專利名稱：低溫早強促凝劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低溫早強促凝劑組合物；該低溫早強促凝劑組合物在低溫條件下能縮短水泥漿的稠化時間，促使水泥漿在低溫條件下快速凝固；上述低溫早強促凝劑組合物用在海上石油鉆井中，特別適合應用在低溫條件下的海上石油集中鉆井中，該低溫早強促凝劑縮短水泥漿的稠化時間，促使水泥漿在低溫條件下快速凝固。
背景技術：
在海上油田開發(fā)鉆井作業(yè)過程中，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，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，對單井通過加CaCl2，提高水泥漿的早期強度，但無法滿足密集井距條件下極短的水泥漿稠化時間要求；還有，如果加入的CaCl2量過大，往往會造成其性能逆向，給固井帶來難以預測的風險。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開了一種低溫早強促凝劑的組合物，其包括以下物質硝酸鈉(NaNO3)22---30重量％；氟化鈣(CaF2) 30---38重量％；無機高分子聚合物[M(OH)nCl6-n]m32％～48重量％式中n≤5，m≤10，M為高價金屬離子，其結構式如下
本發(fā)明還公開了制備上述的低溫早強促凝劑組合物的方法將硝酸鈉、氟化鈣和無機高分子聚合物按上述比例稱好；將稱好的硝酸鈉、氟化鈣、無機高分子聚合物依次加入混合機內；混合均勻。
本發(fā)明還公開了上述低溫早強促凝劑組合物在海上石油鉆井中的應用。
采用本發(fā)明的低溫早強促凝劑，可以在低溫條件下，縮短水泥漿的稠化時間，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是低溫早強促凝劑CA903S在常壓、27℃、水泥漿密度1.85sg條件下，低溫早強劑加量和凝固時間的關系；圖2是低溫早強促凝劑CA903S在常壓、27℃、水泥漿密度1.85sg和養(yǎng)護八小時條件下，低溫早強劑加量和凝固強度的關系。
具體實施例方式
使用本發(fā)明的低溫早強促凝劑，可以克服先前技術方面存在的難題。這種低溫早強促凝劑是由無機高分子聚合物的復合物組成。由于這種無機高分子聚合物的分子結構大，具有極強的吸附凝聚力，能夠很快使水泥漿絮凝結塊，從而大大縮短水泥漿的凝結時間，達到早強促凝的作用。
低溫早強促凝劑適用于海上油田開發(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水泥漿早強凝固的要求，縮短表層固井的候凝時間，降低鉆井成本。
在一個平臺開始鉆井之前，要求所有的添加劑(按水泥漿化驗配方計算所得)和固井工具必須到位(即到鉆井平臺上)，其中固井添加劑包括CA903S(早強劑-一種加速水泥漿凝固、提前提高水泥漿強度的化學固體添加劑)；CA901L(早強劑-一種加速水泥漿凝固、提前提高水泥漿強度的化學液體添加劑，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部氣泡的液體添加劑)。以上添加劑被稱為“低溫早強促凝劑”體系，它預先與水按水泥化驗配方比例進行混合，再與干水泥混合，混合后的水泥漿技術性能為■實驗溫度10～30℃■實驗壓力3～5MPa■水泥漿密度1.58g/cm3～1.90g/cm3■水泥漿稠化時間80～150分鐘■水泥漿早期強度4小時2.5～3.5MPa，優(yōu)選為3.5MPa6小時4～5.5MPa，優(yōu)選為4.9MPa8小時6～10MPa，優(yōu)選為7.0MPa■觸變性極強、稠度高，靜止5分鐘，初始稠度高達30～40Bc(Bc為水泥漿稠度的標準單位，屬于國際制單位范疇)。
低溫早強促凝劑中的無機高分子聚合物[M(OH)nCl6-n]m是高價陽離子([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機高分子聚合物。
在嚴格控制水泥漿的性能和化驗條件(井底溫度、井底壓力、井底當量密度)以及井深(斜深和垂深)的基礎上確定水泥漿化驗的基本數(shù)據，進而使用低溫早強促凝劑CA903S和/或CA901L來確定并調節(jié)水泥漿的密度、強度、稠化時間、造漿率、水灰比，以便保證固井施工的安全和順利進行。
在實施例中具體使用以下低溫早強促凝劑。
為應用于現(xiàn)場作業(yè)，低溫早強促凝劑CA901L的一種制備方法是取25％硝酸鈉、25％氟化鈣、32％無機高分子聚合物和其他少量輔助材料，混合生產固體混合料，然后通過一定程序將其液化為產品CA901L(下文中“CA901L”指具有上述配方的產品CA901L)。
為應用于現(xiàn)場作業(yè)，低溫早強促凝劑CA903S的一種制備方法是取30％硝酸鈉、30％氟化鈣、40％無機高分子聚合物，混合生產固體混合料，制得CA903S(下文中“CA903S”指具有上述配方的產品CA903S)。
根據作業(yè)者的不同要求和油田的地質特點，CA903S、CA901L有不同的使用方法。
實施例1單獨使用CA901L，在CFD11-1-3井，其上部井身結構為36″鉆頭開孔鉆進到100m，下30″隔水導管并固井，然后17 1/2″鉆頭二開鉆進到455m，下13 3/8″表層套管到450m并固井，其化驗配方如下

作業(yè)質量良好。
實例2復合使用CA901L和CA903S，以SZ36-1-D2井為例，其上部井身結構為24″隔水導管錘深80m，然后17 1/2″鉆頭一開鉆進到205m，下13 3/8″表層套管到200m并固井，其化驗配方如下

表層固井施工成功，作業(yè)質量良好。
權利要求
1.一種低溫早強促凝劑組合物，其包括以下物質硝酸鈉22---30重量％氟化鈣30---38重量％無機高分子聚合物32％～48重量％式中n≤5，m≤10，M為高價金屬陽離子，其分子式為[M(OH)nCl6-n]m，結構式如下
2.根據權利要求1的組合物，其特征在于組合物包括25％硝酸鈉、25％氟化鈣、32％無機高分子聚合物。
3.根據權利要求1的組合物，其特征在于組合物包括30％硝酸鈉、30％氟化鈣、40％無機高分子聚合物。
4.制備權利要求1或2所述的低溫早強促凝劑組合物的方法硝酸鈉、氟化鈣、無機高分子聚合物分別按比例稱好；將稱好的硝酸鈉、氟化鈣、無機高分子聚合物依次加入混合機內；混合均勻。
5.權利要求1或2所述的低溫早強促凝劑組合物在海上石油鉆井中的應用。
全文摘要
在海上油田開發(fā)鉆井作業(yè)過程中，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，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)明的低溫早強促凝劑，可以在低溫條件下，縮短水泥漿的稠化時間，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E21B33/12GK1676486SQ200410018818
公開日2005年10月5日 申請日期2004年4月2日 優(yōu)先權日2004年4月2日
發(fā)明者張春陽, 王永松 申請人:中海石油(中國)有限公司天津分公司, 中海油田服務股份有限公司, 中國海洋石油總公司