[發(fā)明專利]低粘度合成水泥

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380017488.2
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN104662122B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·默非
• 申請（專利權(quán)）人: 科騰聚合物美國有限責(zé)任公司
• 主分類號: C09K8/44
• 分類號: C09K8/44
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 寧家成

本發(fā)明涉及合成水泥，其包含低粘度單官能單體，具有側(cè)掛的自由基反應(yīng)性物種的二環(huán)戊二烯基結(jié)構(gòu)部分，1,3?丁二醇二甲基丙烯酸酯，不飽和的苯乙烯屬嵌段共聚物，和過氧化物固化劑。另外它可以包括增重劑，取決于井的環(huán)境，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的那樣?？梢匀芜x地將其它附加的組分如油基泥漿、懸浮劑、卜特蘭水泥、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、延遲固化添加劑和粘土結(jié)合到所述合成水泥中。所述合成水泥例如通過加熱被活化，并且可以被精心制備以在一定時(shí)間框架例如4小時(shí)內(nèi)凝固，使得它在需要長的時(shí)間內(nèi)可以被泵唧，和然后凝固以便以希望的方式密封所述井。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成水泥，其具有好的性能平衡，包括類似于卜特蘭水泥的壓縮強(qiáng)度，在高達(dá)6小時(shí)或更長時(shí)間內(nèi)足以允許泵唧的平均溶液粘度，使得其在有20重量％泥漿污染物時(shí)具有合適凝固強(qiáng)度的與油基泥漿的相容性，在寬溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性，使得其在大于5％的應(yīng)力下較不容易破裂的較低的模量(與傳統(tǒng)卜特蘭水泥相比)，和在確定希望的凝固時(shí)間方面大的控制能力。所述合成水泥的組合物包含單官能單體如乙烯基酯、丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯；雙官能單體如具有自由基反應(yīng)性物種的二環(huán)戊二烯基結(jié)構(gòu)部分和/或1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯；不飽和的苯乙烯屬嵌段共聚物，和自由基引發(fā)劑。

發(fā)明背景

鉆油或氣井的通用程序包括使用鉆井流體在地上鉆孔。在鉆出所述孔后，將套管放入所述井中，預(yù)備放置水泥淤漿在所述套管的外側(cè)和所述孔壁之間的環(huán)形空間中。為了獲得好的膠合工作，必須用水泥置換在所述環(huán)形空間中的基本上全部鉆井流體或泥漿。該必要性是因這一事實(shí)，即未置換的泥漿和濾餅變成不成功的膠合工作的根源，因?yàn)殂@井流體和水泥經(jīng)常是不相容的。因此，大多數(shù)水基泥漿將導(dǎo)致水泥的立刻凝固，或者起水泥凝固延遲劑的作用，這可能不利地影響所述水泥的強(qiáng)度。另一方面，大多數(shù)水泥淤漿將絮凝和增稠大多數(shù)水基泥漿。隨著所述水泥被泵出所述套管的底部和向上通過所述環(huán)形空間，它可能形成通過絮凝的鉆井泥漿的模塊部分的流動通道。另外，未置換的濾餅可能阻止水泥粘合到地層和變成流動通道的根源。

殼牌石油公司的美國專利5,382,290教導(dǎo)到，初步膠合的主要目的之一是在井的環(huán)形空間中獲得好的帶狀隔離。有效的帶狀隔離通過密 封所述水泥和孔壁實(shí)現(xiàn)。所述水泥和孔壁的界面通常是所述水泥和鉆井流體濾餅間的界面，所述鉆井流體濾餅是許多膠合問題的根源。如果所述濾餅變硬，永久地粘合到所述地層面和所述水泥，并提供水力密封，則可以實(shí)現(xiàn)好的帶狀隔離。

殼牌石油公司的美國專利5,464,060公開了用于鉆井和膠合井的組合物，因此避免了鉆井流體的除去，因?yàn)樗鼋M合物可以被采用以獲得所述兩種功能。所述“通用鉆井流體”包含與水壓材料混合的鉆井泥漿的產(chǎn)物，其適合于鉆孔和留下可凝固的濾餅在所述孔的壁上；和可與所述濾餅混合或接觸的活化劑，所述活化劑是官能的以引起所述濾餅硬化和凝固。施加所述活化劑的一種優(yōu)選的方式是用攜帶所述活化劑的水泥或泥漿-混凝土淤漿進(jìn)行正常的膠合工作。所述活化劑還可以與泥漿，解卡液(spotting fluid)或段塞浸泡液(pill)混合，并且所得到的流體在膠合之前可以定點(diǎn)或通過所述環(huán)形空間循環(huán)。所述活化劑隨后被過濾(分散)通過所述濾餅和使其硬凝固。

通過所述Shell的發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的益處包括以下：(1)通用流體在功能上和流變學(xué)上適合作為鉆井流體；(2)被所述通用流體留下的所述可凝固的濾餅硬化至相當(dāng)高的壓縮強(qiáng)度，例如約3,500psi；(3)通過粘合到地層和膠合介質(zhì)的所述可凝固的濾餅實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的帶狀隔離；(4)所述硬化的濾餅和所述膠合介質(zhì)間的粘合是非常強(qiáng)的；和(5)當(dāng)通用流體被在井中用作鉆井流體時(shí)，不必置換泥漿或除去所述泥漿濾餅。

實(shí)現(xiàn)好的溶液粘度是重要的，因?yàn)樗鲢@井流體在高溫條件下必須是穩(wěn)定的—所述井越深，周圍泥土越熱。另外，重要的時(shí)間約束是希望的，其中可以花4-6小時(shí)將鉆井流體泵入非常深的井孔，但是然后所述鉆井流體必須快速凝膠化和變稠。反之，對于卜特蘭水泥等待24或更多個小時(shí)以凝膠化是昂貴的和產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)，即在所述凝固時(shí)間內(nèi)井中的條件可能變化，這是密封井的另外的障礙。