[发明专利]浆料设计方法

说明书

提供了井筒固井方法。一种用于生成井筒处理流体的方法可包括：使用相关性对多个固体微粒进行分类；计算所述固体微粒中的至少一种固体微粒的反应性指数和/或需水量；以及从所述多个固体微粒中选择两种或更多种固体微粒以产生井筒处理流体。

背景技术

在固井(诸如井施工和补救固井)中，通常利用水泥组合物。水泥组合物可在多种地下应用中使用。例如，在地下井施工中，管柱(例如，套管、衬管、膨胀管等)可伸入井筒中并且用水泥固定在适当位置。将管柱用水泥固定在适当位置的方法通常称为“初次注水泥”。在典型的初次注水泥方法中，水泥组合物可被泵送入井筒的壁与设置在井筒中的管柱的外表面之间的环带中。水泥组合物可在环状空间中凝固，由此形成具有硬化的、大致上不可透水泥的环状护套(即，水泥护套)，所述环状护套可将管柱支撑并定位在井筒中并且可将管柱的外表面粘结到地下地层。除了其他情况之外，围绕管柱的水泥护套起作用防止环带中流体的迁移，以及保护管柱不受腐蚀。水泥组合物还可用于补注水泥方法中，例如，用于密封管柱或水泥护套中的裂痕或孔洞，用于密封高渗透地层区域或断口，用于放置水泥塞等等。

固井中的特定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发展出令人满意的机械性质。通常测试具有不同添加剂的几种水泥组合物，以查看它们是否满足特定井的材料工程要求。选择水泥组合物组分的过程通常通过最佳猜测方法完成，该最佳猜测方法通过利用先前的浆料并对所述先前的浆料进行改性直至达到满意的溶液来进行。该过程可能是耗时的并且所得浆料可能是昂贵的。此外，在任何一个特定区域中可用的胶结组分可以与另一个区域中可用的胶结组分在组成方面不同，从而使选择正确浆料的过程进一步复杂化。

附图说明

这些附图图示本发明的一些实施方案的特定方面，且应不用于限制或界定本发明。

图1是示出压缩强度指数计算的模拟结果的图表。

图2是示出压缩强度指数计算的模拟结果的图表。

图3是用于分析胶结组分的示例系统的示意图。

图4是用于产生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

本公开可总体涉及固井方法和系统。本文提供了基于生理化学性质来对二氧化硅源、水泥和其他材料进行鉴定和分类的方法。水泥组合物的每种水泥组分的物理化学性质可影响浆料的最终凝固机械性质，以及动态或基于时间的性质，诸如可混合性、流变性、粘度等。每种水泥组分都可能影响所提及的一种或多种性质，有时是不可预测的。例如，可以将本地来源的粉煤灰添加到水泥组合物中。所添加的粉煤灰可以增加水泥组合物的压缩强度，并且可以对例如水泥组合物的增稠时间没有影响。在另一个区域中，本地来源的粉煤灰也可以增加水泥组合物的压缩强度，但还可能增加增稠时间。在执行多个实验室测试之前，可能无法实现水泥组合物的不可预测的行为。

水泥组合物通常可包含水和水泥添加剂。水泥添加剂可包含两种或更多种水泥组分，所述两种或更多种水泥组分可在与水混合之前干混以形成水泥添加剂。或者，各水泥组分在与水混合之前可以不进行组合。水泥组分通常可描述为碱溶性的。水泥组合物可包含水和水泥添加剂，其中所述水泥添加剂包括水硬水泥、水泥窑灰和天然火山灰。如本文更详细描述的，水泥组合物可以根据本领域普通技术人员的需要而发泡和/或延伸。

水泥组合物可具有适合于特定应用的密度。水泥组合物的密度可以在约8磅/加仑(“ppg”)至约16ppg的范围内。在经发泡的示例中，本发明的发泡的水泥组合物的密度可以在约8ppg至约13ppg(或甚至更低)的范围内。