[发明专利]水泥组合物和其使用方法

说明书

发明领域

本发明涉及可用作水泥添加剂的聚合物组合物、水泥组合物、和使用该水泥组合物的方法。

发明背景

水泥组合物用于油气工业中使围绕成型与管或套管之间的钻井内的环形空间胶合。通常将水泥浆料用泵向下抽入套管内并经环形空间返回套管外面。用于形成水泥浆料的水量根据选取的水硬水泥的类型和附近的工作条件变化。使用的水量可在宽范围内变化，取决于诸如所需的浆料稠度、控制成型压力的必须密度和特定工作的强度要求等因素。

水硬水泥必须置于钻井中的多孔介质如土地层内或旁边。当此发生后，水趋于在水泥固化期间从浆料中滤出并进入地层内。很多困难涉及这种类型的不能控制的流体损失，如不能控制的固化速率、不合适的浆料放置、不合适的强度性能、和对周围地层的污染。这些条件对于在油气井胶接操作中是不合适的。

因此，仍需要开发一种控制水泥组合物流体损失的方法。控制水泥组合物流体损失还可改进组合物的固化性。

发明概述

需要提供减少水泥浆料的水损失的添加剂。还需要提供防止含有硫酸钙的水泥浆料水损失的添加剂。还需要提供一种减少水泥浆料的水损失的方法。另外还需要提供一种减少含有硫酸钙的水泥浆料水损失的方法。还需要提供具有改进的水损失性能的水泥组合物。另外，还需要提供一种胶合油气井的改进的方法。本发明的其它优点和特征将通过下面的充分公开内容变得更明显。

根椐本发明的第一实施方案，提供一种可用于油田的组合物。该组合物包括、基本上由下列组分组成、或由下列组分组成：水泥、液体和液体损失控制量的聚合物。该聚合物通常包括衍生自第一不饱和酰胺、羟基丙烯酸酯、和选自下列单体组合的单体组合的重复单元：(1)乙烯基吡啶或其衍生物和丙烯酸或其盐；(2)乙烯基吗啉和第二不饱和酰胺；(3)丙烯酸或其盐和第二不饱和酰胺；(4)丙烯酸或其盐、乙烯基吡啶和乙烯基吗啉；和两种或多种所述单体组合的组合，其中所述第一不饱和酰胺与所述第二不饱和酰胺不相同，和其中非必要的所述聚合物还包括选自丙烯腈、甲基丙烯腈、乙酸乙烯基酯、和甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯的单体。更典型地，该聚合物包括衍生自丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、和选自下列单体组合的单体混合物的重复单元：(1)4-乙烯基吡啶和丙烯酸钠；(2)N-丙烯酰基吗啉和二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺；(3)丙烯酸钠和二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺；(4)丙烯酸钠、4-乙烯基吡啶和N-丙烯酰基吗啉；和两种或多种所述单体的组合的组合。该组合物也可包括、基本上由下列组分组成、或由下列组分组成：硫酸钙、水泥、液体和液体损失控制量的聚合物。

本文“基本上由下列组分组成”是指在这个术语后所引用的物质或物质的混合物不包括影响这个术语后所引用的物质或物质的混合物的性能的其它任何组分。

根椐本发明的第二实施方案，提供一种包括将在第一实施方案中公开的组合物引入地下成型的方法。发明详述

本文所用的术语“液体”是指水、溶液、悬浮液或其组合，其中该悬浮液含有溶解的、部分溶解的、或未溶解的物质如盐。本发明优选的液体是含水液体如新鲜水、海水、或盐水。盐的例子包括金属盐。通常总盐含量可很宽变化，如以水量计为1至高达37.2％重量。典型的盐水的盐含量为如约10至约37.2％重量，以水量计。

术语“控制液体损失”与“防止液体损失”同义。

根椐本发明的第一实施方案，添加剂适合与各种水硬水泥一起使用。术语水硬水泥是指包括在水作用下硬化或固化的任何无机水泥。水硬水泥包括例如硅酸盐水泥、aluminus和pozzolan水泥等。因此，为例如在“API规范10，第2节，第五版(API Specification 10，Sections 2，Fifth Edition)”，July 1，1990中列举的A-J类中任何一种水泥。术语“水硬水泥”还可包括含有增量剂如石膏、硅酸钠、膨润土、gilsonite、和其它增量剂的水泥渗混物。术语“水硬水泥”也可以包括含有任何合适量的砂子或聚集体材料或与粒状填料如重晶石、赤铁矿、钛铁矿等渗混的这些水泥的水泥渗混物。也可用强度增强剂如氧化硅粉末。术语“水硬水泥”也可以包括含有用作抑制剂和分散剂的有机酸和有机磺酸盐的水泥渗混物。也可用促进剂如氯化钠、氯化钾和氯化钙。

用于补充水硬水泥浆料的液体量并不重要。通常提供具有所需特性的可固化水泥组合物所必须要的液体的量为约10至约200、优选约25至约150％重量，以干水硬水泥的重量计。如前所述，所用的液体的量应仅是如足以制备可泵送的浆料的量。