甲基羟乙基纤维素作为水泥添加剂的用途制造技术

甲基羟乙基纤维素可以在井处理中的水泥浆料中用作添加剂，以防止或者降低气体窜槽的发生。除了充当气体控制添加剂之外，甲基羟乙基纤维素在固井过程中控制流体损失，最小化自由流体和稳定泡沫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】甲基羟乙基纤维素可以在井处理中的水泥浆料中用作添加剂，以防止或者降低气体窜槽的发生。除了充当气体控制添加剂之外，甲基羟乙基纤维素在固井过程中控制流体损失，最小化自由流体和稳定泡沫。【专利说明】
本专利技术涉及甲基羟乙基纤维素(MHEC)作为添加剂用于水泥组合物的用途。MHEC可以作为多用途添加剂，用于防止和/或控制气体窜槽(gas channeling),控制流体损失，使得自由流体最小，改进浆料稳定性和/或稳定泡沫。
技术介绍
在建造打进地下地层的井的过程中，典型地使用旋转钻机来钻透地下地层以形成井筒。一旦已经钻成了井筒，则将管道或者套管向下放入该井筒中。将胶结浆料和驱替液(如钻探泥或者水)向下泵入该管道或者套管内部，并且穿过管道或者套管外部和井筒之间的环形空间向上回到管道或者套管外面。然后使得该胶结浆料凝固和硬化。该胶结方法的主要作用是限制地下地层之间流体的移动以及连接和支撑套管。另外，水泥有助于保护套管防止腐蚀，通过快速密封地层来防止井喷，保护套管防止深井钻探中的冲击负荷，密封掉井漏(lost circulation)或者漏失层(thief zone)和在打算放弃的井中形成堵塞。胶结操作进一步提供地下地层的油层隔离(zonal isolation)和有助于防止井筒的坍塌或者侵蚀。除了将它们用于油气井之外，胶结浆料还可以用于地热井、水井、注入井、处置井和存储井中的水泥管道或套管。除了将井筒的具体区域与井筒的其他区域选择性隔离之外，胶结浆料可以进一步用于其他目的。例如，水泥可以用于补救操作中来修复套管和/或实现地层隔离以及密封掉孔眼，修复套管泄露(包括来自套管损坏区域的泄露)，堵塞回或者密封掉井筒的下部区域等。用于这些应用的胶结浆料包含水硬活性水泥，其由于水合反应而凝固和形成压缩强度。该凝固的水泥的物理性能与 水合过程中形成的钙-硅酸盐-水合物的X射线无定形结构有关。例如，常规的波特兰水泥(Portland cement)形成了例如娃酸三韩、娃酸二钙、铁酸四钙铝水合物的联锁网络，散布有硫酸钙和氢氧化钙晶体。这些晶体互连以形成联锁结构，其提供了挠曲强度和回弹度二者。水泥组合物中的气体窜槽是油气工业中的一个常见问题。当水泥浆料首先置于油井或气井的环隙中时，是液压流体施加流体静压到井的侧面上。初始时水泥组合物的流体静压足够大，以保持在原位储层内自然存在的气体。但是随着水泥组合物浆料的凝固，它经历从液体变成固体的过渡阶段。在这个过渡阶段中，水泥组合物施加到井的流体静压越来越小。正是在这个过渡阶段，水泥组合物易于受到进入水泥壳中的地层气体的影响。进入水泥壳的气体产生了填充有气体的通路。当水泥硬化时，该通路在硬化的水泥组合物中变成槽。水泥组合物中的窜槽削弱了结构。固井中的另一常见问题是来自于胶结浆料进入包围井环隙的地层中的多孔低压区中的液态流体损失。流体(液体和/或气体)损失是不期望的，因为它会导致胶结浆料脱水。另外，它会导致形成水泥固体的厚滤饼。这样的滤饼会堵塞井筒。另外，流体损失会损坏敏感的地层。因此，期望最小的流体损失，从而提供更好的油层隔离和使得流体侵入导致的地层损坏最小。控制轻质水泥中的气体(特别是在低温下)也是一个存在多年的工业难题，因为通常使用或者采用的添加剂体系更适于较重的或者较高密度的水泥。用于控制从衆料向多孔可渗透地层的流体损失和气侵(gas migration)的常用添加剂包括羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)、丙烯酰胺甲基丙烷磺酸(AMPS)、聚乙烯亚胺、苯乙烯丁二烯橡胶乳液和聚乙烯醇。此外，微粒添加剂(如硅灰(silica fume))可以与这些添加剂组合用于制造低透过性的水泥组合物。但是，这种材料在具有水泥密度高和水与水泥比率低的水泥组合物中效果最佳。水泥密度越低和水与水泥比率越高，将气侵降低到可接受的水平和将窜槽保持最小所需的水溶性或者成膜添加剂的量越大。因此，水泥密度越低，所需的传统添加剂的量越大。这个量增加到对于低密度水泥组合物来说成本过高的点。因此，寻求用于控制流体损失和气侵的替代添加剂。
技术实现思路
甲基羟乙基纤维素(MHEC)可以用于固井，包括油井、气井、水井、注入井、处置井、存储井和地热井。将MHEC用于水泥浆料防止和/或降低了气体窜槽的发生。另外，MHEC控制流体损失，使得自由流体最小，改进衆料稳定性和稳定泡沫。在一个实施方案中，MHEC在水泥浆料中用作气体控制剂。在一个实施方案中，MHEC在水泥浆料中用作自由流体控制剂或者低密度胶结浆料的增量剂。在另一实施方案中，MHEC在水泥浆料中用作泡沫稳定剂。在另一实施方案中，MHEC在水泥浆料中用于延迟对于浆料增稠时间的影响。在另一实施方案中，MHEC在水泥浆料中用于赋予多种效果和因此充当了多用途添加剂。因此，MHEC可以代替水泥浆料中常规存在的几种添加剂。因此，最佳的胶结浆料放置入井筒中可以通过在水泥浆料中使用多用途添加剂(如MHEC)来完成。MHEC可以以干燥形式、悬浮于油基携带液中的干燥形式或者混入水基介质中的干燥形式加入到水泥浆料中。将MHEC用于水泥浆料中提供水泥体系的经济合理的设计，降低水泥浆料中添加剂组合物之间的潜在不相容性和简化油田中的操作。【专利附图】【附图说明】为了更完全地理解在本专利技术详细说明中提及的附图，提供每个图的简要说明，其中:图1显示了含有甲基羟乙基纤维素(MHEC)的胶结浆料的气体模型测试结果；和图2显示了含有羟乙基纤维素(HEC)的胶结浆料的气体模型测试结果。【具体实施方式】MHEC可以用于水泥混合物⑴以防止固井过程中气体窜槽和/或气侵的发生；(2)作为降密度增量剂；(3)以控制流体损失；(4)以最小化或者限制自由流体和改进浆料稳定性和/或(5)以稳定水泥浆料中的泡沫。例如，已经发现MHEC在高到约180° F的温度能够控制气体窜槽，最小化自由流体，改进衆料稳定性和稳定泡沫。胶结浆料的密度可以小于或者等于17.0磅/加仑(ppg)和典型地小于或等于15.0。在另一实施方案中，水泥衆料可以是超低密度衆料,典型地是约13.0ppg至约6.0ppg或更低。当由水泥柱施加的流体静压衰减到低于含油或气储层的孔隙压力时，发生气体窜槽。水泥柱中的压力衰减归因于由水合引起的和来自到可渗透地层的流体损失的水泥体积损失。这些效应导致了水泥是自持性的和因此不能传输全流体流体静压。气侵会严重损害水泥壳的水硬完整性和会导致地表处由于缺乏油层隔离造成的安全问题。通过在水泥混合物中使用MHEC而降低和/或最小化气体窜槽。因为井筒中的气侵会在多种井下压力环境中发生，因此已经发现可以使用MHEC来降低水泥浆料的密度。经常需要降低水泥浆料密度以将浆料置于井中，而不超过地层压裂压力。因此，水泥混合物中的MHEC可以充当水泥增量剂和帮助降低浆料密度，由此允许使用较低密度的浆料。MHEC允许加入水，而不损害体系的稳定性和自由流体控制。MHEC进一步控制流体损失，这在控制水泥组合物的粘度和增稠时间中是重要的。当水泥滤出液(水泥组合物的流体相)渗入到地层的可渗透壁中时，会从水泥组合物中失去流体。当水泥滤出液移动到可渗透壁中时，固体层沉积到该壁上。在不同的压力下，水泥浆料将滤出液失去到可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：W·S·布雷，A·布兰德尔，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：
国别省市：