[發明專利]深水固井低溫早強劑

無效

• 申請號: 201010200729.5
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN101864285A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 徐璧華;宋茂林;謝應權
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/48
• 分類號: C09K8/48;C09K8/467
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

所屬技術領域

本發明涉及一種深水固井用低溫早強劑，屬于油氣井固井技術領域。

背景技術

深水區油氣資源的勘探開發受惡劣復雜的環境和儲藏特性限制，具有″四高″特點，即高新技術、高風險、高技人、高回報。而一口井能否安全、經濟地開采幾十年的時間，以及能否經受住油氣井在生產過程中的增產措施、射孔、開采和各項修井作業的考驗，這往往與固井的質量密切相關。對于深水勘探所面臨的困難，往往對深水固井質量要求特別高。深水固井與常規固井相比，特別是表層段固井，常面臨著低溫、松軟地層、淺層水氣流等不利因素。

目前深水固井水泥漿的水溶類早強劑主要以氯化物為主，存在水化放熱大，腐蝕套管及水泥等副作用；而非水溶類早強劑，又只能用于有干混設備的井場，存在一定的應用局限，而且對溫度較敏感，只能適用單一的溫度條件。

因此，開發一種新型的低溫早強劑防止環空竄流和提高固井質量，不僅為國內深水油氣井，而且也為淺層氣等中低溫條件下的固井工況提供必要的技術支持，在低溫油氣藏的開發上具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供深水固井低溫早強劑，該低溫早強劑在低溫條件下能縮短水泥漿的稠化時間，提高水泥石的早期抗壓強度，可用于低溫條件下油氣藏固井中，特別適合低溫條件下海洋深水固井方面。

為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。

深水固井低溫早強劑，每種組分及含量如下：

堿金屬溴化物：33～66重量％；

偏鋁酸鈉：6～16重量％；

堿金屬氫氧化物：15～35重量％；

二氧化硅：8～15重量％；

醇胺類有機物：0.8～1.5重量％。

所述堿金屬溴化物為NaBr、KBr、LiBr中的一種、二種或二種以上混合物；所述堿金屬氫氧化物為NaOH、KOH或其混合物；二氧化硅為納米級的。

所述醇胺類有機物為三乙醇胺、三異丙醇胺或其混合物。

以上物質均為市售。

本發明低溫早強劑組合物的制備方法如下：將堿金屬溴化物、偏鋁酸鈉、堿金屬氫氧化物、二氧化硅和醇胺類有機物按上述比例稱好；將上述物質依次加入混合機內混合均勻即可。

本發明中的堿金屬溴化物和醇胺類有機物可與水泥膠體礦物發生化學作用生成絡合物，加速了水泥水化進程并促進水泥石早期強度的發展。以醇胺類有機物為例，其含有未共用電子對，因而它很容易以配價鍵同其它離子，尤其是一些金屬離子形成絡離子，因而是很好的絡合劑。在堿性溶液中它易與水泥粒子表面水化產物中的Al³⁺、Fe³⁺等離子生成可溶于水的配位化合物，因此，在水泥粒子表面生成可溶點加速G級水泥中C₃A、C₂A和C₄AF溶解速度，而與石膏的反應隨之加快，硫鋁酸鈣(鈣釩石AFt)生成量增多，這樣就會在水泥漿硬化以前，基本上完成體積膨脹，因而可提高水泥石的致密性及其抗壓強度，尤其是提高早期強度。另外，本發明中的堿金屬氫氧化物的加入，使液相中Ca(OH)₂介穩過飽和度提高，會更加有效阻止C₃A水化初期形成疏松結晶的趨勢，從而提高水泥石的致密性和強度。本發明中的偏鋁酸鈉，其主要成分是偏鋁酸鹽，其主要作用是與石灰為鈣釩石AFt的形成提供了有效的組分并增強了溶液的堿性，同時，它們在加水之初的放熱反應提高了液相溫度，有利于促進水化產物的形成和漿體強度發展。本發明中的二氧化硅的主要作用是填充水泥顆粒之間的空隙，進而提高水泥石的致密性。

與現有技術相比，本發明低溫早強劑具有以下有益效果：(1)在低溫條件下對水泥漿的流變性影響很小。(2)促使水泥漿在低溫條件下快速凝固，并達到較高的早期強度。(3)縮短低溫條件下水泥漿的稠化時間。因此可很好地滿足低溫、淺層氣等情況下的表層套管固井施工要求。

附圖說明

圖1是嘉華G級油井水泥中加入3重量％的本發明低溫早強劑，按水灰比0.44，所配制的水泥漿在30℃，20MPa條件下的稠化曲線圖。

圖2是嘉華G級油井水泥中加入3重量％的本發明低溫早強劑，按水灰比0.44，所配制的水泥漿在30℃，14MPa條件下的抗壓強度發展曲線圖。

具體實施方式

在本發明實施例中，如無特別指明，百分比均為重量百分比。

實施例1：