铝酸钾和柠檬酸铝中的一种或者任意比例的多种混合物。所述的铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁、氯化铁和柠檬酸铁中的一种或者任意比例的多种混合物。
CNZQ-1对加聚乙烯醇成膜降滤失剂（LT-2）的低密度油井水泥浆性能影响试验。按GB/T19139-2012《油井水泥试验方法》进行水泥浆性能试验。其中，试验水泥浆配方为：嘉华G级水泥:粉煤灰:微硅:降滤失剂LT-2:减阻剂SXY-2:水=222:178:120:7.8:3.3:470，水泥浆密度为1.45g/cm3。试验结果见表3。
表3CNZQ-1对加聚乙烯醇成膜降滤失剂（LT-2）的低密度油井水泥浆性能影响试验测试结果
试验结果表明：随CNZQ-1加量变化，水泥浆的旋转粘度计读数和n值、K值变化不大。可有效提高上述水固比较高的低密度水泥石的抗压强度。CNZQ-1对加LT-2和微硅的大水灰比的低密度水泥浆的稠化时间的调节规律性地变化。CNZQ-1对加LT-2和微硅的大水灰比低密度水泥浆的降滤失性能没有不利影响。当CNZQ-1掺量依次从1%增加到4%时，该水泥浆的滤失量仅稍有增大,但仍在允许范围内。
Claims (6)
1.一种油井水泥促凝早强剂，其特征在于：包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉10-50份
生石灰10-40份
铝盐10-50份。
2.根据权利要求1所述的一种油井水泥促凝早强剂，其特征在于：所述的油井水泥促凝早强剂，还包括以下按照重量份数计的原料：
微硅粉5-30份
脂肪醇胺1-30份
铁盐1-30份
聚磺酸盐5-30份。
3.根据权利要求2所述的一种油井水泥促凝早强剂，其特征在于：包括以下按照重量份数计的原料：
石膏粉30份
生石灰20份
铝盐25份
微硅粉8份
脂肪醇胺3份
铁盐5份
聚磺酸盐12份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种油井水泥促凝早强剂，其特征在于：所述的铝盐为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、偏铝酸钾和柠檬酸铝中的一种或者任意比例的多种混合物。
5.根据权利要求2或3所述的一种油井水泥促凝早强剂，其特征在于：所述的铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁、氯化铁和柠檬酸铁中的一种或者任意比例的多种混合物。
6.根据权利要求2或3所述的一种油井水泥促凝早强剂的制备方法，其特征在于：将石膏粉、生石灰、铝盐、微硅粉、铁盐和聚磺酸盐按比例称好，并投入混合机内混合均匀，再滴加脂肪醇胺，粉碎，得到油井水泥促凝早强剂。
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