[發明專利]一種深水固井用低溫早強劑

有效

• 申請號: 201010293396.5
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101974318A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 朱江林;馮克滿;王同友;王清順;蔣世全;許亮斌;劉科
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油田服務股份有限公司
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 胡劍輝;王漪

技術領域

本發明涉及一種深水固井用低溫早強劑。

背景技術

海洋深水石油開發是我國未來相當一段時間內石油資源開發的重要領域，而低溫固井技術就是其中一項必不可少的重要和關鍵技術之一。海洋深水的特點是低溫、高壓，有時常常伴隨有低的地層破裂壓力、淺層流和天然氣水合物。當水深達到800～1200米時，泥線溫度只有10℃左右，當水深達到1500～2000米時，泥線溫度只有3℃左右，低溫環境下存在的主要問題就是低溫延緩了油井水泥的水化，影響了水泥石抗壓強度的發展，特別是在近似0℃的低溫環境下，普通“G”級油井水泥幾乎停止了水化、固化反應，使鉆井、固井作業無法繼續進行，嚴重影響了國家在深水石油資源的開發、開采。

目前國內有較多20℃～40℃時使用的提高水泥石早期強度的早強劑，但仍還沒有對于海洋深水低溫15℃或接近10℃的低溫環境下所使用的低溫、超低溫早強劑。

此外，普通“G”級油井水泥在低溫10℃或更低溫環境下，一般情況下水泥水化速度緩慢或幾乎不進行水化反應，水泥石早期強度低，8hr甚至24hr無法形成有效強度，作業無法順利進行。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種深水固井用低溫早強劑，可在低溫10℃情況下14小時形成支撐套管的3.5MPa強度，24小時達到6.5MPa，三天水泥塊強度達到19.6MPa的高強度。

本發明的一種深水固井用低溫早強劑包括：硫酸鈉50～80％、硅酸鈉20～50％，其中，所述百分比為重量百分比。

優選地，所述硅酸鈉的模數為2.9～3.5。

本發明的低溫早強劑具有如下優點：

1)可在低溫10℃情況下14小時形成支撐套管的3.5MPa強度，24小時達到6.5MPa，三天水泥塊強度達到19.6MPa的高強度；

2)本發明適用于國際G級、A級油井水泥，可與鈦鐵礦粉，重晶石粉、粉煤灰、漂珠、般土等密度調節劑一起使用，以配制出符合不同密度要求的水泥漿，對水質無特殊要求；

3)現有早強劑大部分有增稠嚴重現象，而且含有對鋼材腐蝕嚴重的氯離子的存在，本發明的早強劑增稠現象不明顯，水溶性好，也不含氯離子，有利于保護油井套管；

4)本發明的早強劑價格低廉，材料來源廣泛，甚至比很多現有的早強劑的價格更加低廉；

5)本發明的早強劑無毒無害，對使用的環境無污染。

具體實施方式

實施例1

本實施例中，將重量百分比為50％的硫酸鈉(Na₂SO₄)、和50％的硅酸鈉(Na₄SiO₄)混合形成深水固井用低溫早強劑。

其中，硫酸鈉如果采用工業樣，那么硫酸鈉質量分數≥98.0％就可以滿足本發明性能要求，依據GB/T6009-2003，II類中的一等品及I類產品都符合本發明性能要求。

另外，所采用的硅酸鈉需要滿足模數為2.9～3.5的要求。如采用工業用的如下表1所示的硅酸鈉也可以。

表1適用本發明的工業用硅酸鈉的具體指標要求

表1中的百分比為重量百分比。

本發明所采用的硅酸鈉可以采用如下方法制得：將重量比為1∶1的石英巖粉和燒堿放在高壓蒸鍋內，在2～3個大氣壓下進行充分的壓蒸反應。

將本實施例制得的早強劑按照3～4％(重量百分比)添加到到普通“G”級油井水泥中，在低溫10℃環境下，稠化時間由原來添加普通的早強劑的12小時未稠化縮短至4個小時左右稠化，8小時形成116Pa的有效防竄強度，14小時形成支撐套管的3.5MPa強度，24小時達到6.5MPa，三天水泥塊強度達到19.6MPa的高強度。

實施例2

本實施例中，將重量百分比為80％的硫酸鈉(Na₂SO₄)、和20％的硅酸鈉(Na₄SiO₄)混合形成深水固井用低溫早強劑。

其余的步驟同實施例1。

本實施例所制得的早強劑具有與實施例1相當的效果。

實施例3

本實施例中，將重量百分比為70％的硫酸鈉(Na₂SO₄)、和30％的硅酸鈉(Na₄SiO₄)混合形成深水固井用低溫早強劑。

其余的步驟同實施例1。

本實施例所制得的早強劑具有與實施例1相當的效果。