具有改进的流变学性质的滤失降低添加剂制造技术

用于水凝水泥的聚合滤失降低添加剂，其包括表现出延迟水合作用的聚合物组分。该滤失降低添加剂适合用于可以耐受通常在油和气钻井操作中升高温度的水泥淤浆。通过本发明专利技术的方法，提供了具有在高温下改进的流体滤失性质，而又保持了进行混合、泵送和类似的跨越宽范围温度的可处理的流变学性质的水泥淤浆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及用滤失降低添加剂调配水泥。这些水泥组合物的类型用于固定例如，与石油或气体制造相关的井眼中的套管柱(casing string)。特别提供了适用于升高温度的向下钻进条件的聚合滤失降低添加剂。
技术介绍
用于油，气或地下水的固井(cementing)包括混合水泥，水和其它添加剂的淤浆并且将其向下泵送通过套管到套管(casing)附近的油井环带中的临界点或者到套管柱下面开放的孔中。固井过程的主要作用为限制地质构造(formation)之间的流体运动并且粘合和支撑套管。此外，水泥帮助保护套管避免腐蚀，防止由快速密封形成的井喷，保护套管免受钻探较深井的冲击载荷，以及封闭滤失循环或漏失区。 石油固井中通常的问题为从水泥淤浆过滤到井环带周围土地结构中的多孔性低压区的滤失。这种滤失是不期望的，这是因为它导致了水泥淤浆的脱水，并且它还导致水泥固体的厚过滤滤饼，这会堵塞井眼；而且流体滤失会损害敏感结构。水泥流体滤失在压挤固井的过程中是特别关键的。 因此，对于材料，存在这样的要求，即当将其加入到水泥配方中，降低从淤浆到多孔结构的流体滤失。部分水解的聚乙烯醇(84-90％)作为滤失降低添加剂的使用是特别普遍的。以下参考文献中例证了聚乙烯醇和其它树脂可以以不同形式作为滤失降低添加剂。 Moran等人的题目为“Composition and Method to Control CementSlurry Loss and Viscosity”的美国专利5,728,210和Moran等人的题目为“Composition and Method to Control Cement Slurry Loss and Viscosity”的美国专利5,850,880利用聚乙烯醇作为用在井眼固井中的液态滤失降低添加剂，特别是油井和气井眼。液态滤失降低添加剂由在水中溶解部分水解的聚乙烯醇形成。这种聚乙烯醇具有大约200,000的分子量。聚乙烯醇用于与分散磺化聚合物以及表面活性剂协同作用。然后这种组合与螯合剂，交联剂，生物杀灭剂，防沫剂或这些物质的组合调节至单独的钻井条件。 Moulin的题目为“Fluid Loss Control Agents and Compositions forCementing Oil Wells Comprising said Fluid Loss Control Agent”的美国专利6,180,689描述了一种用于石油工业(或类似领域)水泥淤浆的流体滤失控制剂，其含有表面活性剂和通过聚乙烯醇的化学交联获得的微凝胶。这种微凝胶和表面活性剂与石油工业的水泥添加剂是相容的，且也可以制造气密性的组合物。通过在溶液中在小于10的pH值下聚乙烯醇与可以与至少两个醇官能团缩合的试剂反应获得微凝胶。这种微凝胶典型的在含有2重量％到5重量％的交联聚乙烯醇的水溶液中制备，优选3.5％级。 Victorius的题目为“Aqueous Gel System of Partially MethylatedMelamine-Formaldehyde Resin and Polyvinyl Alcohol”的美国专利5,061,387描述了一种由聚乙烯醇或乙烯醇共聚物和部分甲基化的三聚氰胺-甲醛树脂在pH调节剂的存在下形成的水性凝胶。这些形成凝胶的组合物在水溢流和化学溢流操作中控制着地下结构的渗透性。这些堵漏技术还在井维修中使用，例如在井的套管中堵塞漏洞或在破裂处理中临时堵住井以便加固疏松的结构，并且通过密封高度渗透的裂纹纠正井的注射概况以便流体会进入更期望的锋(front)。 Moran等人的题目为“Well Cement Fluid Loss Additive and Method”的美国专利涉及一种在井眼中的套管柱的固井，且更特别涉及一种用于添加到水泥淤浆中的滤失降低添加剂以便用于粘合工作中。Moran等人描述了在高达大约200℉的温度下声明有效的滤失降低添加剂，其对于淤浆粘度具有有限的效果，且并不能显著的延迟水泥的固化。该添加剂含有部分水解的乙酸乙烯酯聚合物，硫酸钙，用于聚合物的交联剂和任选的消泡剂。由于制备具有大于大约200000分子量的PVOH的难度，认为PVOH的使用被限制于大约120℉形成温度。这一公开教导了通过将交联材料包括在添加剂中，有效的温度可以增加到大约200℉。但是在远高于200℉的温度下，交联的PVOH不是热稳定的。 Fry等人的题目为“Method of Reducing Fluid Loss in CementCompositions which may Contain Substantial Salt Concentrations”的美国专利4,703,801公开了一种使用盐水制成的用于降低水泥组合物中的流体滤失的方法。这种组合物含有水，水凝水泥和含有具有木质素，褐煤，衍生的纤维素以及各种合成聚合物例如聚乙烯醇，聚环氧乙烷，聚环氧丙烷和聚乙基亚胺接枝的主链的聚合物的滤失降低添加剂。这种接枝的侧基含有2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷-磺酸，丙烯腈，N，N-二甲基丙烯酰胺，丙烯酸，N，N-二烷基-氨基乙基甲基丙烯酸酯和它们的盐的均聚物，共聚物和三元共聚物。主链含有大约5到大约95重量％的接枝聚合物，且侧基可以含有大约5到大约95重量％的接枝聚合物。 以下为额外的令人感兴趣的参考文献。Beckenhauer的题目为“Methodfor Influencing Moisture Content and Migration in Building Materials”的美国专利6,110,270教导了一种为了防止湿气通过多孔性建筑的移动，典型的用作建筑材料上的涂料的水性PVOH溶液。这种溶液可以含有大约0.01％到大约30重量％的具有分子量范围在大约5,000到大约500,000的PVOH。 Szymanski等人的题目为“Cement Compositions with Improved FluidLoss Characteristics and Methods of cementing Subterranean Formations”的美国专利6,739,806公开了一种采用通过pH敏感交联剂，例如多价阳离子将两种聚合物连接在一起用于防止水泥淤浆的流体滤失的方法。在优选的实施方案中，添加剂含有具有至少80000分子量的第一PVOH聚合物和具有大约8000分子量的第二PVOH聚合物。这些聚合物和交联剂一起溶解于水中且调节pH值直到溶液获得期望的分子量。同样的，Audebert等人的美国专利5,594,050公开了一种使用化学交联的PVOH的流体滤失控制剂。 Bray等人的题目为“Wellcementing Method Using a Dispersant andFluid Loss Intensifier”的美国专利5,105,885公开了一种含有乙氧基化物，分散剂材料和任选的水溶性聚合化合物的滤失降低添加剂包装。这种聚合化合物可以含有聚合物，例如聚乙烯醇或2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸(AMPS)聚合物。 Carpenter的美国专利4,569,395描述了使用完全水解的聚乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备表现出降低的流体滤失的水凝水泥淤浆的方法，其包括使水凝水泥组合物与水淤浆化并将滤失降低添加剂混合于其中的步骤，其中包括：　ｉ）提供聚合滤失降低添加剂，其包括具有分子量控制的水合作用概况的聚合物组合物，以使聚合物组合物具有在２０ ℃下２０分钟内在水中小于５０％的特征溶解度，以及在９０℃下６０分钟内在水中至少９０％的特征溶解度，且其中聚合物组合物的分子量分布使组合物包括至少１０重量％的具有小于平均分子量至少２０％的分子量的组分，以及至少１０重量％的具有至少大于平均分子量２０％的分子量的组分，以及　ｉｉ）使聚合滤失降低添加剂与水泥淤浆结合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：KJ贝克曼，
申请(专利权)人：塞拉尼斯国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]