本发明专利技术涉及用于粘固地下钻孔，特别是油、气和/或地热钻孔的干水泥配制剂。所述干水泥配制剂含有a)约20-99.9wt.％的水泥，b)约0-65wt.％的粉状石英和/或石英粉尘，c)约0.1-30wt.％的水再分散性分散体粉末，和d)约0-20wt.％的另外添加剂。本发明专利技术还涉及该干水泥配制剂制备水泥浆的用途，以及在水泥浆中的再分散性分散体粉末用于粘固地下钻孔的用途。水泥浆可用于降低水泥浆的失水量，降低气体和/或水的渗透和/或在钻孔中引入水泥浆并硬化而密封气体和/水通道。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于粘固地下钻孔，特别是油、气和/或地热钻孔的干水泥配制剂。所述干水泥配制剂含有a)约20-99.9wt.％的水泥，b)约0-65wt.％的粉状石英和/或石英粉尘，c)约0.1-30wt.％的水再分散性分散体粉末，和d)约0-20wt.％的另外添加剂。本专利技术还涉及该干水泥配制剂制备水泥浆的用途，以及在水泥浆中的再分散性分散体粉末用于粘固地下钻孔的用途。水泥浆可用于降低水泥浆的失水量，降低气体和/或水的渗透和/或在钻孔中引入水泥浆并硬化而密封气体和/水通道。【专利说明】用于粘固地下钻孔的干水泥配制剂 本申请是申请号为200780042652. X的专利技术专利申请的分案申请，原申请的申请 日为2007年11月15日，专利技术名称为"用于粘固地下钻孔的干水泥配制剂"。
本专利技术涉及用于粘固地下钻孔的干水泥配制剂，该配制剂含有水再分散性分散体 粉末，以及涉及该干水泥配制剂的用途。此外，本专利技术涉及在水泥浆中的水再分散性分散体 粉末在粘固地下钻孔方面的特定用途。 专利技术背景 特别是对于油气生产，要钻出地下钻孔。在近代，它们还日益应用于开发地热。钻 孔深度可具有非常大地变化并且可以为约loom至5, 000m以上。钻穿层因此可具有最大变 化的性质并且通常包含从基岩到较软的含水层到多孔岩石复合物的全部。此外，也可在海 水下面以及在具有永冻土的北极地区钻出这类地下钻孔。此外，通常当钻到1，〇〇米以上 时，产生高温和高压。 特别是在油气生产中，通常将管式的钢制壳体插入钻孔中，所述壳体由置于岩层 和插入的钢制壳体之间的水泥基配制剂固定。就此而言，尤其使用术语"油井粘固"。其是 指包括任意类型的与油气井及其生产有关的粘固的通称。 总之，伴随每种情况下的不同需求，存在大量极不相同的应用。为此使用的水泥配 制剂在油井粘固方面由此可具有完全不同的组成。这些尤其取决于岩层，以及取决于相应 的王要温度和压力。 因此例如在钻井表层上，通常在钢管周围施加另外所谓的表层套管，其同样由水 泥类混合物固定。在所谓的"初次粘固（primary cementing)"情况下，插入的钢套管在 地下钻孔钻制期间固定或之后立即固定。当将已有的地下钻孔封堵时使用术语"挤水泥 (squeeze cementing)"，而术语"注水泥回堵（plug-back cementing)"是指在结束石油开 米以后将钻井造壁（walling off)并封堵。 为了满足不同要求，美国石油学会（API)规定了九种不同类型的水泥（对于固井 材料和特使的API规格；API Spec. 10A，第22版，1995年1月1日），这些水泥取决于产生 的温度可用在不同钻孔深度。另外，存在另外的特殊水泥，其取决于应用和需求范围而被允 许使用。这些水泥包括火山灰水泥、含石膏水泥、供永冻土区域使用的特种水泥、反应性合 成树脂胶泥、柴油胶泥、膨胀水泥、轻质水泥以及铝酸钙水泥。最后提到的这些在约1，〇〇〇°C 以上的温度下使用，其在点火装置和爆炸的情况下被证实尤其有利。 为了使水泥类混合物能满足所述的需求性能，除了各类水泥之外添加各种配制助 齐U，对于不同需求往往必须使用不同类型的各种添加剂。因此，例如纤维素醚在约90-95°C 以下仅仅用作保水剂（"流体损失添加剂"）。由于此原因，必须在较高温度下使用合成制 备的保水剂，这在较大的钻孔深度的情况下是普遍的。 另外一类添加剂是含水聚合物分散体。它们有时也用于在尚未凝固的水泥浆中改 善保水性。因此在W02006/066725A1中描述了一种降低油田流体和水泥类淤浆的失水量的 保水剂，其由苯乙烯-丁二烯-胶乳和高分子、水溶性聚合物组成。并未提及含有聚合物粘 结剂的干水泥配制剂。 聚合物分散体还用于降低透过凝固的、水泥基配制剂的渗水或用于完全防止渗 水。此外，它们任选用于阻止气体渗透（"gas channeling&gas migration"）。因此例如 US4, 537, 918和EP189950A1描述了用于在至多约250°C以上的高温下油井固井的水泥组合 物，其含有苯乙烯-丁二烯-胶乳和胶乳稳定剂，从而防止胶乳在高温下凝结。通过添加胶 乳稳定剂，实现了直角凝固行为（"直角凝固"），这对于该应用非常有利。并未提及含有聚 合物粘结剂的干水泥配制剂。 另外，聚合物分散体还用于改善凝固的水泥配制剂的柔韧性和弹性，和/或用于 改善对钢制壳体以及钻孔岩石的粘合。 然而，在含有水硬性粘结剂（例如水泥）的混合物中使用通常以含水形式存在的 聚合物分散体具有一些缺点。因此，聚合物分散体仅仅只能与水硬性粘结剂在加入水时原 位混合，因为不这样的话粘结剂将随着水的加入凝固。这使得计量更加复杂；毕竟水硬性粘 结剂、含水聚合物分散体和水这三种不同组分必须以这样的方式加量：不仅要正确调整水 /水泥系数以及由此的混合的水泥类混合物的稠度，而且要正确调整聚合物/水泥系数。否 贝1J，具有损害硬化基体的风险。另外，含水聚合物分散体在保存期限方面还受到某些限制。 因此限制了储存时间，并且在寒冷地区，例如在具有永冻土的地区，必须考虑通常大大受限 的水分散体耐冻融性，这导致储存成本由于加热的容器和/或加热的储存仓库而增加。另 夕卜，也必须始终运输包含在分散体中的水，特别是当原料的运输昂贵时，例如当必须通过直 升飞机将原料运输到使用地时，这是一个主要的缺点。 由于上述原因，水再分散性聚合物粉末在干砂浆行业中已赢得了广泛认可，例如 瓷砖粘合剂、隔热砂浆、自分散地板材料配混物和修补配混物的情况。总之，在地下钻孔用 的水泥配制剂方面很少提到它们，并且当提到它们时，也仅仅是非常笼统的形式。其中的原 因可能在于水泥配制剂的性质和完全不同的需求。因为水泥配制剂常常含有极高份额的水 泥，因此技术人员认为在与水混合时，大大增加的水泥水的离子化可大大限制甚至完全阻 止再分散。此外，在已知的干砂浆配制剂的情况下，其中所含的填料，特别是粉状石英，通过 源自混合过程中的剪切力有助于这类粉末的再分散。因为油井固井中的工作也常常在高温 下进行，这可导致含水聚合物分散体需要另外的稳定作用，技术人员认为通常的水再分散 性聚合物粉末将不适于或仅仅很有条件地适于油井固井的通用用途，特别是因为，已通过 乳化剂使所用的流体聚合物分散体稳定化，而在制备水再分散性分散体粉末时，使用高分 子化合物如典型地水溶性保护胶体。 US6, 391，952B1描述了一种由水不溶性的成膜聚合物组成的水再分散性粉末，其 是在至少一种烯属不饱和单体和至少一中特殊萘磺酸盐的存在下制备。得到的粉末可用于 粘固油井用的接缝封闭剂。在W0200540253A1中，描述了一种具有改性表面的分散体的制 备方法，其中将具有阴离子基团的分散体与含有中性或阴离子以及阳离子基团的二嵌段共 聚物混合。随后可以将该混合物粉化成可再分散的粉末。其中非常笼统地描述了在混合物 中的粉末用于粘固油井钻孔的用途。并未给出更详细的内容，如可应用的温度范围、应用领 域和/或该混合物的组成等。也未提及可再分散的粉末是用水提前再分散，还是用于干水 泥配制剂中。
技术实现思路
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【技术保护点】
用于粘固地下钻孔，特别是油、气和/或地热钻孔的干水泥配制剂，其含有：a)约20‑99.9wt.％的水泥，b)约0‑65wt.％的粉状石英和/或石英粉尘，c)约0.1‑30wt.％的水再分散性分散体粉末，和d)约0‑20wt.％的另外添加剂。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H·维利曼，F·瓦利，C·张，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL
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