CN106517843B - 一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于于石油行业用油气井固井添加剂技术领域，提供了一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂及制备方法和应用，由以下质量百分比的材料组成：钾盐40‑60%，碱类10‑30%，硅酸钠20‑40%，有效提高水泥石早期强度，大大缩短了固井侯凝时间，不含氯离子等腐蚀性离子，对套管和水泥石无腐蚀作用，便于干混，对水泥浆增强效果明显，水化热较低，对水泥浆的流变性能影响较小，有利于现场施工作业。
Description
技术领域
本发明属于石油行业用油气井固井添加剂技术领域，具体涉及一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂及制备方法和应用。
背景技术
目前，大部分井是采用原浆固井，原浆固井的水泥由下灰装置进入到混灰漏斗，水由喷嘴射流，与水泥充分混合形成水泥浆，配浆速度由喷嘴喷出的水量和漏斗的下灰量决定，初凝时间长，抗压强度低，水泥凝胶强度发展缓慢，渗透率高，水泥浆的凝胶失重得不到补偿，固井质量无法保证，固井优质率只有60%左右。
低温条件下，水泥浆因水化速度慢，候凝时间长，极易造成油、气、水浸，导致固井质量差。目前油田低温浅层固井最常用的油井水泥锁水剂为氯化物，但由于氯化物的加入，水泥浆增稠严重，在水泥浆中迅速放热，甚至出现提前凝固的现象，并且对套管腐蚀性强，导致了其使用上具有很大程度的限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的上述问题，提供了一种能够在低温条件下大大加快水泥的水化速度，促使水泥石产生早期强度，缩短固井候凝时间，同时又对套管和水泥石无腐蚀作用的油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，由以下质量百分比的材料组成：钾盐40-60%，碱类10-30%，硅酸钠20-40%。
一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，由以下质量百分比的材料组成：钾盐50%，碱类20%，硅酸钠30%。
所述钾盐为硫酸钾或硝酸钾。
所述碱类为氢氧化钙或氢氧化钠。
本发明还提供了一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的制备方法，在混合搅拌器中分别加入配方量的钾盐、碱类、硅酸钠，混合搅拌30-50分钟即得。
本发明还提供了一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的应用，在油井水泥干混拌过程中加入，加水搅拌均匀后的水泥浆用于油气井固井。
所述油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的加入量为油井水泥质量的1.5-2.0%。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，钾离子具有促凝作用，水化迅速反应，为水泥浆体提供凝聚结构的骨架，促进了水泥水化产物的形成和发展，加速水泥的凝结和硬化；硅酸钠中的钠离子与水泥反应生成胶体，可填充水泥间的孔隙，使水泥石的结构致密，密度高，提高抗渗能力；液相中OH-被迅速消耗，促使水泥中的硅酸三钙水化形成的C一S一H处于低C/S比的水平，水得以不断透过C一S一H向硅酸三钙内部扩散， 硅酸三钙内部的钙离子可以向外扩散进入溶液中而不出现诱导期(或诱导期延长至凝结之后出现)，C一S一H连续大量迅速形成，从而促进水泥早期强度的发展。
该非氯离子钾盐类锁水剂对套管无腐蚀，便于干混，对水泥浆增强效果明显，水化热较低，对水泥浆的流变性能影响较小，有利于现场施工作业。
下面将做进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1：
为了解决现有的水泥浆候凝时间长，极易造成油、气、水浸，导致固井质量差以及对套管腐蚀性强的问题，本实施例提供了一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，由以下质量百分比的材料组成：钾盐40-60%，碱类10-30%，硅酸钠20-40%。
本发明原理：
该配方中钾离子具有促凝作用，水化迅速反应，为水泥浆体提供凝聚结构的骨架，促进了水泥水化产物的形成和发展，加速水泥的凝结和硬化；硅酸钠中的钠离子与水泥反应生成胶体，可填充水泥间的孔隙，使水泥石的结构致密，密度高，提高抗渗能力。
液相中OH-被迅速消耗，促使水泥中的硅酸三钙水化形成的C一S一H处于低C/S比的水平，水得以不断透过C一S一H向硅酸三钙内部扩散， 硅酸三钙内部的钙离子可以向外扩散进入溶液中而不出现诱导期(或诱导期延长至凝结之后出现)，C一S一H连续大量迅速形成，从而促进水泥早期强度的发展。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，由以下质量百分比的材料组成：钾盐40%，碱类30%，硅酸钠30%。
制备过程：在混合搅拌器中分别加入400 Kg的钾盐、300 的Kg碱类、300 Kg的硅酸钠，混合搅拌40分钟即得。
在本实施例中，钾盐为硫酸钾，碱类为氢氧化钠。硅酸钠中的钠离子与水泥反应生成胶体，可填充水泥间的孔隙，使水泥石的结构致密，密度高，提高抗渗能力。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，由以下质量百分比的材料组成：钾盐50%，碱类20%，硅酸钠30%。
制备过程：在混合搅拌器中分别加入500 Kg的钾盐、200 的Kg碱类、300 Kg的硅酸钠，混合搅拌30分钟即得。
在本实施例中，钾盐为硫酸钾，碱类为氢氧化钙。
实施例4：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，由以下质量百分比的材料组成：钾盐60%，碱类20%，硅酸钠20%。
制备过程：在混合搅拌器中分别加入600 Kg的钾盐、200 的Kg碱类、200 Kg的硅酸钠，混合搅拌20分钟即得。
在本实施例中，钾盐为硝酸钾，碱类为氢氧化钙。
实施例5：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的应用，在油井水泥干混拌过程中加入，加水搅拌均匀后的水泥浆用于油气井固井。
所述油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的加入量为油井水泥质量的1.5-2.0%。
性能测试：
试验条件：45℃*20MPa，升温20min。
将实施例3和实施例4制备的油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂（下表中简称锁水剂）与现有的市售锁水剂SWS-1（山东沃尔德油田技术有限公司）分别加入G级油井水泥进行性能比较，密度及稠化时间等见下表。
从上述实验结果看，使用本发明锁水剂，水泥浆体系析水减少，稳定性良好，40-70BC过渡时间减少，减少水泥浆侯凝期间的窜流发生，提高固井质量。
本发明锁水剂在吴起油田应用15口井，固井合格率100%，固井优质率提高10-20%，取得较好效果。
综上所述，该油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂有效提高水泥石早期强度，不含氯离子等腐蚀性离子，对套管和水泥石无腐蚀作用，便于干混，对水泥浆增强效果明显，水化热较低，对水泥浆的流变性能影响较小，有利于现场施工作业。大大缩短了固井侯凝时间，侯凝时间缩短，既能满足固井施工中对水泥浆及水泥石的性能要求，又能有效地保护套管，保护油气储集层，提高单井产能。在获得经济效益的同时也具有明显的社会效益，值得推广应。
以上各实施例没有详细叙述的方法和结构属本行业的公知常识，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，其特征在于，由以下质量百分比的材料组成：钾盐40-60%，碱类10-30%，硅酸钠20-40%，所述碱类为氢氧化钙或氢氧化钠。
2.根据权利要求1所述的一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，其特征在于，由以下质量百分比的材料组成：钾盐50%，碱类20%，硅酸钠30%。
3.根据权利要求1所述的一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂，其特征在于：所述钾盐为硫酸钾或硝酸钾。
4.根据权利要求1所述的一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的制备方法，其特征在于：在混合搅拌器中分别加入配方量的钾盐、碱类、硅酸钠，混合搅拌30-50分钟即得。
5.根据权利要求1所述的一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的应用，其特征在于：在油井水泥干混拌过程中加入，加水搅拌均匀后的水泥浆用于油气井固井。
6.根据权利要求5所述的一种油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的应用，其特征在于：所述油井水泥用非氯离子钾盐类锁水剂的加入量为油井水泥质量的1.5-2.0%。
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