可凝固组合物和使用方法技术

本文公开可凝固组合物和在井筒中使用可凝固组合物的方法。在一个实施方案中，描述一种将可凝固组合物引入井筒中的方法。所述方法包括提供包含浮石、水合石灰、凝固缓凝剂和水的可凝固组合物。将所述可凝固组合物引入井筒中。使所述可凝固组合物在所述井筒中保持静态，其中当在所述井筒中处于静态时，所述可凝固组合物保持在可泵送流体状态达约1天或更长的时间段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是2012年3月9日提交的美国专利申请号13/417,001的部分继续申请，所述专利申请的整个公开内容以引用的方式并入本文。背景实施方案涉及地下操作，并且在某些实施方案中，涉及可凝固组合物和在地下地层中使用可凝固组合物的方法。在地下地层中钻探井筒期间，钻井液可用于冷却钻头，润滑旋转钻柱以便防止其粘结到井筒的壁，通过用作流体静压头来对抗突然进入井筒中的高压地层流体以便防止井喷，和将钻井岩屑从井筒移除以及其他情况。钻井液通常可向下循环穿过钻杆和钻头并且接着向上穿过井筒到达地面。所使用的钻井液可以是任何数量的流体(气态或液态)或流体和固体的混合物(诸如固体悬浮液、混合物和乳液)。在钻探到所需深度之后并且在制备注水泥阶段之前或在注水泥阶段中，可从井筒撤回钻头，并且停止钻井液的循环。钻井液可与来自钻井液的固体滤饼一起留在井筒中。接下来，管柱(例如，套管、衬管等)可被引入井筒中。取决于井筒的深度和在将钻柱引入井筒时是否会遇到任何问题，钻井液可能在井筒中保持相对静态达在相对长的时间段(例如，长达约2周或更长)。尽管钻井液通常不是可凝固的(例如，它们通常不会随时间的推移而形成硬化块)，但是钻井液的凝胶强度可随时间增加。因此，在钻井液在井筒中为静态的时间段期间，钻井液各部分的凝胶强度可能增加使得从井筒内更换钻井液可能变得更困难。在所希望的时间，管柱可通过将水泥组合物泵送通过管柱并且进入管柱与井筒的壁之间的环带而被用水泥固定在适当位置，由此所述环带中的钻井液由水泥组合物从所述环带替换。尽管已经开发
多种技术用于改进从环带替换钻井液，如果钻井液由于在井筒中保持静态达长时间段而产生凝胶强度，井筒中钻井液的各部分被水泥组合物绕过。由于钻井液是不可凝固的，即钻井液不会凝固成刚性可密封块，所以地层流体进入井筒并在井筒中流动，这是极其不合需要的。在一些实例中，可凝固组合物(通常被称为“可凝固水泥包散置组合物(settable spotting composition)”)可用来移除钻井液并且防止钻井液滤饼干扰随后的初次注水泥操作。在井筒中的钻井液已有机会获得显著的凝胶强度之前，例如，在将管柱引入井筒中之前，这些可凝固水泥包散置组合物可用来至少部分地替换钻井液。通常，这些可凝固水泥包散置组合物在井筒中处于静态达一段时间(例如，长达至少2周)之后不应具有凝胶强度的不合需要增加，以使得可凝固水泥包散置组合物可从井筒替换。在井筒至少部分地由可凝固水泥包散置组合物填充之后，将被用水泥固定的管柱可被引入井筒中。当水泥组合物被泵送通过管柱进入环带中时，管柱和环带中的钻井液(如果存在)和可凝固水泥包散置组合物应在水泥组合物之前被替换。保留在地下地层的裂缝或其他可渗透部分中的可凝固水泥包散置组合物(如果存在)应凝固成硬化块，由此防止或减少地层流体进入环带或在环带中流动。在通常被称为“搅炼作业(puddle job)”的替代操作中，可在套管之前将可凝固组合物放置到井筒中，并且因此可凝固组合物必须保持为流体搅炼状态足够长时间以便使套管柱被放置到井筒中。一旦套管柱成功定位，可凝固组合物接着可凝固成硬化块，所述硬化块可以是可密封的和/或可以防止流体在井筒中迁移。尽管迄今已经开发出可凝固组合物，但是它们在地下注水泥操作中的成功使用也存在挑战。例如，用作可凝固水泥包散置组合物的可凝固组合物应理想地保持为流体足够长时间，以使得它们可最终利用水泥组合物或任何相关联隔离液来替换。类似地，用在搅炼作业中的可凝固组合物应理想地保持为流体足够长时间以便将套管放置并定位在井筒内。此外，当不再需要可凝固组合物保持为流体时，可能需要所述可凝固组合物产生足够的抗压强度。附图简述这些图示出本专利技术方法的一些实施方案的某些方面，并且不应用来限制或限定所述方法。图1示出根据某些实施方案的可用于将可凝固组合物放置在井筒中的地面设备。图2A示出根据某些实施方案的将可凝固组合物放置到井筒环带中的方法。图2B示出根据某些实施方案的将可凝固组合物放置到井筒环带中的方法。图2C示出根据某些实施方案的将可凝固组合物放置到井筒环带中的方法。图2D示出根据某些实施方案的将可凝固组合物放置到井筒环带中的方法。图3示出根据某些实施方案的将可凝固组合物放置到井筒中的方法。图4示出根据某些实施方案的将管柱放置到至少部分地由可凝固组合物填充的井筒环带中。图5A示出根据某些实施方案的可凝固组合物的“直角”凝固分布曲线。图5B示出根据某些实施方案的可凝固组合物的胶凝作用凝固分布曲线。优选实施方案的描述实施方案涉及地下操作，并且在某些实施方案中，涉及可凝固组合物和在地下地层中使用可凝固组合物的方法。可凝固组合物的实施方案通常可包含水、浮石、水合石灰和凝固缓凝剂。任选地，可凝固组合物还可包含凝固活化剂。有利地，可凝固组合物的实施方案可能能够保持在可泵送流体状态达延长时间段—甚至在活化之后也是如此。例如，可凝固组合物可保持在可泵送流体状态达约1天、约3天、约5天、约7天或更长。此外，可凝固组
合物的实施方案可维持低凝胶强度达延长时间段，从而允许它们在井筒中保持静态达一段时间之后替换。例如，可凝固组合物可具有小于20lbs./100ft.2的屈服点和小于约25lbs./100ft.2的凝胶强度发展达约1天、约3天、约5天、约7天或更长。此外，可凝固组合物可在约1天、约2天、约5天或更长时间具有为50psi的初始凝固。有利地，可凝固组合物可在相对低的温度下活化后最终产生合理的抗压强度。尽管可凝固组合物可适用于多种地下操作，但是它们可以尤其适用于当希望在放置在地下地层之后具有延长凝固的操作，诸如可凝固水泥包散置组合物和搅炼作业。在实施方案中，可凝固组合物可用于具有可达约15,000psi或更高的压力的地下地层中。用在可凝固组合物的实施方案中的水可来自于任何来源，只要它不含可能不合需要地影响可凝固组合物中的其他组分的过量化合物即可。例如，可凝固组合物可包含淡水或盐水(salt water)。盐水中通常可包括一种或多种溶解的盐并且可根据特定应用的需要为饱和或不饱和的。海水或盐水(brine)可适合在实施方案中使用。此外，水可以足以形成可泵送流体的量存在。在某些实施方案中，水可以在浮石的约33重量％至约200重量％范围内的量存在于可凝固组合物中。在某些实施方案中，水可以在浮石的约35重量％至约70重量％范围内的量存在于可凝固组合物中。受益于本公开的益处的本领域的普通技术人员将会认识到用于选定应用的水的适当量。可凝固组合物的实施方案可包含浮石。通常，浮石是可展现出胶结特性的火山岩，这是因为它可在水合石灰和水的存在下凝固并硬化。浮石还可被研磨。通常，根据对特定应用的需要，浮石可具有任何粒度分布。在某些实施方案中，浮石可具有在约1微米至约200微米范围内的d50粒度分布。d50值可通过粒度分析器来测量，所述粒度分析器诸如由Malvern Instruments，Worcestershire，United Kingdom制造的那些分析器。在具体实施方案中，浮石可具有约1微米至约200微米、约5微米至约100微米或约10微米至约25微米范围内的d50粒度分布。在一个特定实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将可凝固组合物引入井筒中的方法，所述方法包括：提供包含浮石、水合石灰、凝固缓凝剂和水的可凝固组合物；将所述可凝固组合物引入井筒中；以及使所述可凝固组合物在所述井筒中保持静态，其中当在所述井筒中处于静态时，所述可凝固组合物保持在可泵送流体状态达约1天或更长的时间段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.28 US 14/194,1251.一种用于将可凝固组合物引入井筒中的方法，所述方法包括：提供包含浮石、水合石灰、凝固缓凝剂和水的可凝固组合物；将所述可凝固组合物引入井筒中；以及使所述可凝固组合物在所述井筒中保持静态，其中当在所述井筒中处于静态时，所述可凝固组合物保持在可泵送流体状态达约1天或更长的时间段。2.如权利要求1所述的方法，其中所述将所述可凝固组合物引入所述井筒中将钻井液的至少一部分从地下地层替换。3.如权利要求2所述的方法，其还包括：将水泥组合物引入所述井筒中以便至少部分地将所述可凝固组合物从所述地下地层替换；使所述水泥组合物在所述井筒中凝固；以及使所述可凝固组合物的保持在所述井筒中部分凝固。4.如权利要求1所述的方法，其中所述可凝固组合物被引入所述井筒中以使得所述可凝固组合物在所述井筒的底部中形成泥潭，并且其中所述方法还包括：将管道放置到由所述井筒的所述底部中的所述可凝固组合物形成的所述泥潭中；以及使所述可凝固组合物在围绕所述管道的环带中凝固。5.如权利要求1所述的方法，其中所述凝固缓凝剂包括至少一种缓凝剂，所述缓凝剂选自由以下各项组成的组：膦酸、膦酸衍生物、木质素磺酸盐、盐、有机酸、羧甲基化羟乙基化纤维素、包含磺酸酯基和羧酸基的合成共聚物或三元聚合物、硼酸盐化合物和其任何混合物。6.如权利要求5所述的方法，其中所述可凝固组合物包含与现有凝固缓凝剂明显不同的另一凝固缓凝剂。7.如权利要求1所述的方法，其中所述可凝固组合物还包含分
\t散剂。8.如权利要求7所述的方法，其中所述分散剂包括至少一种分散剂，所述分散剂选自由以下各项组成的组：基于磺化甲醛的分散剂、聚羧酸醚分散剂和其任何组合。9.如权利要求1所述的方法，其中所述凝固缓凝剂包含膦酸衍生物，并且其中所述可凝固组合物还包含聚羧酸醚分散剂。10.如权利要求1所述的方法，其中所述可凝固组合物还包含至少一种凝固活化剂，所述凝固活化剂选自由以下各项组成的组：沸石、胺类、硅酸盐、IA族和IIA族氢氧化物、一价盐、二价盐、纳米二氧化硅、多磷酸盐和其组合。11.如权利要求1所述的方法，其中当在所述井筒中处于静态时，所述可凝固组合物保持在小于70Bc的流体状态达约5天或更长的时间段...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·阿加皮欧，J·H·马丁内斯，T·J·皮斯克拉克，V·S·戈埃尔，L·E·布拉泽斯，B·J·艾弗森，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US