專利名稱：低溫早強(qiáng)促凝劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫早強(qiáng)促凝劑組合物；該低溫早強(qiáng)促凝劑組合物在低溫條件下能縮短水泥漿的稠化時(shí)間，促使水泥漿在低溫條件下快速凝固；上述低溫早強(qiáng)促凝劑組合物用在海上石油鉆井中，特別適合應(yīng)用在低溫條件下的海上石油集中鉆井中，該低溫早強(qiáng)促凝劑縮短水泥漿的稠化時(shí)間，促使水泥漿在低溫條件下快速凝固。
背景技術(shù)：
在海上油田開(kāi)發(fā)鉆井作業(yè)過(guò)程中，通常采用集中鉆井、固井作業(yè)模式。但集中表層固井施工時(shí)，由于井眼多、井眼間距小，表層套管入泥淺，冬季作業(yè)溫度低等情況，極不利于大批量、密集井距、低溫、淺層、易漏情況下的表層固井作業(yè)。
已知的通常做法是，對(duì)單井通過(guò)加CaCl2，提高水泥漿的早期強(qiáng)度，但無(wú)法滿足密集井距條件下極短的水泥漿稠化時(shí)間要求；還有，如果加入的CaCl2量過(guò)大，往往會(huì)造成其性能逆向，給固井帶來(lái)難以預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫早強(qiáng)促凝劑的組合物，其包括以下物質(zhì)硝酸鈉(NaNO3)22---30重量％；氟化鈣(CaF2) 30---38重量％；無(wú)機(jī)高分子聚合物[M(OH)nCl6-n]m32％～48重量％式中n≤5，m≤10，M為高價(jià)金屬離子，其結(jié)構(gòu)式如下
本發(fā)明還公開(kāi)了制備上述的低溫早強(qiáng)促凝劑組合物的方法將硝酸鈉、氟化鈣和無(wú)機(jī)高分子聚合物按上述比例稱好；將稱好的硝酸鈉、氟化鈣、無(wú)機(jī)高分子聚合物依次加入混合機(jī)內(nèi)；混合均勻。
本發(fā)明還公開(kāi)了上述低溫早強(qiáng)促凝劑組合物在海上石油鉆井中的應(yīng)用。
采用本發(fā)明的低溫早強(qiáng)促凝劑，可以在低溫條件下，縮短水泥漿的稠化時(shí)間，促使水泥漿在低溫條件下快速凝固，滿足大批量、密集井距、低溫、淺層、易漏情況下的表層固井作業(yè)的需要。


圖1是低溫早強(qiáng)促凝劑CA903S在常壓、27℃、水泥漿密度1.85sg條件下，低溫早強(qiáng)劑加量和凝固時(shí)間的關(guān)系；圖2是低溫早強(qiáng)促凝劑CA903S在常壓、27℃、水泥漿密度1.85sg和養(yǎng)護(hù)八小時(shí)條件下，低溫早強(qiáng)劑加量和凝固強(qiáng)度的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
使用本發(fā)明的低溫早強(qiáng)促凝劑，可以克服先前技術(shù)方面存在的難題。這種低溫早強(qiáng)促凝劑是由無(wú)機(jī)高分子聚合物的復(fù)合物組成。由于這種無(wú)機(jī)高分子聚合物的分子結(jié)構(gòu)大，具有極強(qiáng)的吸附凝聚力，能夠很快使水泥漿絮凝結(jié)塊，從而大大縮短水泥漿的凝結(jié)時(shí)間，達(dá)到早強(qiáng)促凝的作用。
低溫早強(qiáng)促凝劑適用于海上油田開(kāi)發(fā)中，大批量密集井間距情況下表層固井施工，使用于海水或苦咸水水泥漿體系。
本發(fā)明提供了不同性能、規(guī)格(如CA901L，CA903S型)的促凝劑，可以滿足北方寒冷條件下批量密集鉆井表層固井對(duì)水泥漿早強(qiáng)凝固的要求，縮短表層固井的候凝時(shí)間，降低鉆井成本。
在一個(gè)平臺(tái)開(kāi)始鉆井之前，要求所有的添加劑(按水泥漿化驗(yàn)配方計(jì)算所得)和固井工具必須到位(即到鉆井平臺(tái)上)，其中固井添加劑包括CA903S(早強(qiáng)劑-一種加速水泥漿凝固、提前提高水泥漿強(qiáng)度的化學(xué)固體添加劑)；CA901L(早強(qiáng)劑-一種加速水泥漿凝固、提前提高水泥漿強(qiáng)度的化學(xué)液體添加劑，通常與CA903S使用，加速水泥漿凝固效果更佳)；CX603L(消泡劑-一種消除液體表面和內(nèi)部氣泡的液體添加劑)。以上添加劑被稱為“低溫早強(qiáng)促凝劑”體系，它預(yù)先與水按水泥化驗(yàn)配方比例進(jìn)行混合，再與干水泥混合，混合后的水泥漿技術(shù)性能為■實(shí)驗(yàn)溫度10～30℃■實(shí)驗(yàn)壓力3～5MPa■水泥漿密度1.58g/cm3～1.90g/cm3■水泥漿稠化時(shí)間80～150分鐘■水泥漿早期強(qiáng)度4小時(shí)2.5～3.5MPa，優(yōu)選為3.5MPa6小時(shí)4～5.5MPa，優(yōu)選為4.9MPa8小時(shí)6～10MPa，優(yōu)選為7.0MPa■觸變性極強(qiáng)、稠度高，靜止5分鐘，初始稠度高達(dá)30～40Bc(Bc為水泥漿稠度的標(biāo)準(zhǔn)單位，屬于國(guó)際制單位范疇)。
低溫早強(qiáng)促凝劑中的無(wú)機(jī)高分子聚合物[M(OH)nCl6-n]m是高價(jià)陽(yáng)離子([Ca]2+、[Al]3+)等和[OH]-、[Cl]-等陰離子組成的化合物，其是由氫氧化鋁、氯化鋁和氫氧化鈣在制得的無(wú)機(jī)高分子聚合物。
在嚴(yán)格控制水泥漿的性能和化驗(yàn)條件(井底溫度、井底壓力、井底當(dāng)量密度)以及井深(斜深和垂深)的基礎(chǔ)上確定水泥漿化驗(yàn)的基本數(shù)據(jù)，進(jìn)而使用低溫早強(qiáng)促凝劑CA903S和/或CA901L來(lái)確定并調(diào)節(jié)水泥漿的密度、強(qiáng)度、稠化時(shí)間、造漿率、水灰比，以便保證固井施工的安全和順利進(jìn)行。
在實(shí)施例中具體使用以下低溫早強(qiáng)促凝劑。
為應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，低溫早強(qiáng)促凝劑CA901L的一種制備方法是取25％硝酸鈉、25％氟化鈣、32％無(wú)機(jī)高分子聚合物和其他少量輔助材料，混合生產(chǎn)固體混合料，然后通過(guò)一定程序?qū)⑵湟夯癁楫a(chǎn)品CA901L(下文中“CA901L”指具有上述配方的產(chǎn)品CA901L)。
為應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，低溫早強(qiáng)促凝劑CA903S的一種制備方法是取30％硝酸鈉、30％氟化鈣、40％無(wú)機(jī)高分子聚合物，混合生產(chǎn)固體混合料，制得CA903S(下文中“CA903S”指具有上述配方的產(chǎn)品CA903S)。
根據(jù)作業(yè)者的不同要求和油田的地質(zhì)特點(diǎn)，CA903S、CA901L有不同的使用方法。
實(shí)施例1單獨(dú)使用CA901L，在CFD11-1-3井，其上部井身結(jié)構(gòu)為36″鉆頭開(kāi)孔鉆進(jìn)到100m，下30″隔水導(dǎo)管并固井，然后17 1/2″鉆頭二開(kāi)鉆進(jìn)到455m，下13 3/8″表層套管到450m并固井，其化驗(yàn)配方如下

作業(yè)質(zhì)量良好。
實(shí)例2復(fù)合使用CA901L和CA903S，以SZ36-1-D2井為例，其上部井身結(jié)構(gòu)為24″隔水導(dǎo)管錘深80m，然后17 1/2″鉆頭一開(kāi)鉆進(jìn)到205m，下13 3/8″表層套管到200m并固井，其化驗(yàn)配方如下

表層固井施工成功，作業(yè)質(zhì)量良好。
權(quán)利要求
1.一種低溫早強(qiáng)促凝劑組合物，其包括以下物質(zhì)硝酸鈉22---30重量％氟化鈣30---38重量％無(wú)機(jī)高分子聚合物32％～48重量％式中n≤5，m≤10，M為高價(jià)金屬陽(yáng)離子，其分子式為[M(OH)nCl6-n]m，結(jié)構(gòu)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其特征在于組合物包括25％硝酸鈉、25％氟化鈣、32％無(wú)機(jī)高分子聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其特征在于組合物包括30％硝酸鈉、30％氟化鈣、40％無(wú)機(jī)高分子聚合物。
4.制備權(quán)利要求1或2所述的低溫早強(qiáng)促凝劑組合物的方法硝酸鈉、氟化鈣、無(wú)機(jī)高分子聚合物分別按比例稱好；將稱好的硝酸鈉、氟化鈣、無(wú)機(jī)高分子聚合物依次加入混合機(jī)內(nèi)；混合均勻。
5.權(quán)利要求1或2所述的低溫早強(qiáng)促凝劑組合物在海上石油鉆井中的應(yīng)用。
全文摘要
在海上油田開(kāi)發(fā)鉆井作業(yè)過(guò)程中，通常采用集中鉆井、固井作業(yè)模式。但集中表層固井施工時(shí)，由于井眼多、井眼間距小，表層套管入泥淺，冬季作業(yè)溫度低等情況，極不利于大批量、密集井距、低溫、淺層、易漏情況下的表層固井作業(yè)。采用本發(fā)明的低溫早強(qiáng)促凝劑，可以在低溫條件下，縮短水泥漿的稠化時(shí)間，致使水泥漿在低溫條件下快速凝固，滿足大批量、密集鉆井、低溫、淺層、易漏情況下的表層固井作業(yè)的需要。
文檔編號(hào)E21B33/12GK1676486SQ200410018818
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者張春陽(yáng), 王永松 申請(qǐng)人:中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司, 中國(guó)海洋石油總公司