[发明专利]制备水化硅酸钙材料的组合物及水化硅酸钙材料

说明书

本发明涉及一种制备水化硅酸钙材料的组合物，其包括含钙原料、含硅原料、催化剂和水，其中，所述催化剂选自苯三唑脂肪酸胺盐、丁基异辛基磷酸十二胺盐和硫化异丁烯中的一种或多种。本发明提供的水化硅酸钙材料由所述组合物制备而成。通过使用本发明提供的水化硅酸钙材料，能够对水泥石增强，且基本不影响水泥浆稠化时间，不具有促凝作用。

技术领域

本发明涉及一种制备水化硅酸钙材料的组合物及水化硅酸钙材料。

背景技术

油气井固井的主要原材料是油井水泥和水泥外加剂以及外掺料。多年来，随着石油工业的不断发展，石油和天然气的开发难度越来越高，由于油气井勘钻探的区域越来越广，钻井深度越来越深，加上深海油气勘探的发展、非常规油气的发展等，使固井环境越来越恶劣(高温、高压、超低压漏失、深水、高腐蚀环境等)，固井工艺越来越复杂，对固井技术的要求越来越高。固井技术的进步对所使用的油井水泥，水泥外加剂以及外掺料的性能也不断提出新的要求。因此，油井水泥、水泥外加剂以及外掺料也在不断的发展和完善，其性能随固井工艺、技术的要求而不断改进。

油井水泥属于硅酸盐水泥，是以硅酸盐水泥熟料为基本材料的水泥，是专门用于油气井固井的水泥。它是按照使用条件所规定的某些物理和化学的性能标准而生产的。油井水泥的主要矿物成分是硅酸钙，硅酸钙在水泥中的含量可以高达75％，与水反应后生成水化硅酸钙，其对水泥浆和水泥石的性能起着至关重要的作用。

发明内容

本发明利用传统的合成水化硅酸钙(CSH)材料晶种的思路，但又不局限于只是简单的物质合成，从微观纳米结构出发，合成并筛选成分更为单一、结构更为规则的目标CSH产物，获得了一种颗粒状的CSH，能够提升水泥浆和水泥石的综合性能，在显著增强水泥早期强度的同时，不促凝，而现有技术中CSH一般是做促凝剂使用。

本发明的第一方面提供了一种制备水化硅酸钙材料的组合物，其包括含钙原料、含硅原料、催化剂和水，其中，所述催化剂选自苯三唑脂肪酸胺盐、丁基异辛基磷酸十二胺盐和硫化异丁烯中的一种或多种。

根据本发明的一些实施方式，所述含钙原料选自氧化钙和氢氧化钙中的一种或多种。

根据本发明的一些实施方式，所述含硅原料选自白炭黑、纳米二氧化硅和微硅中的一种或多种。

根据本发明的一些实施方式，所述含钙原料和含硅原料的摩尔比为1:1.5-1.5:1。

根据本发明的优选实施方式，所述含钙原料和含硅原料的摩尔比为1:1.2-1.2:1。

根据本发明的进一步优选实施方式，所述含钙原料和含硅原料的摩尔比为1：1。

根据本发明的一些实施方式，所述水的质量与所述含钙原料和含硅原料质量之和的比例为50:1-20:1，例如可以是45:1、40:1、35:1、30:1、25:1。

根据本发明的一些实施方式，所述水的质量与所述含钙原料和含硅原料质量之和的比例为30:1-20:1。

根据本发明的一些实施方式，所述水的质量与所述含钙原料和含硅原料质量之和的比例为25:1。

根据本发明的一些实施方式，所述催化剂的用量为所述含钙原料和含硅原料质量之和的0.01-0.05wt％，例如可以是0.015wt％、0.015wt％、0.02wt％、0.025wt％、0.03wt％、0.035wt％、0.04wt％、0.045wt％。

根据本发明的优选实施方式，所述催化剂的用量为所述含钙原料和含硅原料质量之和的0.02-0.04wt％。

根据本发明的一些具体实施方式，所述催化剂的用量为所述含钙原料和含硅原料质量之和的0.03wt％。

本发明的第二方面提供了一种水化硅酸钙材料，其由根据第一方面所述的组合物制备而成。