用于向油井或类似地方浇注水泥的组合物，其中包括３０％到１００％（依水泥重量为基准计）颗粒大小在４０－６０筛目范围的胶粒。根据本发明专利技术加入胶粒在产生低密度泥浆的同时保持低的水泥渗透率。本发明专利技术的组合物对于向诸如多级侧钻井中的钻孔段和分支连接处之类经受极端动应力的区域浇注水泥尤其有利。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钻探油井、气井、水井、地热井或类似井的技术。更准确地，本专利技术涉及适用于注浆经受极端动应力的段的浇注水泥组合物。通常，深度大于几百米的井被下套管，地下结构和套管之间的环形空间在整个或部分深度上被灌注水泥。浇注水泥的主要作用是防止孔穿过的不同地层之间发生流体交换，以及控制流体进入井中，尤其限制进水。在开采区，套管、水泥和构层都要钻几厘米深的孔。在油井的整个寿命期间，位于油井环形空间中的水泥受到许多应力。当填充于其中的流体变化时或者当额外的压力被施加在油井上时，比如当钻探泥浆被完井液替代或被增产措施操作中使用的流体替代时，套管内部的压力可以增加或减小。温度的变化也可以在水泥中产生应力，至少在钢和水泥的温度达到平衡之前的过渡期间是这样的。在上述大多数情形下，加压过程足够慢以致于能作为静态过程进行处理。但是，水泥经受其它实质为动态的应力，或者因为这些压力在很短的一段时期内出现，或者因为它们在较大或较小程度上是周期性或反复性的。钻孔不仅仅引起井内中的几百个钢筋承受过压，该过压以冲击波的形式散开。另外，抛射物穿过水泥时，钻孔会产生冲击，该冲击使围绕该孔的地区遭受遍布几米长的强力。在水泥中产生动应力和如今在油井操作中非常普通的另一工艺就是为了产生一个侧钻而在注水泥管套中开一窗口的过程。对钢进行几米深的碾磨以及随后进行侧钻使水泥遭受经常是不可逆转性损害的冲击和震动。本专利技术目的是提供用于灌注水泥于尤其为油井或遭受极强烈动应力的类似井中的区域如穿孔带和侧钻分支汇合处的新配方。发表于1997年的SPE(石油工程师协会“Society of PetroleumEngineers”)年会和展览会(SPE38598，1997年10月5-8日)的一篇文章，以及在1997年9月23日提交的法国专利申请FR9711821中，Marc Thiercelin等人已经公开了水泥护层破裂的可能性依赖于套管的热弹性、水泥和油井周围的地层。对导致水泥护层破裂的机理的详细分析已经表明随油井中压力和/或温度增加的水泥护层破裂的可能性直接与水泥的抗拉强度有关，并且随着水泥抗拉强度RT与它的杨氏模量E的比值增加而减小。杨氏模量表征材料的弹性。所以为了增加比值RT/E，应当选择低杨氏模量材料，换句话说选择高弹性材料。一种已知的增加硬化水泥弹性的途径是通过掺水来减小水泥浆密度。但是，那样将导致泥浆稳定性变坏并且尤其导致液相和固相分离。当然，可以通过增加如硅酸钠这种材料来部分地控制这种现象，但是硬化水泥的渗透性仍然很高，这意味着不能满足其隔离区域以阻止液体迁移的主要功能，或者至少不能保证这种隔离的持久性。还有，较轻的水泥具有较低的机械强度，尤其是有较低的冲击强度，这显然对为遭受巨大机械应力的地区如钻孔区而设计的水泥形成一种障碍。本专利技术的目的是提供较轻的用回收橡胶补强的油井水泥。废胶粒减小了泥浆密度，这样，其次还影响系统的弹性；胶粒主要不能改善水泥的机械特性。众所周知，在建筑业中，水泥中包括胶粒可以改善刚性、耐久性和弹性(比如参见N.N.Eldin and A.B.Sinouci，《作为混凝土骨料的橡胶-轮胎颗粒》，土木工程材料杂志，5，4，478-497(1993))。例如，组成中包含胶粒的混凝土可以用于公路建设以吸收震动，作为声音吸收材料用于防噪壁面，还可以用于构筑建筑物以吸收地震期间的震波。对于这些用途，胶粒的目的主要是改善混凝土的机械特性。已知添加废胶粒(颗粒大小范围4-20目)用于油井水泥行业(Wellcementing 1990，E.B Nelson，Schlumberger Educational Services)以改善冲击强度和弯曲强度。对机械特性的这种改善还在俄国专利SU-1384724和SU-1323699中公开。更近一些，美国专利US-A-5779787已经提出来自回收汽车轮胎颗粒的用途，颗粒大小为10/20目或20/30目，以改善硬化水泥的机械特性，尤其是它们的弹性、耐久性和膨胀特性。应当注意到该美国专利披露的泥浆密度在1.72g/cm3到2.28g/cm3的范围。与现有技术公开内容相比，本专利技术的目的是提供一种泥浆，其密度不超过1.70g/cm3以及该密度可以如低至1.44g/cm3。换句话说，本专利技术在于通过用有一个密度接近水(1.2g/cm3)的胶粒置换一部分混合水来制备一种低密度泥浆。这样就产生具备低渗透性和改进的冲击强度的水泥。其次，胶粒还可以通过减小其杨氏模量赋予该体系以弹性。这导致渗透性减小、系统可压缩性降低和抗冲击性增强，即使胶粒不是主要改善水泥的机械特性。本专利技术的水泥浆主要由水泥、水和30％至100％(以水泥重量为基准计)比如通过磨碎回收汽车轮胎得到的颗粒大小为40-60目范围的胶粒构成。使用的胶粒来自汽车工业的回收轮胎。通过磨碎或低温粉碎轮胎来获得。尤其优选直径范围是250μm到400μm的颗粒。这样的颗粒尺寸产生具有合适流变能力的可泵送泥浆。本专利技术的配方最好基于如美国石油协会(American PetroleumInstitute)(API)标准第10款定义的A，B，C，G和H类波特兰水泥。尤其优选G类波特兰水泥，但是也可以充分利用本领域公知的其它水泥。对于低温应用场合，高铝水泥尤其合适，对于低温井(比如深水井)，波特兰/灰泥混合物也合适，或水泥/硅石混合物(比如温度超过120℃的井)。用于构成泥浆的水最好是低矿物质水如自来水。可以任选地使用其它水，如海水，但通常不是优选的。本专利技术的组合物还包括常规地用于大部分水泥灌注组合物的添加剂，比如分散剂、消泡剂、悬浮剂、水泥缓凝剂或促凝剂，以及防钻液漏失剂。在一个变型中，还可以通过添加浇注的无定型金属纤维来增强水泥灌浆组合物。比如，从US-A-4520859中已知浇注的无定型金属纤维，可以通过将一个熔融金属薄带浇注到一冷的卷筒中获得。迅速冷却能阻止结晶化，该金属以无定型原料形式固化。使用的纤维长度-或更严密地称为带-典型地大约是十毫米，最好是5到15mm的范围。将浇注的无定型金属纤维加入本专利技术的水泥浆中，其数量为相对水泥的重量是1％到25％重量纤维，也就是说典型地纤维浓度大约为50到200kg/m3。在增加弯曲断裂模量以及该模量与杨氏模量的比值的同时，添加浇注的无定型金属纤维还可以有利地补偿由添加胶粒导致的抗压强度的减小。下面通过实施例来说明本专利技术。实施例1采用非最佳配方说明本专利技术的主要原理。除分散剂之外，它们不包括水泥灌浆添加剂。在本实施例中，从美国轮胎回收公司，Inc.，美国Jacksonville，得到的回收橡胶。它的商品名是“废胶末40目”。它的密度是1.2g/cm3，其粒度测定是40目。水泥泥浆由G类Portland Dyckerhoff North水泥、回收胶粒、水、和分散剂组成。表1给出各配方；它们是在同样温度下被研究(170°F，即76.7℃)。分散剂是液体形式的聚萘磺酸盐。表1水泥泥浆配方 ·ppg是“磅/加仑”的缩写。用API10中推荐的程序测量水泥泥浆的流变能力和游离水。在实验室温度下混合后马上测量流变性，流变性在某温度下调节20分钟后测量。结果示于表2。PV表示塑性粘度，TY表示屈服点。表2流变性和游离水 屈服试验在3cm本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于向油井或类似地方浇注水泥的组合物，其中包括水泥、水、和以水泥重量为基准计３０％－１００％胶粒，胶粒尺寸是４０－６０筛目，泥浆密度低于１．７ｇ／ｃｍ↑［３］。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：S勒罗伊德拉格，B达高德，JF巴里特，M西尔塞林，
申请(专利权)人：索菲技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]
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