本發(fā)明屬于石油行業(yè)用油氣井固井添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，大部分井是采用原漿固井，原漿固井的水泥由下灰裝置進(jìn)入到混灰漏斗，水由噴嘴射流，與水泥充分混合形成水泥漿，配漿速度由噴嘴噴出的水量和漏斗的下灰量決定，初凝時間長，抗壓強(qiáng)度低，水泥凝膠強(qiáng)度發(fā)展緩慢，滲透率高，水泥漿的凝膠失重得不到補(bǔ)償，固井質(zhì)量無法保證，固井優(yōu)質(zhì)率只有60%左右。

低溫條件下，水泥漿因水化速度慢，候凝時間長，極易造成油、氣、水浸，導(dǎo)致固井質(zhì)量差。目前油田低溫淺層固井最常用的油井水泥鎖水劑為氯化物，但由于氯化物的加入，水泥漿增稠嚴(yán)重，在水泥漿中迅速放熱，甚至出現(xiàn)提前凝固的現(xiàn)象，并且對套管腐蝕性強(qiáng)，導(dǎo)致了其使用上具有很大程度的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供了一種能夠在低溫條件下大大加快水泥的水化速度，促使水泥石產(chǎn)生早期強(qiáng)度，縮短固井候凝時間，同時又對套管和水泥石無腐蝕作用的油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑，由以下質(zhì)量百分比的材料組成：鉀鹽40-60%，堿類10-30%，硅酸鈉20-40%。

一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑，由以下質(zhì)量百分比的材料組成：鉀鹽50%，堿類20%，硅酸鈉30%。

所述鉀鹽為硫酸鉀或硝酸鉀。

所述堿類為氫氧化鈣或氫氧化鈉。

本發(fā)明還提供了一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑的制備方法，在混合攪拌器中分別加入配方量的鉀鹽、堿類、硅酸鈉，混合攪拌30-50分鐘即得。

本發(fā)明還提供了一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑的應(yīng)用，在油井水泥干混拌過程中加入，加水?dāng)嚢杈鶆蚝蟮乃酀{用于油氣井固井。

所述油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑的加入量為油井水泥質(zhì)量的1.5-2.0%。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的這種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑，鉀離子具有促凝作用，水化迅速反應(yīng)，為水泥漿體提供凝聚結(jié)構(gòu)的骨架，促進(jìn)了水泥水化產(chǎn)物的形成和發(fā)展，加速水泥的凝結(jié)和硬化；硅酸鈉中的鈉離子與水泥反應(yīng)生成膠體，可填充水泥間的孔隙，使水泥石的結(jié)構(gòu)致密，密度高，提高抗?jié)B能力；液相中OH-被迅速消耗，促使水泥中的硅酸三鈣水化形成的C一S一H處于低C/S比的水平，水得以不斷透過C一S一H向硅酸三鈣內(nèi)部擴(kuò)散， 硅酸三鈣內(nèi)部的鈣離子可以向外擴(kuò)散進(jìn)入溶液中而不出現(xiàn)誘導(dǎo)期(或誘導(dǎo)期延長至凝結(jié)之后出現(xiàn))，C一S一H連續(xù)大量迅速形成，從而促進(jìn)水泥早期強(qiáng)度的發(fā)展。

該非氯離子鉀鹽類鎖水劑對套管無腐蝕，便于干混，對水泥漿增強(qiáng)效果明顯，水化熱較低，對水泥漿的流變性能影響較小，有利于現(xiàn)場施工作業(yè)。

下面將做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

為了解決現(xiàn)有的水泥漿候凝時間長，極易造成油、氣、水浸，導(dǎo)致固井質(zhì)量差以及對套管腐蝕性強(qiáng)的問題，本實(shí)施例提供了一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑，由以下質(zhì)量百分比的材料組成：鉀鹽40-60%，堿類10-30%，硅酸鈉20-40%。

本發(fā)明原理：

該配方中鉀離子具有促凝作用，水化迅速反應(yīng)，為水泥漿體提供凝聚結(jié)構(gòu)的骨架，促進(jìn)了水泥水化產(chǎn)物的形成和發(fā)展，加速水泥的凝結(jié)和硬化；硅酸鈉中的鈉離子與水泥反應(yīng)生成膠體，可填充水泥間的孔隙，使水泥石的結(jié)構(gòu)致密，密度高，提高抗?jié)B能力。

液相中OH-被迅速消耗，促使水泥中的硅酸三鈣水化形成的C一S一H處于低C/S比的水平，水得以不斷透過C一S一H向硅酸三鈣內(nèi)部擴(kuò)散， 硅酸三鈣內(nèi)部的鈣離子可以向外擴(kuò)散進(jìn)入溶液中而不出現(xiàn)誘導(dǎo)期(或誘導(dǎo)期延長至凝結(jié)之后出現(xiàn))，C一S一H連續(xù)大量迅速形成，從而促進(jìn)水泥早期強(qiáng)度的發(fā)展。

實(shí)施例2：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑，由以下質(zhì)量百分比的材料組成：鉀鹽40%，堿類30%，硅酸鈉30%。

制備過程：在混合攪拌器中分別加入400 Kg的鉀鹽、300 的Kg堿類、300 Kg的硅酸鈉，混合攪拌40分鐘即得。

在本實(shí)施例中，鉀鹽為硫酸鉀，堿類為氫氧化鈉。硅酸鈉中的鈉離子與水泥反應(yīng)生成膠體，可填充水泥間的孔隙，使水泥石的結(jié)構(gòu)致密，密度高，提高抗?jié)B能力。

實(shí)施例3：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑，由以下質(zhì)量百分比的材料組成：鉀鹽50%，堿類20%，硅酸鈉30%。

制備過程：在混合攪拌器中分別加入500 Kg的鉀鹽、200 的Kg堿類、300 Kg的硅酸鈉，混合攪拌30分鐘即得。

在本實(shí)施例中，鉀鹽為硫酸鉀，堿類為氫氧化鈣。

實(shí)施例4：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑，由以下質(zhì)量百分比的材料組成：鉀鹽60%，堿類20%，硅酸鈉20%。

制備過程：在混合攪拌器中分別加入600 Kg的鉀鹽、200 的Kg堿類、200 Kg的硅酸鈉，混合攪拌20分鐘即得。

在本實(shí)施例中，鉀鹽為硝酸鉀，堿類為氫氧化鈣。

實(shí)施例5：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑的應(yīng)用，在油井水泥干混拌過程中加入，加水?dāng)嚢杈鶆蚝蟮乃酀{用于油氣井固井。

所述油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑的加入量為油井水泥質(zhì)量的1.5-2.0%。

性能測試：

試驗(yàn)條件：45℃*20MPa，升溫20min。

將實(shí)施例3和實(shí)施例4制備的油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑（下表中簡稱鎖水劑）與現(xiàn)有的市售鎖水劑SWS-1（山東沃爾德油田技術(shù)有限公司）分別加入G級油井水泥進(jìn)行性能比較，密度及稠化時間等見下表。

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，使用本發(fā)明鎖水劑，水泥漿體系析水減少，穩(wěn)定性良好，40-70BC過渡時間減少，減少水泥漿侯凝期間的竄流發(fā)生，提高固井質(zhì)量。

本發(fā)明鎖水劑在吳起油田應(yīng)用15口井，固井合格率100%，固井優(yōu)質(zhì)率提高10-20%，取得較好效果。

綜上所述，該油井水泥用非氯離子鉀鹽類鎖水劑有效提高水泥石早期強(qiáng)度，不含氯離子等腐蝕性離子，對套管和水泥石無腐蝕作用，便于干混，對水泥漿增強(qiáng)效果明顯，水化熱較低，對水泥漿的流變性能影響較小，有利于現(xiàn)場施工作業(yè)。大大縮短了固井侯凝時間，侯凝時間縮短，既能滿足固井施工中對水泥漿及水泥石的性能要求，又能有效地保護(hù)套管，保護(hù)油氣儲集層，提高單井產(chǎn)能。在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時也具有明顯的社會效益，值得推廣應(yīng)。

以上各實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的方法和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知常識，這里不一一敘述。

以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。