用于粘固地下鉆孔的干水泥配制劑制造技術

本發明專利技術涉及用于粘固地下鉆孔，特別是油、氣和/或地熱鉆孔的干水泥配制劑。所述干水泥配制劑含有a)約20-99.9wt.％的水泥，b)約0-65wt.％的粉狀石英和/或石英粉塵，c)約0.1-30wt.％的水再分散性分散體粉末，和d)約0-20wt.％的另外添加劑。本發明專利技術還涉及該干水泥配制劑制備水泥漿的用途，以及在水泥漿中的再分散性分散體粉末用于粘固地下鉆孔的用途。水泥漿可用于降低水泥漿的失水量，降低氣體和/或水的滲透和/或在鉆孔中引入水泥漿并硬化而密封氣體和/水通道。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及用于粘固地下鉆孔，特別是油、氣和/或地熱鉆孔的干水泥配制劑。所述干水泥配制劑含有a)約20-99.9wt.％的水泥，b)約0-65wt.％的粉狀石英和/或石英粉塵，c)約0.1-30wt.％的水再分散性分散體粉末，和d)約0-20wt.％的另外添加劑。本專利技術還涉及該干水泥配制劑制備水泥漿的用途，以及在水泥漿中的再分散性分散體粉末用于粘固地下鉆孔的用途。水泥漿可用于降低水泥漿的失水量，降低氣體和/或水的滲透和/或在鉆孔中引入水泥漿并硬化而密封氣體和/水通道?！緦＠f明】用于粘固地下鉆孔的干水泥配制劑 本申請是申請號為200780042652. X的專利技術專利申請的分案申請，原申請的申請 日為2007年11月15日，專利技術名稱為"用于粘固地下鉆孔的干水泥配制劑"。
本專利技術涉及用于粘固地下鉆孔的干水泥配制劑，該配制劑含有水再分散性分散體 粉末，以及涉及該干水泥配制劑的用途。此外，本專利技術涉及在水泥漿中的水再分散性分散體 粉末在粘固地下鉆孔方面的特定用途。 專利技術背景 特別是對于油氣生產，要鉆出地下鉆孔。在近代，它們還日益應用于開發地熱。鉆 孔深度可具有非常大地變化并且可以為約loom至5, 000m以上。鉆穿層因此可具有最大變 化的性質并且通常包含從基巖到較軟的含水層到多孔巖石復合物的全部。此外，也可在海 水下面以及在具有永凍土的北極地區鉆出這類地下鉆孔。此外，通常當鉆到1，〇〇米以上 時，產生高溫和高壓。 特別是在油氣生產中，通常將管式的鋼制殼體插入鉆孔中，所述殼體由置于巖層 和插入的鋼制殼體之間的水泥基配制劑固定。就此而言，尤其使用術語"油井粘固"。其是 指包括任意類型的與油氣井及其生產有關的粘固的通稱。 總之，伴隨每種情況下的不同需求，存在大量極不相同的應用。為此使用的水泥配 制劑在油井粘固方面由此可具有完全不同的組成。這些尤其取決于巖層，以及取決于相應 的王要溫度和壓力。 因此例如在鉆井表層上，通常在鋼管周圍施加另外所謂的表層套管，其同樣由水 泥類混合物固定。在所謂的"初次粘固（primary cementing)"情況下，插入的鋼套管在 地下鉆孔鉆制期間固定或之后立即固定。當將已有的地下鉆孔封堵時使用術語"擠水泥 (squeeze cementing)"，而術語"注水泥回堵（plug-back cementing)"是指在結束石油開 米以后將鉆井造壁（walling off)并封堵。 為了滿足不同要求，美國石油學會（API)規定了九種不同類型的水泥（對于固井 材料和特使的API規格；API Spec. 10A，第22版，1995年1月1日），這些水泥取決于產生 的溫度可用在不同鉆孔深度。另外，存在另外的特殊水泥，其取決于應用和需求范圍而被允 許使用。這些水泥包括火山灰水泥、含石膏水泥、供永凍土區域使用的特種水泥、反應性合 成樹脂膠泥、柴油膠泥、膨脹水泥、輕質水泥以及鋁酸鈣水泥。最后提到的這些在約1，〇〇〇°C 以上的溫度下使用，其在點火裝置和爆炸的情況下被證實尤其有利。 為了使水泥類混合物能滿足所述的需求性能，除了各類水泥之外添加各種配制助 齊U，對于不同需求往往必須使用不同類型的各種添加劑。因此，例如纖維素醚在約90-95°C 以下僅僅用作保水劑（"流體損失添加劑"）。由于此原因，必須在較高溫度下使用合成制 備的保水劑，這在較大的鉆孔深度的情況下是普遍的。 另外一類添加劑是含水聚合物分散體。它們有時也用于在尚未凝固的水泥漿中改 善保水性。因此在W02006/066725A1中描述了一種降低油田流體和水泥類淤漿的失水量的 保水劑，其由苯乙烯-丁二烯-膠乳和高分子、水溶性聚合物組成。并未提及含有聚合物粘 結劑的干水泥配制劑。 聚合物分散體還用于降低透過凝固的、水泥基配制劑的滲水或用于完全防止滲 水。此外，它們任選用于阻止氣體滲透（"gas channeling&gas migration"）。因此例如 US4, 537, 918和EP189950A1描述了用于在至多約250°C以上的高溫下油井固井的水泥組合 物，其含有苯乙烯-丁二烯-膠乳和膠乳穩定劑，從而防止膠乳在高溫下凝結。通過添加膠 乳穩定劑，實現了直角凝固行為（"直角凝固"），這對于該應用非常有利。并未提及含有聚 合物粘結劑的干水泥配制劑。 另外，聚合物分散體還用于改善凝固的水泥配制劑的柔韌性和彈性，和/或用于 改善對鋼制殼體以及鉆孔巖石的粘合。 然而，在含有水硬性粘結劑（例如水泥）的混合物中使用通常以含水形式存在的 聚合物分散體具有一些缺點。因此，聚合物分散體僅僅只能與水硬性粘結劑在加入水時原 位混合，因為不這樣的話粘結劑將隨著水的加入凝固。這使得計量更加復雜；畢竟水硬性粘 結劑、含水聚合物分散體和水這三種不同組分必須以這樣的方式加量：不僅要正確調整水 /水泥系數以及由此的混合的水泥類混合物的稠度，而且要正確調整聚合物/水泥系數。否 貝1J，具有損害硬化基體的風險。另外，含水聚合物分散體在保存期限方面還受到某些限制。 因此限制了儲存時間，并且在寒冷地區，例如在具有永凍土的地區，必須考慮通常大大受限 的水分散體耐凍融性，這導致儲存成本由于加熱的容器和/或加熱的儲存倉庫而增加。另 夕卜，也必須始終運輸包含在分散體中的水，特別是當原料的運輸昂貴時，例如當必須通過直 升飛機將原料運輸到使用地時，這是一個主要的缺點。 由于上述原因，水再分散性聚合物粉末在干砂漿行業中已贏得了廣泛認可，例如 瓷磚粘合劑、隔熱砂漿、自分散地板材料配混物和修補配混物的情況?？傊?，在地下鉆孔用 的水泥配制劑方面很少提到它們，并且當提到它們時，也僅僅是非?；\統的形式。其中的原 因可能在于水泥配制劑的性質和完全不同的需求。因為水泥配制劑常常含有極高份額的水 泥，因此技術人員認為在與水混合時，大大增加的水泥水的離子化可大大限制甚至完全阻 止再分散。此外，在已知的干砂漿配制劑的情況下，其中所含的填料，特別是粉狀石英，通過 源自混合過程中的剪切力有助于這類粉末的再分散。因為油井固井中的工作也常常在高溫 下進行，這可導致含水聚合物分散體需要另外的穩定作用，技術人員認為通常的水再分散 性聚合物粉末將不適于或僅僅很有條件地適于油井固井的通用用途，特別是因為，已通過 乳化劑使所用的流體聚合物分散體穩定化，而在制備水再分散性分散體粉末時，使用高分 子化合物如典型地水溶性保護膠體。 US6, 391，952B1描述了一種由水不溶性的成膜聚合物組成的水再分散性粉末，其 是在至少一種烯屬不飽和單體和至少一中特殊萘磺酸鹽的存在下制備。得到的粉末可用于 粘固油井用的接縫封閉劑。在W0200540253A1中，描述了一種具有改性表面的分散體的制 備方法，其中將具有陰離子基團的分散體與含有中性或陰離子以及陽離子基團的二嵌段共 聚物混合。隨后可以將該混合物粉化成可再分散的粉末。其中非?；\統地描述了在混合物 中的粉末用于粘固油井鉆孔的用途。并未給出更詳細的內容，如可應用的溫度范圍、應用領 域和/或該混合物的組成等。也未提及可再分散的粉末是用水提前再分散，還是用于干水 泥配制劑中。
技術實現思路
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【技術保護點】
用于粘固地下鉆孔，特別是油、氣和/或地熱鉆孔的干水泥配制劑，其含有：a)約20?99.9wt.％的水泥，b)約0?65wt.％的粉狀石英和/或石英粉塵，c)約0.1?30wt.％的水再分散性分散體粉末，和d)約0?20wt.％的另外添加劑。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：H·維利曼，F·瓦利，C·張，
申請(專利權)人：阿克佐諾貝爾股份有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL