一种用于油田固井用水泥的广谱性无氯促凝早强剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于油田固井用水泥的广谱性无氯促凝早强剂，该早强剂的原料组成为：1～1.5重量份钠盐，1～1.5重量份钙盐，1～1.5重量份铝盐，1～1.5重量份其他材料；其他材料为羟基磷灰石、偏高岭土、三硅酸镁、氧化镁、硫酸锶、碳酸锶、硝酸锶、碳酸锂和草酸中的一种或几种。本发明专利技术的早强剂性能稳定，具有优异的促凝和早强性能，早期强度高、强度发展快、稠化过渡时间和初终凝过渡时间短、适用于较宽温度范围、高温大温差水泥浆体系和AMPS类水泥浆体系等多种水泥浆体系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于油田固井用水泥的广谱性无氯促凝早强剂，属于油田固井用水泥用早强剂

技术介绍
由于中国国土面积大，东北、华北、西北地区常年冬期较长，需要掺加早强剂和早强减水剂来提高混凝土早期强度发展。华东、华南地区冬季气温降至10℃以下的施工中也常掺用早强剂和早强减水剂。混凝土构件生产中为尽早张拉钢筋、加快模板周转和台座利用率，早强型的外加剂更是普遍应用。据统计，目前我国每年使用的早强剂和早强减水剂总量逾20万吨。混凝土早强剂是外加剂发展历史中最早使用的外加剂品种之一。到目前为止，人们已先后开发除氯盐和硫酸盐以外的多种早强型外加剂，如亚硝酸盐、铬酸盐等，以及有机物早强剂，如三乙醇胺、甲酸钙、尿素等。单一的无机盐或有机物类早强剂往往仅有一个突出性能，即早强性能，很少兼具早强和促凝性能，适应温度范围也十分有限。目前常见的油田固井用水泥早强剂以复配早强剂为主，按组成主要有三类：①无机盐与无机盐复合类；②无机盐与有机物复合类；③有机物与有机物复合类。虽然传统的早强剂具有一定的早强性能，可以满足某些简单的浅井固井需求，但还是存在一些缺点：1.传统的早强剂中大部分都含氯，氯离子会引起套管的锈蚀，易导致高温水泥石强度衰退，水泥石渗透率增大；2.不适用于AMPS类水泥浆体系，很难缩短AMPS类水泥浆体系的稠化时间，即使大幅提高早强剂加量，也很难缩短稠化时间；3.稠化过渡时间和初终凝过渡时间较长，不利于防止油气水窜流；4.难以解决高温大温差井顶部水泥超缓凝、水泥石强度发展慢或强度低等难题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种用于油田固井用水泥的广谱性无氯促凝早强剂，该早强剂早期强度高、强度发展快、稠化过渡时间和初终凝过渡时间短、适用于较宽温度范围和多种水泥浆体系。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于油田固井用水泥的广谱性无氯促凝早强剂，该早强剂的原料组成为：1～1.5重量份钠盐，1～1.5重量份钙盐，1～1.5重量份铝盐，1～1.5重量份其他材料；其他材料优选为羟基磷灰石、偏高岭土、三硅酸镁、氧化镁、硫酸锶、碳酸锶、硝酸锶、碳酸锂和草酸等中的一种或几种。其中，羟基磷灰石具有优良的生物相容性和生物活性，是人体骨骼的主要组成成分；偏高岭土是一种高活性的人工火山灰材料，可与Ca(OH)2(CH)和水发生火山灰反应，生成与水泥类似的水化产物；氧化镁是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性，属于胶凝材料。在上述早强剂中，优选地，所述钠盐为硫代硫酸钠、铝酸钠、氟化钠、氟硅酸钠、零水偏硅酸钠、草酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和硝酸钠等中的一种或几种。在上述早强剂中，优选地，所述钙盐为碳酸钙、硫酸钙、氟化钙、铝酸钙和甲酸钙等中的一种或几种。在上述早强剂中，优选地，所述铝盐为硅酸铝、硫化铝和硫酸铝等中的一种或几种。在本专利技术的早强剂中，钠盐和其他材料是该早强剂的主要成分，起主要作用，钙盐和铝盐为辅助材料，起辅助作用。本专利技术还提供一种上述用于油田固井用水泥的广谱性无氯促凝早强剂的制备方法，称取上述的钠盐、钙盐、铝盐和其他材料，混合均匀即得所述早强剂。本专利技术还提供一种用于油田固井用的水泥浆，其是由以下步骤制备的：称取100重量份的G级油田固井用水泥、1-3重量份的权利要求1-4中任一项所述的早强剂、2.5-3重量份降失水剂、0.3-0.6重量份的分散剂和43重量份的水，将上述组分混合配制得到用于油田固井用的水泥浆。在上述水泥浆中，优选地，所述降失水剂为中国石油集团钻井工程技术研究院生产的DRF-300S、DRF-120L和DRF-100L中的一种或两种。在上述水泥浆中，优选地，所述分散剂为中国石油集团钻井工程技术研究院生产的DRS-1S、卫辉市化工有限公司生产的USZ和成都川锋化学工程有限责任公司生产的SXY-2中的一种或几种。本专利技术的早强剂适合应用于上述水泥浆中，特别是应用于高温大温差水泥浆体系或AMPS类水泥浆体系中。本专利技术的早强剂性能稳定，具有优异的促凝早强性能：①可以显著地提高水泥石的早期强度，缩短强度发展时间；②有效地缩短稠化时间和稠化过渡时间，有效地缩短初凝时间和初终凝过渡时间，提高水泥的防窜能力；③有效地提高高温大温差水泥的顶部强度；④适用于PVA类水泥浆体系和AMPS类水泥浆体系；⑤适用于较宽的温度范围；⑥能够防止表层套管、调整井和其它一些低温井在水泥候凝过程中发生气/水窜，对提高表层套管、浅井、调整井、其它低温井以及高温大温差井的固井质量、节约建井成本等具有重要意义。附图说明图1为实施例1早强剂加量为水泥质量的3％时，水泥浆对应的稠化时间曲线。图2为实施例2早强剂加量为水泥质量的3％时，水泥浆对应的稠化时间曲线。图3为实施例3早强剂加量为水泥质量的3％时，水泥浆对应的稠化时间曲线。图4为实施例4早强剂加量为水泥质量的3％时，水泥浆对应的稠化时间曲线。图5为对比例2不加任何早强剂时，水泥浆对应的稠化时间曲线。图6为实施例5早强剂加量为水泥质量的1％时，水泥浆对应的稠化时间曲线。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。对比例1本对比例提供一种不加任何早强剂的用于油田固井用的水泥浆，其是通过以下步骤制备的：称取700g G级油田固井用水泥、17.5g降失水剂DRF-300S(PVA类，厂家：中国石油集团钻井工程技术研究院)、1.4g分散剂DRS-1S(醛酮缩合物类，厂家：中国石油集团钻井工程技术研究院)和301g水，将上述组分混合配制成水泥浆。测得水泥浆的性能参数，如表1所示。对比例2本对比例提供一种不加任何早强剂的用于油田固井用的水泥浆，其是通过以下步骤制备的：称取700gG级油田固井用水泥、21g降失水剂DRF-120L(AMPS类降失水剂，厂家：中国石油集团钻井工程技术研究院)、0.7g分散剂DRS-1S和301g水，将上述组分混合配制成水泥浆。测得水泥浆的性能参数，如表2所示。图5为对比例2不加任何早强剂时，水泥浆对应的稠化时间曲线，从图5和表2中可以看出，水泥浆稠化时间较长，263min/30Bc，279min/100Bc，过渡时间为16min。实施例1本实施例提供一种用于油田固井用水泥的广谱性无氯促凝早强剂，其是通过以下步骤制备的：分别称取1重量份氟硅酸钠，1重量份铝酸钙，1重量份硫酸铝，1重量份偏高岭土，并将其依次倒入混拌装置中混合均匀，得到所述早强剂。本实施例还提供一种用于油田固井用的水泥浆，其是通过以下步骤制备的：称取700g G级油田固井用水泥、21g早强剂(即占水泥质量的3.0％)、17.5g降失水剂DRF-300S、4.2g分散剂DRS-1S和301g水，将上述组分混合配制成水泥浆。测得水泥浆的性能参数，如表1所示。图1为实施例1早强剂加量为水泥质量的3％时，水泥浆对应的稠化时间曲线，从图1和表1中可以看出，水泥浆稠化时间较短，65min/30Bc，80min/70Bc，过渡时间仅为15min。本实施例还提供了早强剂占水泥质量1％和2％的水泥浆，测得水泥浆的性能参数如表1所示。实施例2本实施例提供一种用于油田固井用水泥的广谱性无氯促凝早强剂，其是通过以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无氯促凝早强剂，其原料组成为：1～1.5重量份钠盐，1～1.5重量份钙盐，1～1.5重量份铝盐，1～1.5重量份其他材料；所述其他材料为羟基磷灰石、偏高岭土、三硅酸镁、氧化镁、硫酸锶、碳酸锶、硝酸锶、碳酸锂和草酸中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种无氯促凝早强剂，其原料组成为：1～1.5重量份钠盐，1～1.5重量份钙盐，1～1.5重量份铝盐，1～1.5重量份其他材料；所述其他材料为羟基磷灰石、偏高岭土、三硅酸镁、氧化镁、硫酸锶、碳酸锶、硝酸锶、碳酸锂和草酸中的一种或几种。2.如权利要求1所述的早强剂，其中，所述钠盐为硫代硫酸钠、铝酸钠、氟化钠、氟硅酸钠、零水偏硅酸钠、草酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和硝酸钠中的一种或几种。3.如权利要求1所述的早强剂，其中，所述钙盐为碳酸钙、硫酸钙、氟化钙、铝酸钙和甲酸钙中的一种或几种。4.如权利要求1所述的早强剂，其中，所述铝盐为硅酸铝、硫化铝和硫酸铝中的一种或几种。5.权利要求1-4中任一项所述的早强剂的制备方法，称取钠盐、钙盐、铝盐和其他材料，混合均匀即得所述早强剂。6.一种用于油田固井用的水泥浆，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顺平，靳建洲，张华，于永金，徐明，刘硕琼，袁进平，齐奉忠，丁志伟，周崇峰，张弛，刘子帅，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11