專利名稱：：深水固井低溫早強(qiáng)防竄劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種深水固井用低溫早強(qiáng)防竄劑，屬于油田化學(xué)用劑及油氣井固井領(lǐng)域。該低溫早強(qiáng)防竄劑在深水低溫條件下能縮短水泥漿的稠化時(shí)間，加快水泥漿的靜膠凝強(qiáng)度發(fā)展，提高水泥石的早期抗壓強(qiáng)度，可用于低溫條件下的石油、天然氣固井中，特別適用于低溫、淺層水-氣流動(dòng)的深水固井方面。技術(shù)背景深水是指水深在500-1500m海域。深水海域油氣資源豐富，是未來(lái)全球石油戰(zhàn)略接替的重點(diǎn)區(qū)域。我國(guó)南海及南沙群島附近海域蘊(yùn)藏著豐富的深水油氣資源，深水油氣資源的勘探與開(kāi)發(fā)是我國(guó)海洋石油工業(yè)的重點(diǎn)目標(biāo)。深水固井是深水油氣資源安全、高效開(kāi)采的重要保障，與陸上和淺水海域固井相比，主要區(qū)別在于表層段固井，深水表層段固井面臨著低溫、淺層水-氣流動(dòng)等問(wèn)題。深水海底的低溫(1.57°C)嚴(yán)重影響油井水泥的水化反應(yīng)速率，使水泥石早期抗壓強(qiáng)度低，無(wú)法達(dá)到深水固井"短候凝時(shí)間"要求。針對(duì)低溫條件下的固井，加入早強(qiáng)劑是縮短水泥漿稠化時(shí)間、提高水泥石早期強(qiáng)度的主要方法。氯化鈣就是一種常用的早強(qiáng)劑，具有價(jià)格低廉、早強(qiáng)效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，但卻存在早期水泥初始水化放熱很大、水泥漿流變性變差等缺點(diǎn)，甚至出現(xiàn)"閃凝"現(xiàn)象，使水泥漿失去流動(dòng)性，嚴(yán)重危及注水泥作業(yè)安全，后期會(huì)使水泥石抗壓強(qiáng)度下降、滲透率增大、耐腐蝕性能變差等，其應(yīng)用受到很大的限制。深水海底地層中的淺層氣、氣體水合物以及由于快速沉降而形成的異常高壓砂層等，使深水固井面臨著嚴(yán)重的淺層水-氣流動(dòng)問(wèn)題。當(dāng)水泥漿在靜止候凝過(guò)程中，隨著水化反應(yīng)不斷進(jìn)行，水泥漿靜膠凝強(qiáng)度不斷增大，逐漸形成一種自支撐膠凝結(jié)構(gòu)，水泥柱部分懸掛在井壁和套管上，發(fā)生所謂的"膠凝失重"現(xiàn)象，從而降低了水泥漿液柱作用于下部地層的有效靜液柱壓力，水泥衆(zhòng)液柱壓力與地層壓力失去平衡，導(dǎo)致淺層的水、氣進(jìn)入水泥漿環(huán)空中發(fā)生水竄、氣竄現(xiàn)象。針對(duì)淺層水-氣流動(dòng)問(wèn)題，縮短水泥漿靜膠凝強(qiáng)度從48240Pa的"過(guò)渡時(shí)間"是防止竄流發(fā)生的關(guān)鍵，但對(duì)于縮短水泥漿靜膠凝強(qiáng)度的外加劑物質(zhì)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有報(bào)道，國(guó)外也僅有少量報(bào)道(如US6,457,524、US6,955，220)。為此，針對(duì)深水固井面臨的低溫、淺層水-氣流動(dòng)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)具有低溫早強(qiáng)、能縮短水泥漿靜膠凝強(qiáng)度"過(guò)渡時(shí)間"和無(wú)副作用的低溫早強(qiáng)防竄劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。.
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種低溫早強(qiáng)、縮短水泥漿靜膠凝強(qiáng)度"過(guò)渡時(shí)間"和無(wú)副作用的低溫早強(qiáng)防竄劑，使用后能促進(jìn)水泥漿在低溫條件下的靜膠凝強(qiáng)度快速發(fā)展、提高水泥石早期抗壓強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)低溫早強(qiáng)、防竄的作用。本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫早強(qiáng)防竄劑，其特征在于，包括以下物質(zhì)鋁酸鈉重量百分比為8-30%;'堿金屬氯鹽重量百分比為35-60%;含氧堿性類物質(zhì)重量百分比為12-35%;該含氧堿性類物質(zhì)的分子通式為IV0-R2，式中，R,可以是dC5垸基、dC5烷基胺或者H，R2可以是QC5烷基胺、K、Li、Na或者H。本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑，其特征在于所述的堿金屬氯鹽為KC1、NaCl或者LiCl中的一種或幾種。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑對(duì)水泥漿流變性沒(méi)有影響，不會(huì)發(fā)生水泥漿"閃凝"現(xiàn)象。(2)本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑能促進(jìn)水泥石強(qiáng)度持續(xù)增長(zhǎng)，水泥石后期強(qiáng)度沒(méi)有衰退現(xiàn)象，有力地保證了水泥石的長(zhǎng)期力學(xué)性能穩(wěn)定性。(3)本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑能顯著縮短水泥漿靜膠凝強(qiáng)度從48240Pa的"過(guò)渡時(shí)間"，使水泥漿具有較強(qiáng)的防竄能力。圖1是勝濰G級(jí)油井水泥屮加入質(zhì)量百分比為3%的本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑，按水灰比0.44，所配制的水泥漿在15°C、7MPa條件下的稠化曲線圖。圖2是勝濰G級(jí)油井水泥中加入質(zhì)量百分比為3%的本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑，按水灰比0.44，所配制的水泥漿在15°C、常壓條件下的靜膠凝強(qiáng)度發(fā)展曲線圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1，本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑的早強(qiáng)功能在勝濰G級(jí)水泥中加入一定質(zhì)量百分比的本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑，按CJB10238-88標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿，水灰比為0.44，水泥漿密度為1.92g/cm3。測(cè)定水泥漿在不同養(yǎng)護(hù)溫度下的抗壓強(qiáng)度，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表l。結(jié)果表明，本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑能顯著提高G級(jí)油井水泥在低溫條件下的抗壓強(qiáng)度，當(dāng)溫度越低時(shí)，抗壓強(qiáng)度增幅越明顯。說(shuō)明本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑具有優(yōu)異的低溫早強(qiáng)功效，有利十縮短深水同井候凝時(shí)間，減少建井成本。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage133</column></row><table>實(shí)施例2，本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑對(duì)水泥漿稠化時(shí)間的影響在勝濰G級(jí)水泥中加入一定質(zhì)量百分比的本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑，按GB10238-88標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿，水灰比為0.44，水泥漿密度為L(zhǎng)92g/cm3。測(cè)定水泥槳在不同溫度下的稠化時(shí)間，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果表明，本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑能顯著縮短水泥漿稠化時(shí)間，并且水泥漿從30100Bc的時(shí)間也明顯縮短，表現(xiàn)出較好的"直角稠化"特征。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例3，本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑對(duì)水泥漿靜膠凝強(qiáng)度的影響在勝濰G級(jí)水泥中加入一定質(zhì)量百分比的本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑，按GB10238-88標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿，水灰比為0.44，水泥漿密度為1.92g/cm3。通過(guò)靜膠凝強(qiáng)度來(lái)評(píng)價(jià)水泥漿的防竄能力是一種趨勢(shì)，普遍認(rèn)為靜膠凝強(qiáng)度從48240Pa的"過(guò)渡時(shí)間"越短，發(fā)生竄流的風(fēng)險(xiǎn)越小。在此，通過(guò)測(cè)定水泥漿在不同溫度下的靜膠凝強(qiáng)度發(fā)展，計(jì)算出靜膠凝強(qiáng)度從48240Pa的"過(guò)渡時(shí)間"，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)果表明，在水泥漿中加入本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑，有效促進(jìn)了水泥漿靜膠凝強(qiáng)度發(fā)展，非常有利于縮短水泥漿靜膠凝強(qiáng)度從48240Pa的"過(guò)渡時(shí)間"，使水泥漿體系具有較強(qiáng)的防竄能力，非常適用于存在淺層水-氣流動(dòng)的深水固井作業(yè)。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例4，木發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑對(duì)水泥石長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度的影響在勝濰G級(jí)水泥中加入一定質(zhì)量百分比的本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑，按GB10238-88標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿，水灰比為0.44，水泥漿密度為1.92g/cm3。測(cè)定水泥漿在4(TC、常壓條件下養(yǎng)護(hù)不同時(shí)間的抗壓強(qiáng)度，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表4。結(jié)果表明，在水泥漿中加入質(zhì)量百分比為3%的本發(fā)明低溫早強(qiáng)防竄劑，不僅可以提高水泥石早期強(qiáng)度，而且水泥石后期抗壓強(qiáng)度也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，表現(xiàn)出與常規(guī)G級(jí)油井水泥原漿強(qiáng)度發(fā)展相似的增長(zhǎng)規(guī)律，具有優(yōu)異的長(zhǎng)期力學(xué)性能穩(wěn)定性，證實(shí)本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑對(duì)水泥石長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度的發(fā)展沒(méi)有任何不利影響。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、本發(fā)明公開(kāi)了一種深水固井低溫早強(qiáng)防竄劑，其特征在于，包括以下物質(zhì)鋁酸鈉重量百分比為8-30％；堿金屬氯鹽重量百分比為35-60％；含氧堿性類物質(zhì)重量百分比為12-35％；該含氧堿性類物質(zhì)的分子通式為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。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水固井低溫早強(qiáng)防竄劑，其特征在于鋁酸鈉重量百分比為7%，堿金屬氯鹽重量百分比為62%，含氧堿性類物質(zhì)重量百分比為31%。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的深水固井低溫早強(qiáng)防竄劑，其特征在于所述的堿金屬氯鹽為KC1、NaCl或者LiCl中的一種或幾種。全文摘要本發(fā)明提供了一種深水固井低溫早強(qiáng)防竄劑，屬于油田化學(xué)用劑及油氣井固井領(lǐng)域。本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑由以下物質(zhì)組成鋁酸鈉重量百分比為8-30％，堿金屬氯鹽重量百分比為35-60％，含氧堿性類物質(zhì)重量百分比為12-35％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的低溫早強(qiáng)防竄劑能明顯提高水泥石早期抗壓強(qiáng)度、顯著縮短水泥漿靜膠凝強(qiáng)度從48～240Pa的“過(guò)渡時(shí)間”，具有優(yōu)異的低溫早強(qiáng)和防竄雙重作用，對(duì)水泥漿流變性、水泥石長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度沒(méi)有不利影響，滿足低溫、淺層水-氣流動(dòng)情況下的深水固井作業(yè)需要。文檔編號(hào)C09K8/56GK101323779SQ200810138589公開(kāi)日2008年12月17日申請(qǐng)日期2008年7月24日優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日發(fā)明者周衛(wèi)東,靖李,步玉環(huán),王成文,王瑞和申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)