[發明專利]用于粘固地下鉆孔的干水泥配制劑

在審

• 申請號: 201410308870.5
• 申請日: 2007-11-15
• 公開（公告）號: CN104230220A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: H·維利曼;F·瓦利;C·張
• 申請（專利權）人: 阿克佐諾貝爾股份有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B24/26;C04B40/06;C09K8/467
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李穎;林柏楠

本申請是申請號為200780042652.X的發明專利申請的分案申請，原申請的申請日為2007年11月15日，發明名稱為“用于粘固地下鉆孔的干水泥配制劑”。

技術領域

本發明涉及用于粘固地下鉆孔的干水泥配制劑，該配制劑含有水再分散性分散體粉末，以及涉及該干水泥配制劑的用途。此外，本發明涉及在水泥漿中的水再分散性分散體粉末在粘固地下鉆孔方面的特定用途。

發明背景

特別是對于油氣生產，要鉆出地下鉆孔。在近代，它們還日益應用于開發地熱。鉆孔深度可具有非常大地變化并且可以為約100m至5,000m以上。鉆穿層因此可具有最大變化的性質并且通常包含從基巖到較軟的含水層到多孔巖石復合物的全部。此外，也可在海水下面以及在具有永凍土的北極地區鉆出這類地下鉆孔。此外，通常當鉆到1,00米以上時，產生高溫和高壓。

特別是在油氣生產中，通常將管式的鋼制殼體插入鉆孔中，所述殼體由置于巖層和插入的鋼制殼體之間的水泥基配制劑固定。就此而言，尤其使用術語“油井粘固”。其是指包括任意類型的與油氣井及其生產有關的粘固的通稱。

總之，伴隨每種情況下的不同需求，存在大量極不相同的應用。為此使用的水泥配制劑在油井粘固方面由此可具有完全不同的組成。這些尤其取決于巖層，以及取決于相應的主要溫度和壓力。

因此例如在鉆井表層上，通常在鋼管周圍施加另外所謂的表層套管，其同樣由水泥類混合物固定。在所謂的“初次粘固(primary?cementing)”情況下，插入的鋼套管在地下鉆孔鉆制期間固定或之后立即固定。當將已有的地下鉆孔封堵時使用術語“擠水泥(squeeze?cementing)”，而術語“注水泥回堵(plug-back?cementing)”是指在結束石油開采以后將鉆井造壁(walling?off)并封堵。

為了滿足不同要求，美國石油學會(API)規定了九種不同類型的水泥(對于固井材料和特使的API規格；API?Spec.10A,第22版，1995年1月1日)，這些水泥取決于產生的溫度可用在不同鉆孔深度。另外，存在另外的特殊水泥，其取決于應用和需求范圍而被允許使用。這些水泥包括火山灰水泥、含石膏水泥、供永凍土區域使用的特種水泥、反應性合成樹脂膠泥、柴油膠泥、膨脹水泥、輕質水泥以及鋁酸鈣水泥。最后提到的這些在約1,000℃以上的溫度下使用，其在點火裝置和爆炸的情況下被證實尤其有利。

為了使水泥類混合物能滿足所述的需求性能，除了各類水泥之外添加各種配制助劑，對于不同需求往往必須使用不同類型的各種添加劑。因此，例如纖維素醚在約90-95℃以下僅僅用作保水劑(“流體損失添加劑”)。由于此原因，必須在較高溫度下使用合成制備的保水劑，這在較大的鉆孔深度的情況下是普遍的。

另外一類添加劑是含水聚合物分散體。它們有時也用于在尚未凝固的水泥漿中改善保水性。因此在WO2006/066725A1中描述了一種降低油田流體和水泥類淤漿的失水量的保水劑，其由苯乙烯-丁二烯-膠乳和高分子、水溶性聚合物組成。并未提及含有聚合物粘結劑的干水泥配制劑。

聚合物分散體還用于降低透過凝固的、水泥基配制劑的滲水或用于完全防止滲水。此外，它們任選用于阻止氣體滲透(“gas?channeling&gas?migration”)。因此例如US4,537,918和EP189950A1描述了用于在至多約250℃以上的高溫下油井固井的水泥組合物，其含有苯乙烯-丁二烯-膠乳和膠乳穩定劑，從而防止膠乳在高溫下凝結。通過添加膠乳穩定劑，實現了直角凝固行為(“直角凝固”)，這對于該應用非常有利。并未提及含有聚合物粘結劑的干水泥配制劑。

另外，聚合物分散體還用于改善凝固的水泥配制劑的柔韌性和彈性，和/或用于改善對鋼制殼體以及鉆孔巖石的粘合。