反应性映射制造技术

提供了反应性映射方法。一种方法可以包括：对一组无机颗粒中的每种无机颗粒进行分析，以生成关于所述无机颗粒的物理和/或化学性质的数据；以及基于所述数据而生成所述无机颗粒的性质之间的相关性。

Reactive mapping

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反应性映射
技术介绍
在固井过程中，例如油井施工和补救固井过程中，通常利用水泥组合物。水泥组合物可以用于多种地下应用。例如，在地下油井施工中，管柱(例如，套管、衬管、可膨胀管件等)可以延伸到井筒中并且被凝结到适当位置。将管柱凝结到适当位置的过程通常称为“初级固井”。在典型的主要固井方法中，可以将水泥组合物泵送到井筒壁与安置在其中的管柱的外表面之间的环形空间中。水泥组合物可以凝固在环形空间中，从而形成硬化的、基本上不可渗透的水泥环形护套(即,水泥护套)，所述环形护套可以支撑管柱并且将其定位在井筒中，并且可以将管柱的外表面粘合到地下地层。除其他作用外，围绕管柱的水泥护套起到防止环形空间中流体迁移和保护管柱免受腐蚀的作用。水泥组合物也可以用于补救性固井方法，例如，密封管柱或水泥护套中的裂缝或孔洞，密封高渗透性地层区或裂缝，放置水泥塞等。固井过程中的特殊挑战是在放置在地下地层中之后的合理时间段内在水泥组合物中形成令人满意的机械性质。通常，对具有不同添加剂的几种水泥组合物进行测试，以确定它们是否满足特定油井的材料工程设计要求。选择水泥组合物的组分的过程通常通过最佳猜测方法完成，即利用先前的浆料并对其进行改性直至达成满意的方案为止。该过程可能是耗时的并且得到的浆料可能是昂贵的。此外，任何一个特定区域中可用的水泥组分的组合物可能与另一个区域的组合物不同，以至于使选择正确浆料的过程进一步复杂化。附图说明这些附图示出了本专利技术的部分实施方案的某些方面，并且不应被用来限制或限定本专利技术。图1是示出有关压缩强度指数计算的模拟结果的图表。图2是示出有关压缩强度指数计算的模拟结果的图表。图3是用于分析水泥组分的示例性系统的示意图。图4是用于生成水泥组合物的示例性系统的示意图。图5是示出将水泥组合物引入井筒中的示意图。具体实施方式本公开总体上会涉及固井方法和系统。本文提供的方法可以包括基于物理化学性质而对硅石源、水泥和其他材料进行识别和分类。在一些实例中，硅石源可以被认为是无机颗粒。无机颗粒可以包括或不包括硅石，并且可以包括诸如氧化铝和其他氧化物的其他矿物质。水泥组合物的每种水泥组分的物理化学性质可以影响浆料的最终凝固机械性质以及基于动态或时间的性质，诸如可混合性、流变性、粘度等。每种水泥组分都可能会影响所提及的性质中的一个或多个，有时是不可预测的。例如，可以将本地来源的飞灰添加到水泥组合物中。添加的飞灰可以增加水泥组合物的压缩强度，并且可能对例如水泥组合物的增稠时间没有影响。在另一区域中，虽然本地来源的飞灰也可以增加水泥组合物的压缩强度，但是也可能增加增稠时间。水泥组合物的不可预测性能可能要在进行多次实验室测试之后才能实现。水泥组合物通常可以包括水和水泥添加剂。水泥添加剂可以包括两种或更多种水泥组分，所述两种或更多种水泥组分在与水混合之前可以干混以形成水泥添加剂。或者，水泥组分在与水混合之前不得混合。水泥组分通常可以被描述为碱溶性的。水泥组分也可以是水泥质的。水泥组合物可以包括水和水泥添加剂，诸如水硬性水泥、水泥窑灰和/或天然火山灰等。如本文更详细地描述，水泥组合物可以根据本领域普通技术人员的需要发泡和/或扩展。水泥组合物可以具有适合特定应用的密度。水泥组合物可具有任何合适的密度，包括但不限于在约8磅/加仑(“ppg”)到约16ppg(1g/cm3到1.9g/cm3)的范围内。在发泡的实例中，水泥组合物可以具有在约8ppg到约13ppg(1g/cm3到1.6g/cm3)的范围内(或甚至更低)的密度。水泥组合物中使用的水可以包括例如淡水、盐水(例如，含有溶解在其中的一种或多种盐的水)、卤水(例如，由地下地层产生的饱和盐水)、海水或以上各项的组合。通常，水可以来自任何来源，前提是它不含有可能会不利地影响水泥组合物中的其他组分的过量化合物。水的含量可能足以形成可泵送的浆料。水泥组合物中的水的含量可以在任何合适的范围内，包括但不限于在约40％占水泥添加剂重(“bwoc”)到约200％bwoc范围内。在一些实例中，水的含量可以在约40％bwoc到约150％bwoc的范围内。水泥添加剂可以包括两种或更多种水泥组分。水泥组分中的一个可以包括水硬性水泥。根据本公开可以利用多种水硬性水泥，包括但不限于包括钙、铝、硅、氧、铁和/或硫的水硬性水泥，所述水硬性水泥通过与水反应而凝固和硬化。合适的水硬性水泥可以包括波特兰水泥、石膏和高氧化铝含量的水泥等。适用于本公开的波特兰水泥可以根据美国石油协会有关井用水泥的材料和测试的API规范-1990年7月1日的API规范10第五版分类为A级、C级、G级和H级水泥。另外，在一些实例中，适用于本专利技术的水泥可以分类为ASTMⅠ型、Ⅱ型或Ⅲ型。可以认为是“低波特兰”的水泥组合物可以通过使用本文公开的技术来设计。当存在时，水硬性水泥通常可以以足以提供期望的压缩强度、密度和/或成本的量包括在水泥组合物中。水硬性水泥可以以任何合适的量存在于水泥组合物中，所述任何合适的量包括但不限于在约0％bwoc到约99％bwoc范围内。在一些实例中，水硬性水泥可以以在约1％、约5％、约10％、约20％、约40％、约60％、约80％或约90％bwoc中的任何一个之间和/或包括其中任何一个的范围内的量存在。可以使用被认为是“低波特兰”的水泥组合物，因为波特兰水泥(如果使用)可以以约40％或更低的bwoc或者约10％或更低的bwoc存在于水泥组合物中。另外，还可以设计不含(或基本上不含)波特兰水泥的水泥组合物。受益于本公开的本领域普通技术人员应当能够为特定应用选择适当量的水硬性水泥。除了波特兰水泥外，还可以使用可以被认为是碱溶性的额外水泥成分。当某种水泥成分在pH7.0或更高的水溶液中至少部分可溶解时，这种水泥成分被认为是碱溶性的。某些碱溶性水泥组分可以包括地质聚合物水泥，所述地质聚合物水泥可以包括硅铝酸盐源、金属硅酸盐源和活化剂。地质聚合物水泥可以反应以形成地质聚合物。地质聚合物是一种形成长距离、共价键合的非晶体网络的无机聚合物。地质聚合物可以通过化学溶解和随后的各种硅铝酸盐和硅酸盐的再冷凝形成，以形成3D网络或三维矿物聚合物。用于地质聚合物水泥的活化剂可以包括但不限于金属氢氧化物氯化物盐(诸如KCl、CaCl2、NaCl)、碳酸盐(诸如Na2CO3)、硅酸盐(诸如硅酸钠)、铝酸盐(诸如铝酸钠)和氢氧化铵。用于地质聚合物水泥的硅铝酸盐源可以包括任何合适的硅铝酸盐。硅铝酸盐是包括铝、硅和氧以及相反阳离子的矿物质。可能存在可能是硅铝酸盐源的几百种矿物质，因为它们可能包括硅铝酸盐矿物质。如果可以知道诸如组分等特定性质，则每种硅铝酸盐源可以潜在地用于特定情况。诸如红柱石、蓝晶石和硅线石等的一些矿物质是天然存在的铝硅酸盐源，其具有相同的组分Al2SiO5，但是晶体结构不同。由于晶体结构不同，每种矿物质和红柱石、蓝晶石或硅线石可以在相同的温度和压力下或多或少地快速和不同程度地做出反应。其他合适的硅铝酸盐源可以包括但不限于煅烧粘土、部分煅烧的粘土、高岭石粘土、红土粘土、伊利粘土、火山岩、矿尾料、高炉矿渣和煤飞灰。金属硅酸盐源可以包括任何合适的金属硅酸盐。硅酸盐是含有阴离子硅化合物的化合物。硅酸盐的一些实例包括正硅酸盐阴离子，也称为四氧化硅阴离子S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，所述方法包括：对一组无机颗粒中的每种无机颗粒进行分析，以生成关于所述无机颗粒的物理和/或化学性质的数据；以及基于所述数据而生成所述无机颗粒之间的相关性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，所述方法包括：对一组无机颗粒中的每种无机颗粒进行分析，以生成关于所述无机颗粒的物理和/或化学性质的数据；以及基于所述数据而生成所述无机颗粒之间的相关性。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括生成包括所述无机颗粒的两个或更多个不同参数的统计表。3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括制备包括所述无机颗粒的水泥组合物，以及允许所述水泥组合物在井筒中凝固。4.如权利要求1所述的方法，其中至少一种所述无机颗粒包括以下各项中的至少一种：硅石、氧化铝、铁、氧化铁、钙、氧化钙、钠、钾、镁、硫和以上各项的组合。5.如权利要求1所述的方法，其中所述对所述无机颗粒进行分析包括通过选自由以下各项组成的组的一种或多种技术进行分析：显微镜检查、光谱法、x射线衍射、x射线荧光、粒度分析、需水量分析、扫描电子显微镜检查、能量色散x射线光谱法、表面积、比重分析、热重分析、形态分析、红外光谱法、紫外可见光谱法、质谱法、二次离子质谱法、电子能量质谱法、色散x射线光谱法、俄歇电子光谱法、电感耦合等离子体分析、热电离质谱法、辉光放电质谱x射线光电子光谱法、机械性质测试、杨氏模量测试、流变性质、泊松比、API测试和以上各项的组合。6.如权利要求1所述的方法，其中所述数据包括至少选自由以下各项组成的组的组分的量：硅石、氧化铝、铁、钙、钠、钾、镁、硫、以上各项的氧化物和以上各项的组合。7.如权利要求1所述的方法，其中所述数据包括每种所述无机颗粒的平均粒度、粒度分布和形态。8.如权利要求1所述的方法，其中所述数据包括每种所述无机颗粒的比表面积。9.如权利要求1所述的方法，其中所述相关性至少包括每种所述无机颗粒的比表面积与每种所述无机颗粒的需水量的相关性。10.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括识别包括两种或更多种所述无机颗粒的水泥添加剂，以及预测包括所述水泥添加剂的水泥组合物的一个或多个机械性质。11.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括识别包括两种或更多种所述无机颗粒的水泥添加剂，以及估计所述水泥添加剂的反应性。12.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括识别包括两种或更多种所述无机颗粒的水泥添加剂，制备包括所述水泥添加剂的样品水泥组合物，测试所述水泥组合物，以确定一个或多个性能特征。13.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括至少部分基于所述相关性而识别包括两种或更多种所述无机颗粒的水泥添加剂。14.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使用混合设备混合包括至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·皮斯克拉克，詹姆斯·R·本克雷，达雷尔·查德·布雷内斯，R·G·摩根，W·奎洛希门尼斯，J·P·辛格，
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