[發明專利]包含水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石和/或無定形二氧化硅的粘結組合物，及相關方法

有效

• 申請號: 201310478308.2
• 申請日: 2006-10-04
• 公開（公告）號: CN103708751A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: C·W·羅迪;R·L·科溫頓;J·查特吉
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: C04B18/16
• 分類號: C04B18/16;C04B20/00;C04B28/00;C09K8/467
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 苗征;于輝

本申請是2006年10月4日提交的國際申請號為PCT/GB2006/003696，中國國家申請號為200680055312.6，發明名稱為“包含水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石和/或無定形二氧化硅，具有一定的堆積體積分數的粘結組合物，及相關方法”的發明專利申請的分案申請。?

技術領域

本發明涉及粘結操作，更具體地，涉及通過利用一定的堆積體積分數制備的包含水、水泥窯粉塵(“CKD”)、玻璃化頁巖(vitrified?shale)、沸石和/或無定形二氧化硅的粘結組合物的用途，和相關的使用方法。?

背景技術

粘結組合物(cementing?compositions)通常用于多種地下操作。可能涉及粘結組合物的地下應用包括但不限于初次注水泥、補注水泥和鉆井操作。例如，水泥組合物用于初次注水泥操作，從而使管線(比如外殼和襯套)粘結在井孔中。在進行初次注水泥時，將水泥組合物泵入井孔壁和置于其中的管線的外表面之間的環形空間中。水泥組合物可在環形空間中固化，從而在其中形成硬化的基本不可滲透的水泥的環形殼，其充分支持并定位井孔中的管線，并將管線的外表面結合至井孔壁。水泥組合物還用于堵塞和廢棄操作，以及補注水泥操作，比如堵塞井孔中的滲透區或斷裂，堵塞管線中的破裂和孔洞等。粘結組合物還可用于表面應用，例如，建筑粘結。?

迄今使用的粘結組合物通常包含波特蘭水泥。波特蘭水泥一般是粘結組合物的成本的主要部分。為了降低這種粘結組合物的成本，除波特蘭水泥之外，或代替波特蘭水泥，可在粘結組合物中包括其他固體顆粒組分。粘結組合物中的獲得的多種固體顆粒材料的組合可引起“沉降效果(settling?effect)”，其中不同尺寸的顆粒材料以不同的速度分別沉降。水泥組合物中?固體的這種沉降可引起有缺陷的粘結過程以及使凝固的水泥不能提供區域隔離。因此，尤其需要用于油井水泥的改進的粘結組合物，其使用時不引起固體顆粒的沉降。?

發明內容

本發明涉及粘結操作，更具體地，涉及通過具有一定的堆積體積分數(packing?volume?fraction)制備的包含水、CKD、玻璃化頁巖、沸石和/或無定形二氧化硅的粘結組合物的用途，和相關的使用方法。?

在一個實施方案中，本發明提供一種組合物，其包含：水；和選自下列組中的至少三種顆粒材料：(a)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約7納米到約50納米的范圍內；(b)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約0.05微米到約0.5微米的范圍內；(c)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約0.5微米到約10微米的范圍內；(d)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約10微米到約20微米的范圍內；(e)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約20微米到約200微米的范圍內；(f)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約200微米到約800微米的范圍內；和(g)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，粒徑大于約1毫米，其中該至少三種顆粒材料的固體體積總量具有最大堆積體積分數。?

在一個實施方案中，本發明提供一種方法，其包括提供選自下列組中的至少三種顆粒材料的未水合的混合物：(a)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約7納米到約50納米的范圍內；(b)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約0.05微米到約0.5微米的范圍內；(c)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約0.5微米到約10微米的范圍內；(d)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約10微米到約20微米的范圍內；(e)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約20微米到約200微米的范圍內；(f)水泥窯粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，其粒徑在約200微米到約800微米的范圍內；和(g)水泥窯?粉塵、玻璃化頁巖、沸石、或無定形二氧化硅，粒徑大于約1毫米，其中所述至少三種顆粒材料的固體體積總量具有最大堆積體積分數；并向所述未水合的混合物中加入水以形成可固化組合物。?