本發明屬于石油行業用油氣井固井低密度水泥石強度增強添加劑技術領域，具體涉及一種復合型微硅低密度水泥早強劑及制備方法和應用。
背景技術：
微硅低密度水泥的開發應用對保護油氣層和提高固井質量具有重要的意義。隨著水泥化學理論的不斷進步和深化，人們對微硅及粉煤灰的組成、玻璃體結構及其潛在的水硬活性有了更加充分的了解和認識，引入到油氣井固井水泥的研制與應用中。
但是現有微硅低密度水泥的固有缺陷對其進一步發展有限制，隨著大量減輕材料的加入，水泥漿的均勻性降低、水化反應的進程受到影響，造成漿體性能變差，尤其是水泥石強度大幅降低，有時難以滿足封固地層的要求，且水泥漿的密度降得越低，該矛盾就越突出，因此尋求“低密度”與“高強度”之間的平衡是目前微硅低密度水泥體系發展的重要方向。
目前常用的微硅低密度水泥早強劑主要是無機鹽類早強劑，包括氯鹽類和硫酸鹽類，由于傳統早強劑存在對套管和水泥石有腐蝕作用，而且固井候凝時間長。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種具有優異的早強作用，能夠在低溫條件下大大加快微硅低密度水泥的水化速度，促使低密度水泥石產生早期強度，縮短固井候凝時間，同時又對套管和水泥石無腐蝕作用的復合型微硅低密度水泥早強劑。
為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：
一種復合型微硅低密度水泥早強劑，由以下質量百分數的材料組成：草酸鈣70～90％，硅酸鈉9～30％，三乙醇胺0.5～1％。
一種復合型微硅低密度水泥早強劑，由以下質量百分數的材料組成：草酸鈣84％，硅酸鈉15％，三乙醇胺1％。
本發明還提供了一種復合型微硅低密度水泥早強劑的制備方法，在混合攪拌器中分別加入配方量的草酸鈣、硅酸鈉、鋁酸鹽，混合攪拌30-50分鐘，再噴淋加入配方量的三乙醇胺，混合攪拌20-40分鐘，即得復合型微硅低密度水泥早強劑。
本發明還提供了一種復合型微硅低密度水泥早強劑的應用，在微硅低密度水泥干混拌過程中加入，加水攪拌均勻后的水泥漿用于油氣井固井，所述水泥漿密度為1.3-1.4g/cm3。
所述復合型微硅低密度水泥早強劑的加入量為微硅低密度水泥質量的1.0-2.5％。
所述微硅低密度水泥中微硅的質量百分數為5％-10％。
本發明的有益效果是：
本發明提供的這種復合型微硅低密度水泥早強劑是草酸鈣類復合型早強劑，草酸鈣水解后產生的堿性物質能夠激活微硅及粉煤灰的組成、玻璃體結構及其潛在的水硬活性，形成良好的水硬性膠結體系，加速水化過程，從而加速微硅水泥漿的硬化與凝結，并且利用微硅和粉煤灰本身具有的比表面積很大，活性很高的特殊性質，能夠填充水泥顆粒間的孔隙，與水化產物生成凝膠體。有效地消除水泥材料與地層泥餅不相容問題，能提高膠凝材料的抗高溫性能和耐腐蝕性能等；三乙醇胺主要加速水泥漿低溫水化凝結速度，提高水泥石早期強度。
該復合型微硅低密度水泥早強劑有效提高微硅低密度水泥石早期強度。不含氯離子等腐蝕性離子，對套管和水泥石無腐蝕作用。大大縮短了固井侯凝時間，侯凝時間由現有早強劑的8小時縮短至5小時，既能滿足固井施工中對微硅低密度水泥漿及水泥石的性能要求，又能有效地保護套管，保護油氣儲集層，提高單井產能。在獲得經濟效益的同時也具有明顯的社會效益，值得推廣應。
下面將做進一步詳細說明。
具體實施方式
實施例1：
本實施例提供了一種復合型微硅低密度水泥早強劑，由以下質量百分數的材料組成：草酸鈣70～90％，硅酸鈉9～30％，三乙醇胺0.5～1％。
本發明原理：
復合型微硅低密度水泥早強劑中的草酸鈣水解后產生的堿性物質能夠激活微硅及粉煤灰的組成、玻璃體結構及其潛在的水硬活性，形成良好的水硬性膠結體系，加速水化過程，從而加速微硅水泥漿的硬化與凝結，并且利用微硅和粉煤灰本身具有的比表面積很大，活性很高的特殊性質，能夠填充水泥顆粒間的孔隙，與水化產物生成凝膠體。有效地消除水泥材料與地層泥餅不相容問題，能提高膠凝材料的抗高溫性能和耐腐蝕性能等。三乙醇胺主要加速水泥漿低溫水化凝結速度，提高水泥石早期強度。
實施例2：
在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種復合型微硅低密度水泥早強劑，由以下質量百分數的材料組成：草酸鈣70％，硅酸鈉29％，三乙醇胺1％。
制備過程：
在混合攪拌器中分別加入配方量的草酸鈣、硅酸鈉、鋁酸鹽，混合攪拌30分鐘，再噴淋加入配方量的三乙醇胺，混合攪拌20分鐘，即得復合型微硅低密度水泥早強劑。
實施例3：
在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種復合型微硅低密度水泥早強劑，由以下質量百分數的材料組成：草酸鈣80％，硅酸鈉19.3％，三乙醇胺0.7％。
制備過程：
在混合攪拌器中分別加入配方量的草酸鈣、硅酸鈉、鋁酸鹽，混合攪拌40分鐘，再噴淋加入配方量的三乙醇胺，混合攪拌30分鐘，即得復合型微硅低密度水泥早強劑。
實施例4：
在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種復合型微硅低密度水泥早強劑，由以下質量百分數的材料組成：草酸鈣84％，硅酸鈉15％，三乙醇胺1％。
制備過程：
在混合攪拌器中分別加入配方量的草酸鈣、硅酸鈉、鋁酸鹽，混合攪拌40分鐘，再噴淋加入配方量的三乙醇胺，混合攪拌30分鐘，即得復合型微硅低密度水泥早強劑。
實施例5：
在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種復合型微硅低密度水泥早強劑，由以下質量百分數的材料組成：草酸鈣90％，硅酸鈉9.5％，三乙醇胺0.5％。
制備過程：
在混合攪拌器中分別加入配方量的草酸鈣、硅酸鈉、鋁酸鹽，混合攪拌50分鐘，再噴淋加入配方量的三乙醇胺，混合攪拌40分鐘，即得復合型微硅低密度水泥早強劑。
實施例6：
在實施例1的基礎上，本實施例提供了一種復合型微硅低密度水泥早強劑的應用，在微硅低密度水泥干混拌過程中加入，加水攪拌均勻后的水泥漿用于油氣井固井，所述水泥漿密度為1.3-1.4g/cm3。
所述復合型微硅低密度水泥早強劑的加入量為微硅低密度水泥質量的1.0-2.5％。微硅是一種比表面積很大，活性很高的火山灰物質，吸水膨脹，能夠填充水泥顆粒間的孔隙，與水化產物生成凝膠體。有效地消除水泥材料與地層泥餅不相容問題，能提高膠凝材料的抗高溫性能和耐腐蝕性能等。
本發明復合型微硅低密度水泥早強劑還可以應用于粉煤灰低密度水泥。
所述微硅低密度水泥中微硅的質量百分數為5％-10％。
性能測試：
將實施例3和實施例4制備的復合型微硅低密度水泥早強劑(下表中簡稱早強劑)與現有的市售早強劑HS-300(湖南省長沙市江藍建材外加劑場)分別加入輕珠低密度水泥進行性能比較，密度及抗壓強度見下表。
輕珠低密度水泥是由以下質量百分數的材料復配而成，G級油井水泥(49％)、輕珠(45％)及微硅粉(6％)，在干混站混拌固井水泥時，加入占輕珠低密度水泥質量的2％的復合型低密度水泥早強劑(實施例3的早強劑)，并混拌均勻，之后按照水灰比0.85加水攪拌成輕珠低密度水泥漿，密度為1.3-1.4g/cm3。
粉煤灰低密度水泥由優于Ⅱ級的粉煤灰組成，粉煤灰低密度水泥為市售產品，在干混站混拌固井水泥時，加入占粉煤灰低密度水泥質量的2％的復合型低密度水泥早強劑(實施例4的早強劑)，并混拌均勻，之后按照水灰比0.85加水攪拌成粉煤灰低密度水泥漿，密度為1.3-1.4g/cm3。
綜上所述，該復合型微硅低密度水泥早強劑有效提高微硅低密度水泥石早期強度。不含氯離子等腐蝕性離子，對套管和水泥石無腐蝕作用。大大縮短了固井侯凝時間，侯凝時間由現有早強劑的8小時縮短至5小時，既能滿足固井施工中對微硅低密度水泥漿及水泥石的性能要求，又能有效地保護套管，保護油氣儲集層，提高單井產能。在獲得經濟效益的同時也具有明顯的社會效益，值得推廣應。
以上各實施例沒有詳細敘述的方法和結構屬本行業的公知常識，這里不一一敘述。
以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，并不構成對本發明的保護范圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。