深水固井低温早强防窜剂制造技术

本发明专利技术提供了一种深水固井低温早强防窜剂，属于油田化学用剂及油气井固井领域。本发明专利技术的低温早强防窜剂由以下物质组成：铝酸钠重量百分比为８－３０％，碱金属氯盐重量百分比为３５－６０％，含氧碱性类物质重量百分比为１２－３５％。与现有技术相比，本发明专利技术的低温早强防窜剂能明显提高水泥石早期抗压强度、显著缩短水泥浆静胶凝强度从４８～２４０Ｐａ的“过渡时间”，具有优异的低温早强和防窜双重作用，对水泥浆流变性、水泥石长期抗压强度没有不利影响，满足低温、浅层水－气流动情况下的深水固井作业需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种深水固井用低温早强防窜剂，属于油田化学用剂及油气井固井领域。该低温早强防窜剂在深水低温条件下能缩短水泥浆的稠化时间，加快水泥浆的静胶凝强度发展，提高水泥石的早期抗压强度，可用于低温条件下的石油、天然气固井中，特别适用于低温、浅层水-气流动的深水固井方面。
技术介绍
深水是指水深在500-1500m海域。深水海域油气资源丰富，是未来全球石油战略接替的重点区域。我国南海及南沙群岛附近海域蕴藏着丰富的深水油气资源，深水油气资源的勘探与开发是我国海洋石油工业的重点目标。深水固井是深水油气资源安全、高效开采的重要保障，与陆上和浅水海域固井相比，主要区别在于表层段固井，深水表层段固井面临着低温、浅层水-气流动等问题。深水海底的低温(1.5～7℃)严重影响油井水泥的水化反应速率，使水泥石早期抗压强度低，无法达到深水固井“短候凝时间”要求。针对低温条件下的固井，加入早强剂是缩短水泥浆稠化时间、提高水泥石早期强度的主要方法。氯化钙就是一种常用的早强剂，具有价格低廉、早强效果明显等优点，但却存在早期水泥初始水化放热很大、水泥浆流变性变差等缺点，甚至出现“闪凝”现象，使水泥浆失去流动性，严重危及注水泥作业安全，后期会使水泥石抗压强度下降、渗透率增大、耐腐蚀性能变差等，其应用受到很大的限制。深水海底地层中的浅层气、气体水合物以及由于快速沉降而形成的异常高压砂层等，使深水固井面临着严重的浅层水-气流动问题。当水泥浆在静止候凝过程中，随着水化反应不断进行，水泥浆静胶凝强度不断增大，逐渐形成一种自支撑胶凝结构，水泥柱部分悬挂在井壁和套管上，发生所谓的“胶凝失重”-->现象，从而降低了水泥浆液柱作用于下部地层的有效静液柱压力，水泥浆液柱压力与地层压力失去平衡，导致浅层的水、气进入水泥浆环空中发生水窜、气窜现象。针对浅层水-气流动问题，缩短水泥浆静胶凝强度从48～240Pa的“过渡时间”是防止窜流发生的关键，但对于缩短水泥浆静胶凝强度的外加剂物质国内还没有报道，国外也仅有少量报道(如US6,457,524、US6,955,220)。为此，针对深水固井面临的低温、浅层水-气流动问题，开发具有低温早强、能缩短水泥浆静胶凝强度“过渡时间”和无副作用的低温早强防窜剂具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低温早强、缩短水泥浆静胶凝强度“过渡时间”和无副作用的低温早强防窜剂，使用后能促进水泥浆在低温条件下的静胶凝强度快速发展、提高水泥石早期抗压强度，实现低温早强、防窜的作用。本专利技术公开了一种低温早强防窜剂，其特征在于，包括以下物质：铝酸钠：重量百分比为8-30％；碱金属氯盐：重量百分比为35-60％；含氧碱性类物质：重量百分比为12-35％；该含氧碱性类物质的分子通式为R1-O-R2，式中，R1可以是C1～C5烷基、C1～C5烷基胺或者H，R2可以是C1～C5烷基胺、K、Li、Na或者H。本专利技术的低温早强防窜剂，其特征在于：所述的碱金属氯盐为KCl、NaCl或者LiCl中的一种或几种。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的低温早强防窜剂对水泥浆流变性没有影响，不会发生水泥浆“闪凝”现象。(2)本专利技术的低温早强防窜剂能促进水泥石强度持续增长，水泥石后期强度没有衰退现象，有力地保证了水泥石的长期-->力学性能稳定性。(3)本专利技术的低温早强防窜剂能显著缩短水泥浆静胶凝强度从48～240Pa的“过渡时间”，使水泥浆具有较强的防窜能力。附图说明图1是胜潍G级油井水泥中加入质量百分比为3％的本专利技术低温早强防窜剂，按水灰比0.44，所配制的水泥浆在15℃、7MPa条件下的稠化曲线图。图2是胜潍G级油井水泥中加入质量百分比为3％的本专利技术低温早强防窜剂，按水灰比0.44，所配制的水泥浆在15℃、常压条件下的静胶凝强度发展曲线图。具体实施方式实施例1，本专利技术低温早强防窜剂的早强功能在胜潍G级水泥中加入一定质量百分比的本专利技术低温早强防窜剂，按GB10238-88标准制备水泥浆，水灰比为0.44，水泥浆密度为1.92g/cm3。测定水泥浆在不同养护温度下的抗压强度，评定结果见表1。结果表明，本专利技术的低温早强防窜剂能显著提高G级油井水泥在低温条件下的抗压强度，当温度越低时，抗压强度增幅越明显。说明本专利技术的低温早强防窜剂具有优异的低温早强功效，有利于缩短深水同井候凝时间，减少建井成本。表1实施例2，本专利技术低温早强防窜剂对水泥浆稠化时间的影响在胜潍G级水泥中加入一定质量百分比的本专利技术低温早强防窜剂，按GB10238-88标准制备水泥浆，水灰比为0.44，水泥浆密度为1.92g/cm3。测定水-->泥浆在不同温度下的稠化时间，评定结果见表2。结果表明，本专利技术的低温早强防窜剂能显著缩短水泥浆稠化时间，并且水泥浆从30～100Bc的时间也明显缩短，表现出较好的“直角稠化”特征。表2实施例3，本专利技术低温早强防窜剂对水泥浆静胶凝强度的影响在胜潍G级水泥中加入一定质量百分比的本专利技术低温早强防窜剂，按GB10238-88标准制备水泥浆，水灰比为0.44，水泥浆密度为1.92g/cm3。通过静胶凝强度来评价水泥浆的防窜能力是一种趋势，普遍认为静胶凝强度从48～240Pa的“过渡时间”越短，发生窜流的风险越小。在此，通过测定水泥浆在不同温度下的静胶凝强度发展，计算出静胶凝强度从48～240Pa的“过渡时间”，评定结果见表3。结果表明，在水泥浆中加入本专利技术的低温早强防窜剂，有效促进了水泥浆静胶凝强度发展，非常有利于缩短水泥浆静胶凝强度从48～240Pa的“过渡时间”，使水泥浆体系具有较强的防窜能力，非常适用于存在浅层水-气流动的深水固井作业。表3-->实施例4，木专利技术低温早强防窜剂对水泥石长期抗压强度的影响在胜潍G级水泥中加入一定质量百分比的本专利技术低温早强防窜剂，按GB10238-88标准制备水泥浆，水灰比为0.44，水泥浆密度为1.92g/cm3。测定水泥浆在40℃、常压条件下养护不同时间的抗压强度，评定结果见表4。结果表明，在水泥浆中加入质量百分比为3％的本专利技术低温早强防窜剂，不仅可以提高水泥石早期强度，而且水泥石后期抗压强度也呈增长趋势，表现出与常规G级油井水泥原浆强度发展相似的增长规律，具有优异的长期力学性能稳定性，证实本专利技术的低温早强防窜剂对水泥石长期抗压强度的发展没有任何不利影响。表4-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术公开了一种深水固井低温早强防窜剂，其特征在于，包括以下物质：铝酸钠：重量百分比为８－３０％；碱金属氯盐：重量百分比为３５－６０％；含氧碱性类物质：重量百分比为１２－３５％；该含氧碱性类物质的分子通式为Ｒ↓［１］－Ｏ－Ｒ↓［２］，式中，Ｒ↓［１］可以是Ｃ↓［１］～Ｃ↓［５］烷基、Ｃ↓［１］～Ｃ↓［５］烷基胺或者Ｈ，Ｒ↓［２］可以是Ｃ↓［１］～Ｃ↓［５］烷基胺、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ或者Ｈ。

【技术特征摘要】
1、本发明公开了一种深水固井低温早强防窜剂，其特征在于，包括以下物质：铝酸钠：重量百分比为8-30％；碱金属氯盐：重量百分比为35-60％；含氧碱性类物质：重量百分比为12-35％；该含氧碱性类物质的分子通式为R1-O-R2，式中，R1可以是C1～C5烷基、C1～C5烷基胺或者H，R2可以是C1～C5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞和，王成文，周卫东，步玉环，李靖，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]