[發明專利]用于取比表面積近似值的需水量測量的應用

在審

• 申請號: 201780083251.2
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN110192002A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: R·G·摩根;T·J·皮斯克拉克;S·W·瑞吉歐;S·J·路易斯
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;C09K8/42;E21B49/00
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;聶慧荃

提供了井筒固井方法。一種分析固體微粒的方法，包括：測量所述固體微粒的需水量；以及根據所述需水量確定所述固體微粒的比表面積近似值。

背景技術

在固井(諸如井施工和補救固井)中，通常利用水泥組合物。水泥組合物可在多種地下應用中使用。例如，在地下井施工中，管柱(例如，套管、襯管、膨脹管等)可伸入井筒中并且用水泥固定在適當位置。將管柱用水泥固定在適當位置的方法通常稱為“初次注水泥”。在典型的初次注水泥方法中，水泥組合物可被泵送入井筒的壁與設置在井筒中的管柱的外表面之間的環帶中。水泥組合物可在環狀空間中凝固，由此形成具有硬化的、大致上不可透水泥的環狀護套(即，水泥護套)，所述環狀護套可將管柱支撐并定位在井筒中并且可將管柱的外表面粘結到地下地層。除了其他情況之外，圍繞管柱的水泥護套起作用防止環帶中流體的遷移，以及保護管柱不受腐蝕。水泥組合物還可用于補注水泥方法中，例如，用于密封管柱或水泥護套中的裂痕或孔洞，用于密封高滲透地層區域或斷口，用于放置水泥塞等等。

固井中的特定挑戰是在放置在地下地層中之后的合理時間段內在水泥組合物中發展出令人滿意的機械性質。通常測試具有不同添加劑的幾種水泥組合物，以查看它們是否滿足特定井的材料工程要求。選擇水泥組合物組分的過程通常通過最佳猜測方法完成，該最佳猜測方法通過利用先前的漿料并對所述先前的漿料進行改性直至達到滿意的溶液來進行。該過程可能是耗時的并且所得漿料可能是昂貴的。此外，在任何一個特定區域中可用的膠結組分可以與另一個區域中可用的膠結組分在組成方面不同，從而使選擇正確漿料的過程進一步復雜化。

附圖說明

這些附圖圖示本發明的一些實施方案的特定方面，且應不用于限制或界定本發明。

圖1是示出壓縮強度指數計算的模擬結果的圖表。

圖2是示出壓縮強度指數計算的模擬結果的圖表。

圖3是用于分析膠結組分的示例系統的示意圖。

圖4是用于產生水泥組合物的示例性系統的示意圖。

圖5是示出將水泥組合物引入井筒中的示意圖。

具體實施方式

本公開可總體涉及固井方法和系統。本文提供了基于生理化學性質來對二氧化硅源、水泥和其他材料進行鑒定和分類的方法。在一些示例中，需水量測量可以與比表面積相關，使得可以對水泥組分的比表面積取近似值。水泥組合物的每種水泥組分的物理化學性質可影響漿料的最終凝固機械性質，以及動態或基于時間的性質，諸如可混合性、流變性、粘度等。每種水泥組分都可能影響所提到的性質中的一種或多種性質。例如，可以將本地來源的粉煤灰添加到水泥組合物中。所添加的粉煤灰可以增加水泥組合物的壓縮強度，并且可以對例如水泥組合物的增稠時間沒有影響。在另一個區域中，本地來源的粉煤灰也可以增加水泥組合物的壓縮強度，但還可能增加增稠時間。在執行多個實驗室測試之前，可能無法實現水泥組合物的不可預測的行為。由于比表面積測量可能需要可能不總是可用的專用設備，因此可以使用需水量測量來取比表面積的近似值。一旦比表面積可用，就可以確定水泥組分的反應性并將所述反應性用于設計水泥組合物。

水泥組合物通常可包含水和水泥添加劑。水泥添加劑可包含兩種或更多種水泥組分，所述兩種或更多種水泥組分可在與水混合之前干混以形成水泥添加劑。或者，各水泥組分在與水混合之前可以不進行組合。水泥組分通常可描述為堿溶性的。雖然設想了許多不同的實施方案，但是水泥組合物可包含水和水泥添加劑，其中所述水泥添加劑包括水硬水泥和兩種或更多種二氧化硅源，所述兩種或更多種二氧化硅源為諸如水泥窯灰和天然火山灰。如本文更詳細描述的，水泥組合物可以根據本領域普通技術人員的需要而發泡和/或延伸。

水泥組合物可具有適合于特定應用的密度。水泥組合物的密度可以在約8磅/加侖(“ppg”)至約16ppg的范圍內。在經發泡的示例中，本發明的發泡的水泥組合物的密度可以在約8ppg至約13ppg(或甚至更低)的范圍內。