[发明专利]包含阴离子和疏水改性纤维素醚的粘固组合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及粘固(cementing)组合物及其应用，所述粘固组合物可用于在油、气和类似的井的钻孔中粘固套管并含有水硬性水泥与纤维素衍生物的组合，所述纤维素衍生物将抑制所述粘固组合物的水性料浆的流体损失。所述粘固组合物包含阴离子和疏水改性的羟乙基纤维素与分散剂的组合，所述分散剂优选为低分子量磺化聚合物、三聚氰胺甲醛缩合物或聚丙烯酸盐或酯聚合物。

背景技术

聚合物广泛用于油田应用中作为钻井、固井、气和油井压裂以及三次采油方法的流体添加剂。在气或油井的固井作业中，水硬性水泥通常与足够的水混合以形成可泵送浆料，而且所述浆料注入地下区域中以被粘固。在置于所述区域中之后，水泥浆料凝固成坚硬的物质。在基础固井中，在水泥浆料被放入套管或内衬与相邻地层之间的环隙中的情形下，流体损失是主要的顾虑。

流体损失，尤其在高温、高压和盐环境下，是水泥浆料制剂的关键顾虑。流体损失添加剂的主要目的是防止水泥浆料脱水，脱水可降低它的可泵送性和影响它的其它设计的性质。大量的水从水泥浆料损失可导致几个重要工作参数的改变，例如泵送时间和摩擦压力。深油井通常具有高温梯度，其范围可以从地面上的40℉至井底条件的超过400℉。

通常，两种类型的流体损失添加剂用于固井行业。它们分类为低温(<230℉)或高温(>230℉)流体损失添加剂。合成聚合物和多糖衍生物用于油田作业中作为油井水泥中的流体损失添加剂。已知的多糖衍生物的一些例子是纤维素醚化合物，例如羟乙基纤维素醚(HECE)、阴离子纤维素醚和疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)。

非离子纤维素醚是本领域中通常已知的。它们用于各种工业应用中作为增稠剂、作为水分保持助剂、和作为某些聚合过程中的悬浮助剂，等等。

USP4,462,837公开了具有临界粘度的羟乙基纤维素醚(HECE)或者临界粘度的HECE和羟丙基纤维素醚混合物加上分散剂的水泥。

EP0314188公开了疏水改性纤维素醚例如羟乙基摩尔取代度(MS)为1.5的疏水改性羟乙基纤维素和具有6至25个碳原子的长链烷基改性剂的用途。

阴离子改性纤维素醚通常是本领域已知的。它们在各种工业应用例如水基漆、石油钻探、造纸、洗衣洗涤剂和个人护理产品等中，用作增稠剂、流变调节剂和乳液稳定剂。

USP6,669,863公开了制造阴离子改性纤维素醚的方法及其作为增稠剂、流变调节剂或稳定剂的用途，所述方法包括碱金属纤维素与两种反应剂、优选氯乙酸和正丁基缩水甘油醚进行反应。

阴离子和疏水改性纤维素醚是已知的。它们在工业应用中用作增稠剂和乳液稳定剂，例如用于乳胶和化妆品中。

USP5,891,450公开了通过用疏水基和磺烷基取代羟基上的一部分或全部氢原子而得到的多糖衍生物用作化妆品组合物中的增稠剂。

USP6,627,751公开了通过碱金属纤维素与参考用于乳胶体系中的至少三种烷化剂反应，制造疏水改性的阴离子纤维素醚的方法。

前述的现有技术都没有描述包含本发明的改性聚合物的特殊水性粘固组合物用于油田应用，尤其是固井流体损失应用。因此，在油田业中，对于成本有效并具有可帮助减少泵送时间和降低摩擦压力的改善流体损失性质的粘固组合物，仍然存在需要。

发明内容

本发明是水性粘固组合物及其应用方法。

在一种实施方式中，本发明是用于在井的钻孔中粘固套管的水性粘固组合物，其包含(a)水和(b)粘固组合物，所述粘固组合物包含：(i)水硬性水泥，(ii)阴离子和疏水改性聚合物，(iii)分散剂，和(iv)任选的一种或多种其它添加剂，所述添加剂常规添加到可用于在井的钻孔中粘固套管的水性粘固组合物中。

本发明的另一种实施方式是用于在井的钻孔中粘固套管的方法，所述方法包括使用水性粘固组合物，所述组合物包含：(a)水和(b)粘固组合物，所述粘固组合物包含：(i)水硬性水泥，(ii)阴离子和疏水改性聚合物，(iii)分散剂，和(iv)任选的一种或多种其它添加剂，所述添加剂常规添加到可用于在井的钻孔中粘固套管的水性粘固组合物中。

优选在上述公开的组合物和方法中，所述阴离子和疏水改性聚合物是阴离子和疏水改性的羟乙基纤维素，优选环氧乙烷摩尔取代度为0.5至3.5、疏水基取代度从0.001至0.025、阴离子取代度从0.001至1、和重均分子量从100,000至4,000,000道尔顿。