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低密度水泥早强剂及制备方法和应用。
背景技术：
油田勘探步伐的不断加大，随着复杂井、长封固井段、易漏失井的不断增加，常规水泥浆体系密度过高不能满足固井要求。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。实践证明该技术可有效地保护油气储集层、提高单井产能，对于解决低压层、易漏失层和长封固段等固井复杂问题具有显著的优势。
但是现有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”之间的平衡是目前低密度水泥体系发展的重要方向。
目前常用的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，因此研制一种不含氯离子的低密度水泥早强剂非常必要。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能够在低温条件下大大加快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低密度水泥早强剂。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种复合型低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的物质组成：硅酸盐70-90％，铝酸盐10～30％，三乙醇胺0.5-1％。
一种复合型低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的物质组成：硅酸盐84.6％，铝酸盐14.9％，三乙醇胺0.5％。
所述铝酸盐由氧化钙和氧化铝组成，氧化钙和氧化铝质量比为29-31：49-53。
所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钙或硅酸铝中的一种。
本发明还提供了一种复合型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硅酸盐、铝酸盐，混合搅拌30-60分钟，再喷淋加入配方量的三乙醇胺，混合搅拌20-40分钟，即得复合型低密度水泥早强剂。
本发明还提供了一种复合型低密度水泥早强剂的应用，所述复合型低密度水泥早强剂在轻珠低密度水泥或粉煤灰低密度水泥混拌过程中加入，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。
所述复合型低密度水泥早强剂的加入量为轻珠低密度水泥或粉煤灰低密度水泥质量的1.0-2.5％。
本发明的有益效果是：本发明提供的这种复合型低密度水泥早强剂，通过形成结晶中心的原理来加速水泥的水化过程。此种早强剂在水溶液中水解后可形成胶态的氢氧化物胶体、硅胶等，进一步与钙离子结合形成水化物的结晶中心而加速水泥浆的硬化与凝结，三乙醇胺作用是加速水泥浆低温水化凝结速度，提高水泥石早期强度。
该复合型低密度水泥早强剂相容性好，可加速低密度水泥浆的硬化与凝结，缩短固井候凝时间，有效提高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。所采用的原材料比较通用，制备方法和所需设备条件简单，易于实施。产品既能满足固井施工中对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，值得推广应用。
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低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的物质组成：硅酸盐70-90％，铝酸盐10～30％，三乙醇胺0.5-1％。
本发明原理：硅酸类复合型早强剂，通过形成结晶中心的原理来加速水泥的水化过程，并在水溶液中水解后可形成胶态的氢氧化物胶体、硅胶等，之后进一步与钙离子结合形成水化物的结晶中心而加速水泥浆的硬化与凝结，三乙醇胺作用是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低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的物质组成：硅酸盐850公斤(84.6％)，铝酸盐150公斤(14.9％)，三乙醇胺5公斤(0.5％)。
制备过程：
在混合搅拌器中分别加入配方量的硅酸盐、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，即得复合型低密度水泥早强剂。
本实施例中硅酸盐为硅酸钠，铝酸盐为铝酸钙，由氧化钙和氧化铝组成，氧化钙和氧化铝质量比为29：49。
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低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的物质组成：硅酸盐900公斤(89.6％)，铝酸盐100公斤(9.9％)，三乙醇胺5公斤(0.5％)。
制备过程：
在混合搅拌器中分别加入配方量的硅酸盐、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30分钟，即得复合型低密度水泥早强剂。
本实施例中硅酸盐为硅酸铝，铝酸盐为铝酸钙，由氧化钙和氧化铝组成，氧化钙和氧化铝质量比为29：53。
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低密度水泥早强剂，由以下质量百分数的物质组成：硅酸盐700公斤(70％)，铝酸盐290公斤(29％)，三乙醇胺10公斤(1％)。
制备过程：
在混合搅拌器中分别加入配方量的硅酸盐、铝酸盐，混合搅拌60分钟，再喷淋加入配方量的三乙醇胺，混合搅拌30分钟，即得复合型低密度水泥早强剂。
本实施例中硅酸盐为硅酸钙，铝酸盐为铝酸钙，由氧化钙和氧化铝组成，氧化钙和氧化铝质量比为31：49。
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低密度水泥早强剂的应用，所述复合型低密度水泥早强剂在轻珠低密度水泥或粉煤灰低密度水泥混拌过程中加入，加水搅拌均匀后水泥浆用于油气井固井。
所述复合型低密度水泥早强剂的加入量为轻珠低密度水泥或粉煤灰低密度水泥质量的1.0-2.5％。
性能测试：
将实施例2和实施例3制备的复合型低密度水泥早强剂(简写为GJ-D)与现有的市售早强剂FDN-4(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、粉煤灰低密度水泥进行性能比较，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2的GJ-D)，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3的GJ-D)，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，该复合型低密度水泥早强剂相容性好，可加速低密度水泥浆的硬化与凝结，缩短固井候凝时间，有效提高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。所采用的原材料比较通用，制备方法和所需设备条件简单，易于实施。产品既能满足固井施工中对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，值得推广应用。
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。