本发明属于石油行业用油气井固井低密度水泥石强度增强添加剂技术领域，具体涉及一种复合型微硅低密度水泥早强剂及制备方法和应用。
背景技术：
微硅低密度水泥的开发应用对保护油气层和提高固井质量具有重要的意义。随着水泥化学理论的不断进步和深化，人们对微硅及粉煤灰的组成、玻璃体结构及其潜在的水硬活性有了更加充分的了解和认识，引入到油气井固井水泥的研制与应用中。
但是现有微硅低密度水泥的固有缺陷对其进一步发展有限制，随着大量减轻材料的加入，水泥浆的均匀性降低、水化反应的进程受到影响，造成浆体性能变差，尤其是水泥石强度大幅降低，有时难以满足封固地层的要求，且水泥浆的密度降得越低，该矛盾就越突出，因此寻求“低密度”与“高强度”之间的平衡是目前微硅低密度水泥体系发展的重要方向。
目前常用的微硅低密度水泥早强剂主要是无机盐类早强剂，包括氯盐类和硫酸盐类，由于传统早强剂存在对套管和水泥石有腐蚀作用，而且固井候凝时间长。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种具有优异的早强作用，能够在低温条件下大大加快微硅低密度水泥的水化速度，促使低密度水泥石产生早期强度，缩短固井候凝时间，同时又对套管和水泥石无腐蚀作用的复合型微硅低密度水泥早强剂。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种复合型微硅低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的材料组成：草酸钙70～90％，硅酸钠9～30％，三乙醇胺0.5～1％。
一种复合型微硅低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的材料组成：草酸钙84％，硅酸钠15％，三乙醇胺1％。
本发明还提供了一种复合型微硅低密度水泥早强剂的制备方法，在混合搅拌器中分别加入配方量的草酸钙、硅酸钠、铝酸盐，混合搅拌30-50分钟，再喷淋加入配方量的三乙醇胺，混合搅拌20-40分钟，即得复合型微硅低密度水泥早强剂。
本发明还提供了一种复合型微硅低密度水泥早强剂的应用，在微硅低密度水泥干混拌过程中加入，加水搅拌均匀后的水泥浆用于油气井固井，所述水泥浆密度为1.3-1.4g/cm3。
所述复合型微硅低密度水泥早强剂的加入量为微硅低密度水泥质量的1.0-2.5％。
所述微硅低密度水泥中微硅的质量百分数为5％-10％。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种复合型微硅低密度水泥早强剂是草酸钙类复合型早强剂，草酸钙水解后产生的碱性物质能够激活微硅及粉煤灰的组成、玻璃体结构及其潜在的水硬活性，形成良好的水硬性胶结体系，加速水化过程，从而加速微硅水泥浆的硬化与凝结，并且利用微硅和粉煤灰本身具有的比表面积很大，活性很高的特殊性质，能够填充水泥颗粒间的孔隙，与水化产物生成凝胶体。有效地消除水泥材料与地层泥饼不相容问题，能提高胶凝材料的抗高温性能和耐腐蚀性能等；三乙醇胺主要加速水泥浆低温水化凝结速度，提高水泥石早期强度。
该复合型微硅低密度水泥早强剂有效提高微硅低密度水泥石早期强度。不含氯离子等腐蚀性离子，对套管和水泥石无腐蚀作用。大大缩短了固井侯凝时间，侯凝时间由现有早强剂的8小时缩短至5小时，既能满足固井施工中对微硅低密度水泥浆及水泥石的性能要求，又能有效地保护套管，保护油气储集层，提高单井产能。在获得经济效益的同时也具有明显的社会效益，值得推广应。
下面将做进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种复合型微硅低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的材料组成：草酸钙70～90％，硅酸钠9～30％，三乙醇胺0.5～1％。
本发明原理：
复合型微硅低密度水泥早强剂中的草酸钙水解后产生的碱性物质能够激活微硅及粉煤灰的组成、玻璃体结构及其潜在的水硬活性，形成良好的水硬性胶结体系，加速水化过程，从而加速微硅水泥浆的硬化与凝结，并且利用微硅和粉煤灰本身具有的比表面积很大，活性很高的特殊性质，能够填充水泥颗粒间的孔隙，与水化产物生成凝胶体。有效地消除水泥材料与地层泥饼不相容问题，能提高胶凝材料的抗高温性能和耐腐蚀性能等。三乙醇胺主要加速水泥浆低温水化凝结速度，提高水泥石早期强度。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种复合型微硅低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的材料组成：草酸钙70％，硅酸钠29％，三乙醇胺1％。
制备过程：
在混合搅拌器中分别加入配方量的草酸钙、硅酸钠、铝酸盐，混合搅拌30分钟，再喷淋加入配方量的三乙醇胺，混合搅拌20分钟，即得复合型微硅低密度水泥早强剂。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种复合型微硅低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的材料组成：草酸钙80％，硅酸钠19.3％，三乙醇胺0.7％。
制备过程：
在混合搅拌器中分别加入配方量的草酸钙、硅酸钠、铝酸盐，混合搅拌40分钟，再喷淋加入配方量的三乙醇胺，混合搅拌30分钟，即得复合型微硅低密度水泥早强剂。
实施例4：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种复合型微硅低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的材料组成：草酸钙84％，硅酸钠15％，三乙醇胺1％。
制备过程：
在混合搅拌器中分别加入配方量的草酸钙、硅酸钠、铝酸盐，混合搅拌40分钟，再喷淋加入配方量的三乙醇胺，混合搅拌30分钟，即得复合型微硅低密度水泥早强剂。
实施例5：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种复合型微硅低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的材料组成：草酸钙90％，硅酸钠9.5％，三乙醇胺0.5％。
制备过程：
在混合搅拌器中分别加入配方量的草酸钙、硅酸钠、铝酸盐，混合搅拌50分钟，再喷淋加入配方量的三乙醇胺，混合搅拌40分钟，即得复合型微硅低密度水泥早强剂。
实施例6：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种复合型微硅低密度水泥早强剂的应用，在微硅低密度水泥干混拌过程中加入，加水搅拌均匀后的水泥浆用于油气井固井，所述水泥浆密度为1.3-1.4g/cm3。
所述复合型微硅低密度水泥早强剂的加入量为微硅低密度水泥质量的1.0-2.5％。微硅是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质，吸水膨胀，能够填充水泥颗粒间的孔隙，与水化产物生成凝胶体。有效地消除水泥材料与地层泥饼不相容问题，能提高胶凝材料的抗高温性能和耐腐蚀性能等。
本发明复合型微硅低密度水泥早强剂还可以应用于粉煤灰低密度水泥。
所述微硅低密度水泥中微硅的质量百分数为5％-10％。
性能测试：
将实施例3和实施例4制备的复合型微硅低密度水泥早强剂(下表中简称早强剂)与现有的市售早强剂HS-300(湖南省长沙市江蓝建材外加剂场)分别加入轻珠低密度水泥进行性能比较，密度及抗压强度见下表。
轻珠低密度水泥是由以下质量百分数的材料复配而成，G级油井水泥(49％)、轻珠(45％)及微硅粉(6％)，在干混站混拌固井水泥时，加入占轻珠低密度水泥质量的2％的复合型低密度水泥早强剂(实施例3的早强剂)，并混拌均匀，之后按照水灰比0.85加水搅拌成轻珠低密度水泥浆，密度为1.3-1.4g/cm3。
粉煤灰低密度水泥由优于Ⅱ级的粉煤灰组成，粉煤灰低密度水泥为市售产品，在干混站混拌固井水泥时，加入占粉煤灰低密度水泥质量的2％的复合型低密度水泥早强剂(实施例4的早强剂)，并混拌均匀，之后按照水灰比0.85加水搅拌成粉煤灰低密度水泥浆，密度为1.3-1.4g/cm3。
综上所述，该复合型微硅低密度水泥早强剂有效提高微硅低密度水泥石早期强度。不含氯离子等腐蚀性离子，对套管和水泥石无腐蚀作用。大大缩短了固井侯凝时间，侯凝时间由现有早强剂的8小时缩短至5小时，既能满足固井施工中对微硅低密度水泥浆及水泥石的性能要求，又能有效地保护套管，保护油气储集层，提高单井产能。在获得经济效益的同时也具有明显的社会效益，值得推广应。
以上各实施例没有详细叙述的方法和结构属本行业的公知常识，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。