[发明专利]一种深水固井用低温早强剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种深水固井用低温早强剂。

背景技术

海洋深水石油开发是我国未来相当一段时间内石油资源开发的重要领域，而低温固井技术就是其中一项必不可少的重要和关键技术之一。海洋深水的特点是低温、高压，有时常常伴随有低的地层破裂压力、浅层流和天然气水合物。当水深达到800～1200米时，泥线温度只有10℃左右，当水深达到1500～2000米时，泥线温度只有3℃左右，低温环境下存在的主要问题就是低温延缓了油井水泥的水化，影响了水泥石抗压强度的发展，特别是在近似0℃的低温环境下，普通“G”级油井水泥几乎停止了水化、固化反应，使钻井、固井作业无法继续进行，严重影响了国家在深水石油资源的开发、开采。

目前国内有较多20℃～40℃时使用的提高水泥石早期强度的早强剂，但仍还没有对于海洋深水低温15℃或接近10℃的低温环境下所使用的低温、超低温早强剂。

此外，普通“G”级油井水泥在低温10℃或更低温环境下，一般情况下水泥水化速度缓慢或几乎不进行水化反应，水泥石早期强度低，8hr甚至24hr无法形成有效强度，作业无法顺利进行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种深水固井用低温早强剂，可在低温10℃情况下14小时形成支撑套管的3.5MPa强度，24小时达到6.5MPa，三天水泥块强度达到19.6MPa的高强度。

本发明的一种深水固井用低温早强剂包括：硫酸钠50～80％、硅酸钠20～50％，其中，所述百分比为重量百分比。

优选地，所述硅酸钠的模数为2.9～3.5。

本发明的低温早强剂具有如下优点：

1)可在低温10℃情况下14小时形成支撑套管的3.5MPa强度，24小时达到6.5MPa，三天水泥块强度达到19.6MPa的高强度；

2)本发明适用于国际G级、A级油井水泥，可与钛铁矿粉，重晶石粉、粉煤灰、漂珠、般土等密度调节剂一起使用，以配制出符合不同密度要求的水泥浆，对水质无特殊要求；

3)现有早强剂大部分有增稠严重现象，而且含有对钢材腐蚀严重的氯离子的存在，本发明的早强剂增稠现象不明显，水溶性好，也不含氯离子，有利于保护油井套管；

4)本发明的早强剂价格低廉，材料来源广泛，甚至比很多现有的早强剂的价格更加低廉；

5)本发明的早强剂无毒无害，对使用的环境无污染。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，将重量百分比为50％的硫酸钠(Na₂SO₄)、和50％的硅酸钠(Na₄SiO₄)混合形成深水固井用低温早强剂。

其中，硫酸钠如果采用工业样，那么硫酸钠质量分数≥98.0％就可以满足本发明性能要求，依据GB/T6009-2003，II类中的一等品及I类产品都符合本发明性能要求。

另外，所采用的硅酸钠需要满足模数为2.9～3.5的要求。如采用工业用的如下表1所示的硅酸钠也可以。

表1适用本发明的工业用硅酸钠的具体指标要求

表1中的百分比为重量百分比。

本发明所采用的硅酸钠可以采用如下方法制得：将重量比为1∶1的石英岩粉和烧碱放在高压蒸锅内，在2～3个大气压下进行充分的压蒸反应。

将本实施例制得的早强剂按照3～4％(重量百分比)添加到到普通“G”级油井水泥中，在低温10℃环境下，稠化时间由原来添加普通的早强剂的12小时未稠化缩短至4个小时左右稠化，8小时形成116Pa的有效防窜强度，14小时形成支撑套管的3.5MPa强度，24小时达到6.5MPa，三天水泥块强度达到19.6MPa的高强度。

实施例2

本实施例中，将重量百分比为80％的硫酸钠(Na₂SO₄)、和20％的硅酸钠(Na₄SiO₄)混合形成深水固井用低温早强剂。

其余的步骤同实施例1。

本实施例所制得的早强剂具有与实施例1相当的效果。

实施例3

本实施例中，将重量百分比为70％的硫酸钠(Na₂SO₄)、和30％的硅酸钠(Na₄SiO₄)混合形成深水固井用低温早强剂。

其余的步骤同实施例1。

本实施例所制得的早强剂具有与实施例1相当的效果。