[發(fā)明專利]通用的油井水泥外加劑和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 99803313.8
• 申請日: 1999-01-25
• 公開（公告）號: CN1291964A
• 公開（公告）日: 2001-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇德希爾·梅赫塔;威廉·J·卡夫尼;理查德·R·瓊斯;里基·L·摩根;丹尼斯·W·格雷;吉頓·查特吉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈利伯頓能源服務(wù)公司;大西洋里奇菲爾德公司
• 主分類號: C04B28/02
• 分類號: C04B28/02;C04B22/12;E21B33/13;//;702;1406;2212;2406;2416;2438;2442)
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 于輝

相關(guān)申請

本申請為1998年1月26日提出的申請09／013，791的部分繼續(xù)申請，后者是1997年4月14日提出的申請08／834，065的部分繼續(xù)申請。08／834，065號申請目前已獲得專利號5，749，418，并于1998年5月12日公布。

發(fā)明背景

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及油井水泥外加劑，更具體地說，涉及通用的用于改善油井水泥漿性能的復(fù)合外加劑。

現(xiàn)有技術(shù)介紹

用于粘合油或天然氣井中地下結(jié)構(gòu)或區(qū)域的水硬性水泥漿必須具有特定的性質(zhì)。例如，水泥漿必須具有某些特性以致它們能被混合和泵送，而不過早膠凝，具有足夠長的泵送時間以被放置在地下結(jié)構(gòu)或區(qū)域中，在硬化之后具有足夠高的抗壓強度，并且具有好的流失控制。

美國石油公司(API)已經(jīng)對不同種類的油井水泥制定了標準以確保采用這些水泥形成的水泥漿具有所需的性能。API水泥是波特蘭水泥，并且因為對它們的苛刻要求，它們更難以生產(chǎn)，并且比許多用于在地表上建造橋梁、道路、建筑物等的結(jié)構(gòu)級水泥更昂貴。

表面結(jié)構(gòu)級水泥在全球通常由各種不同的制造商提供，與API波特蘭水泥和其它在膠粘油井和天然氣井中使用的可比水泥相比是非常便宜的。結(jié)構(gòu)級水泥通常包含大量的金屬硫酸鹽，而在油井膠粘中使用的水泥必須具有相對低的金屬硫酸鹽含量。

因為由便宜的表面結(jié)構(gòu)級水泥形成的水泥漿適合于許多表面應(yīng)用，它們不具有地下油井和天然氣井膠粘所需要的性能，例如穩(wěn)定的粘度、合適的稠化時間、硬化后高的抗壓強度、好的流失控制等。表面結(jié)構(gòu)級水泥中的化學(xué)組成，特別是金屬硫酸鹽的濃度根據(jù)制造商的不同而改變，這樣不可能估測含該水泥的水泥漿的性能。因此，這里需要一種用于改善廉價的表面結(jié)構(gòu)級水泥漿性能的通用外加劑，從而使該水泥漿可用于油井和天然氣井的膠粘應(yīng)用。

在整個世界范圍內(nèi)可獲得并使用的許多低質(zhì)量的油井和天然氣井水泥也包括高濃度的金屬硫酸鹽和／或否則缺乏所需的一些性能。例如，該低質(zhì)量的油井和天然氣井水泥通常具有差的流變性、邊界強度發(fā)展或?qū)ΤＲ?guī)外加劑差的響應(yīng)性。因此，需要一種通用外加劑，其可用于改善目前使用的低質(zhì)量油井和天然氣井水泥的性能。

發(fā)明概述

本發(fā)明提供一種通用的用于改善油井水泥漿性能的粒狀固體外加劑，其滿足上述需要，并克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。當在表面結(jié)構(gòu)級或目前使用的油井和天然氣井級水硬性水泥漿中加入本發(fā)明的外加劑時，該外加劑同時改善水泥漿的粘度、稠化時間、硬化后的抗壓強度、流失控制和其它性能，這些性能是特別適合于膠粘油井和天然氣井的。

本發(fā)明的通用外加劑由約0．5至約30重量份的選自氯化亞鐵、三氯化鐵和它們的混合物的氯化鐵、約1至20重量份的分散劑、約0．01至約10重量份的有機酸、約1至約20重量份的能水合的聚合物和約1至約50重量份的超細水硬性水泥組成。該外加劑可任選地包括的其它組分是消泡劑、堿土金屬鹵化物和一種或多種提高硬化水泥抗壓強度的試劑。

此外，本發(fā)明的通用外加劑由約0．5至約30重量份的選自氯化亞鐵、三氯化鐵和它們混合物的氯化鐵、約5至60重量份的堿金屬或堿土金屬鹵化物--優(yōu)選氯化物、約0．01至約10重量份的有機酸、約1至約50重量份的能水合的聚合物組成。該外加劑還可優(yōu)選包括的其它組分是消泡劑、分散劑、超細水硬性水泥和其它提高硬化水泥抗壓強度的試劑。

本發(fā)明的改善由表面結(jié)構(gòu)級或更好的水硬性水泥和水組成的水泥漿性能的方法包括使本發(fā)明的通用外加劑與水泥漿混合，其中外加劑的含量是水泥漿中水硬性水泥重量的約0．1至約30重量％，該外加劑由選自氯化亞鐵、三氯化鐵和其混合物的氯化鐵、分散劑、有機酸、能水合的聚合物和超細粒狀水泥組成。

此外，本發(fā)明的改善由表面結(jié)構(gòu)級或更好的水硬性水泥和水組成的水泥漿性能的方法包括使本發(fā)明的通用外加劑與水泥漿混合，其中外加劑的含量是水泥漿中水硬性水泥重量的約0．1至約30重量％，該外加劑由選自氯化亞鐵、三氯化鐵和其混合物的氯化鐵、堿金屬或堿土金屬鹵化物、有機酸和能水合的聚合物組成。

本發(fā)明也提供使用由表面結(jié)構(gòu)級或較好的水硬性水泥和水組成的水泥漿膠粘被井孔貫穿的地下區(qū)域的方法。該方法包括下列步驟：如上所述使本發(fā)明的通用外加劑與水泥漿混合，其中外加劑的加入量是水泥漿中水硬性水泥重量的約0．1至約30重量％，通過井孔泵送該含外加劑的水泥漿進入待膠粘的地下區(qū)域，然后使水泥漿在這里硬化成堅硬的不滲透的水泥體。

因此，本發(fā)明的總目的是提供通用油井水泥外加劑和使用該外加劑的方法。