煤層氣井固井用低溫早強劑及含其的固井用水泥漿的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種煤層氣井固井用低溫早強劑及含其的固井用水泥漿。該低溫早強劑具有以下成分組成：1.5-2.5重量份甲酸鈣、0.20-0.80重量份硫酸鈣、0.30-1.0重量份硫酸鋁、0.20-1.0重量份硅酸鈉、0.20-0.80重量份硫酸鈉、0.10-0.60重量份鋁酸鈉、0.30-0.80重量份碳納米管。本發明還提供了一種含上述煤層氣井固井用低溫早強劑的固井用水泥漿。本發明所提供的煤層氣井固井用低溫早強劑可在低溫10℃條件下，12小時抗壓強度能夠達到3.5MPa以上，24小時能夠達到10MPa以上，用于煤層氣井固井作業中可以達到縮短煤層氣井固井候凝時間，提高固井質量的目的。
【專利說明】煤層氣井固井用低溫早強劑及含其的固井用水泥漿
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種煤層氣井固井用低溫早強劑及含該低溫早強劑的固井用水泥漿， 屬于油氣井固井【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 我國煤層氣資源豐富，但煤層氣井與常規油氣井相比產量低，單井鉆井投資較少。 一般情況下，煤層氣井淺，井底溫度低，在低溫條件下，一方面水泥因水化速度慢導致固井 候凝時間長，候凝過程中易發生油氣水侵，影響層間封固質量；另一方面，低溫條件下水泥 石強度發展緩慢、早期強度低，導致建井周期增長，增加成本，降低勘探開發經濟效益。
[0003] 目前，煤層氣井普遍采用G級油井水泥原漿固井，尤其是冬季固井施工，配漿水水 溫在〇°C左右，表層套管固井、技術套管固井及打水泥塞固井施工結束后，水泥漿長時間處 于低溫狀態，強度發展緩慢，候凝時間一般都在24h以上。
[0004] 個別井采用的油氣井用低溫早強劑適用溫度一般都在25-30°C以上，針對淺層煤 層氣井固井，尤其是冬季施工，效果不明顯。
[0005] 因此，需要使用適合煤層氣井固井使用的低溫早強劑，加快水泥在低溫條件下的 水化速度，促進水泥石早期強度發展，達到既能防止油氣水侵，提高固井質量，又能縮短建 井周期，降低成本的目的。
【發明內容】
[0006] 為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種煤層氣井固井用低溫早強劑， 采用該低溫早強劑能縮短煤層氣井固井施工候凝時間，提高淺層煤層氣井固井質量。
[0007] 為了實現這一目的，本發明提出了一種煤層氣井固井用低溫早強劑，具有以下成 分組成：
[0008] 1. 5-2. 5重量份甲酸鈣、0. 20-0. 80重量份硫酸鈣、0. 30-1. 0重量份硫酸鋁、 0. 20-1. 0重量份硅酸鈉、0. 20-0. 80重量份硫酸鈉、0. 10-0. 60重量份鋁酸鈉、0. 30-0. 80重 量份碳納米管。
[0009] 在上述低溫早強劑中，優選地，所述硫酸鈣為半水硫酸鈣。
[0010] 在上述低溫早強劑中，優選地，所述硫酸鋁為無水硫酸鋁。
[0011] 在上述低溫早強劑中，優選地，所述硅酸鈉的模數為1。
[0012] 在上述低溫早強劑中，優選地，所述硫酸鈉為無水硫酸鈉。
[0013] 在上述低溫早強劑中，優選地，所述碳納米管的管徑為30-50nm，長度為 10-30 μ m〇
[0014] 本發明所提供的低溫早強劑成分中的甲酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋁、硅酸鈉、硫酸鈉、鋁 酸鈉是通過化學作用促進水泥中硅酸鈣等水化作用；碳納米管由于自身的微納米結構，能 夠有效填充在水泥顆粒之間的孔隙中，可以有效提高水泥石的密實程度，提高水泥石抗壓 強度，屬于物理作用。
[0015] 本發明提供的煤層氣井固井用低溫早強劑的制備方法如下：
[0016] 按比例稱取甲酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋁、硅酸鈉、硫酸鈉、鋁酸鈉、碳納米管，依次將稱 量好的上述材料加入混合機內，混合均勻，即得到低溫早強劑。
[0017] 本發明還提供了一種固井用水泥漿，其中，該水泥漿中含有上述的低溫早強劑。
[0018] 在上述固井用水泥漿中，優選地，以水泥漿中的水泥的重量計，所述低溫早強劑的 添加量為2% -6%。
[0019] 本發明所提供的煤層氣井固井用低溫早強劑可在低溫l〇°C條件下，12小時抗壓 強度能夠達到3. 5MPa以上，24小時能夠達到10. OMPa以上。
[0020] 此外，本發明還有以下優勢：
[0021] 1、本發明所提供的煤層氣井固井用低溫早強劑適用于國際G級、A級水泥，可與 粉煤灰、漂珠等減輕劑一起使用，以配制出符合不同低密度要求的水泥漿，對水質無特殊要 求。
[0022] 2、現有早強劑大部分增稠作用明顯，本發明的低溫早強劑無明顯增稠，不含氯離 子，有利于固井安全施工及保護煤層氣井套管。
[0023] 3、本發明的低溫早強劑材料來源廣泛，且無毒無害，對環境無污染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1是對實施例2的低溫早強劑在20°C進行稠化實驗的稠化曲線；
[0025] 圖2是對實施例2的低溫早強劑在30°C進行稠化實驗的稠化曲線。
【具體實施方式】
[0026] 為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技 術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。
[0027] 實施例1
[0028] 本實施例提供了一種煤層氣井固井用低溫早強劑，其是通過以下步驟制備的：
[0029] 按甲酸鈣：硫酸鈣：硫酸鋁：硅酸鈉 ：硫酸鈉：鋁酸鈉：碳納米管= 2:0. 3:0. 5:0. 5:0. 5:0. 2:0. 3的質量比，依次將稱量好的上述材料加入混合機內，混合均 勻，得到低溫早強劑，記為ZQJ-1。
[0030] 實施例2
[0031] 本實施例提供了一種煤層氣井固井用低溫早強劑，其是通過以下步驟制備的：
[0032] 按甲酸鈣：硫酸鈣：硫酸鋁：硅酸鈉 ：硫酸鈉：鋁酸鈉：碳納米管= 2. 2:0. 4:0. 4:0. 5:0. 4:0. 1:0. 5的質量比，依次將稱量好的上述材料加入混合機內，混合均 勻，得到低溫早強劑，記為ZQJ-2。
[0033] 實施例3
[0034] 本實施例提供了一種煤層氣井固井用低溫早強劑，其是通過以下步驟制備的：
[0035] 按甲酸鈣：硫酸鈣：硫酸鋁：硅酸鈉 ：硫酸鈉：鋁酸鈉：碳納米管= 1. 8:0. 3:0. 6:0. 6:0. 4:0. 3:0. 7的質量比，依次將稱量好的上述材料加入混合機內，混合均 勻，得到低溫早強劑，記為ZQJ-3。
[0036] 測試例1
[0037] 對實施例2的低溫早強劑ZQJ-2的早強功能進行測試，按照以下步驟進行：
[0038] 在山西威頓G級水泥中加入低溫早強劑ZQJ-2,按GB/T 19139-2003標準制備水泥 漿，水灰比為0. 44,水泥漿密度為1. 90。測定水泥漿在不同養護溫度下的抗壓強度，低溫早 強劑的添加量、養護溫度以及評定結果見表1。
[0039] 表1低溫早強劑在不同溫度下對水泥石抗壓強度的影響（常壓）
[0040]
【權利要求】
1. 一種煤層氣井固井用低溫早強劑，該低溫早強劑具有以下成分組成： 1. 5-2. 5重量份甲酸鈣、0. 20-0. 80重量份硫酸鈣、0. 30-1. 0重量份硫酸鋁、0. 20-1. 0 重量份硅酸鈉、〇. 20-0. 80重量份硫酸鈉、0. 10-0. 60重量份鋁酸鈉、0. 30-0. 80重量份碳納 米管。
2. 根據權利要求1所述的低溫早強劑，其中，所述硫酸鈣為半水硫酸鈣。
3. 根據權利要求1所述的低溫早強劑，其中，所述硫酸鋁為無水硫酸鋁。
4. 根據權利要求1所述的低溫早強劑，其中，所述硅酸鈉的模數為1。
5. 根據權利要求1所述的低溫早強劑，其中，所述硫酸鈉為無水硫酸鈉。
6. 根據權利要求1所述的低溫早強劑，其中，所述碳納米管的管徑為30-50nm，長度為 10-30 μ m〇
7. -種固井用水泥漿，其中，該水泥漿中含有權利要求1所述的低溫早強劑。
8. 根據權利要求7所述的固井用水泥漿，其中，以所述水泥漿中的水泥的重量計，所述 低溫早強劑的添加量為2% -6%。
【文檔編號】C09K8/48GK104194752SQ201410377153
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】于永金, 靳建洲, 徐 明, 齊奉忠, 劉碩瓊, 袁進平, 張華 , 劉子帥, 張弛 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術研究院