一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂及其制备方法与流程

本申请涉及油田完井固井外加剂，尤其涉及一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂及其制备方法。

背景技术：

1、油井水泥促凝剂通常是针对低温或表层段固井用以缩短稠化时间，加速水泥凝结及硬化，提高水泥石早期强度，满足快速钻进要求；或者是用来缓解因加入其他外加剂如分散剂、降失水剂等所引起的过缓凝作用。常用促凝剂一般除促凝作用外常伴有提高水泥石早期抗压强度的作用，但也存在少数促凝剂虽有较明显促凝作用，但不能有效改善水泥石的早期强度，促凝和早强之间没有绝对的对应关系。

2、目前，常用的传统油井水泥促凝/早强剂主要是无机盐和有机化合物类，随着油井水泥水化机理研究的不断深入，纳米粒子类促凝/早强剂逐渐成为近年研究热点。无机盐类是最常用的油井水泥促凝剂，其中氯化物促凝效果较好，还包含碳酸盐、硅酸盐、铝酸盐、硝酸盐、硫酸盐、硫代硫酸盐以及钠、钾、铵的氢氧化物等，该类材料通常对油井水泥有较强的促凝作用，但对早期强度提高程度差别较大，部分材料对水泥石的耐久性也存在产生副作用的现象，并且此类促凝剂受自身性质影响，大多数吸湿性较强，尤其是氯化钙、氯化铝等，短时间暴露在空气中就会出现液化变质现象，因促凝剂中普遍存在大量氯离子，会出现腐蚀生产设备的问题。有机化合物类促凝/早强剂主要指的是有机盐和有机胺，机化合物类促凝剂反应机理比较复杂，促凝的规律性和药剂的用量较难把握，因而在实际应用中很少单独使用，多与相应的无机促凝剂进行复配使用。纳米粒子类促凝/早强剂主要是纳米二氧化硅类，通过激发水泥水化的成核反应，在晶核模板作用下，加速水泥水化反应和晶体生长，但受限于成本、使用方式等问题，大多以室内研究为主。

3、申请内容

4、本申请提供一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂及其制备方法，能够解决传统促凝剂存在促凝效果好而早强效果差的问题，以及长时间养护后(大于24h)掺有促凝剂的水泥石抗压强度可能出现低于净浆水泥石的情况导致的影响水泥石耐久性问题，同时尽可能减弱因吸湿导致产品变质的问题。

5、本申请采用了下列技术方案：

6、本申请提供了一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，包括以下质量份的组分：晶核材料40～60份，有机盐20～30份，减水剂8～15份，有机胺0.5～1.0份。

7、进一步地，晶核材料包括改性水合硅酸钙粉体和非晶质铝酸钙粉体的混合物。改性水合硅酸钙粉体和非晶质铝酸钙粉体的质量比为3:1。

8、进一步地，改性水合硅酸钙粉体的粒径为200～300nm。

9、进一步地，非晶质铝酸钙粉体的比表面积为0.7～0.9m2/g。

10、进一步地，有机盐包括甲酸钙和/或甲酸钠。

11、进一步地，减水剂包括改性聚羧酸盐和磺化丙酮甲醛缩聚物的混合物。改性聚羧酸盐和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:4。

12、进一步地，有机胺包括三乙醇胺或甲酰胺。

13、本申请还提供了一种上述的油井水泥用晶核基复合促凝早强剂的制备方法，包括以下步骤：将有机盐与有机胺混合，得到混合物a。将晶核材料和减水剂混合，得到混合物b。将混合物a与混合物b混合，得到油井水泥用晶核基复合促凝早强剂。

14、进一步地，有机盐与有机胺混合后，静置10～15分钟。

15、进一步地，采用无重力混拌机将晶核材料和减水剂混合5～10分钟。采用无重力混拌机将混合物a与混合物b混合20～30分钟。

16、与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

17、本申请所述油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，依托“晶核诱导”和“原位生长”作用，降低水泥水化反应活化能，高效强化胶凝材料“骨架”，配合有机类化合物，电离出大量阴阳离子在体系中扩散，有效加快水泥水化速率，缩短水泥浆稠化时间，提高水泥石的早期强度，对水泥石耐久性无影响，具有良好的综合性能。本申请所述油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，所选晶核及其他组分材料吸湿性弱，在保证促凝早强效果的同时规避传统促凝剂吸湿变质、腐蚀设备的问题。

技术实现思路

技术特征：

1.一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：

2.如权利要求1所述的一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，其特征在于，

3.如权利要求2所述的一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，其特征在于，

4.如权利要求2所述的一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，其特征在于，

5.如权利要求1所述的一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，其特征在于，

6.如权利要求1所述的一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，其特征在于，

7.如权利要求1所述的一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，其特征在于，

8.一种权利要求1-7任一所述的油井水泥用晶核基复合促凝早强剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种油井水泥用晶核基复合促凝早强剂及其制备方法，油井水泥用晶核基复合促凝早强剂包括以下质量份的组分：晶核材料40～60份，有机盐20～30份，减水剂8～15份，有机胺0.5～1.0份。本申请所述油井水泥用晶核基复合促凝早强剂，依托“晶核诱导”和“原位生长”作用，降低水泥水化反应活化能，高效强化胶凝材料“骨架”，配合有机类化合物，电离出大量阴阳离子在体系中扩散，有效加快水泥水化速率，缩短水泥浆稠化时间，提高水泥石的早期强度，对水泥石耐久性无影响，具有良好的综合性能。

技术研发人员：高继超,汤少兵,卢海川,李建华,周雪,徐鹏,李宗要,王小文,孙家上,朱海金,侯薇
受保护的技术使用者：天津中油渤星工程科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12