[发明专利]用于井下水泥灌浆操作的组合物和方法

摘要

本发明涉及对例如油或气井进行水泥灌浆方法。所述方法可涉及泵送填充物混合物和至少约5重量％的热固树脂(基于树脂和填充物混合物的总重量)的悬液。优势可包括优于常涉及波兰特水泥的传统水泥灌浆操作的优越性质和可靠性。 1

主权项

1.一种悬液，其包含：

(1)基于所述悬液总重量的15～25重量％的第一组分，所述第一组分选自下组：碳酸钙、滑石、硅石和它们的混合物，其中所述第一组分的平均粒径分布是0.5微米～100微米，基于激光散射；

(2)基于所述悬液总重量的30～70重量％的第二组分，所述第二组分选自下组：碎石、砾石、沙子和它们的混合物，其中所述第二组分的平均粒径分布是50微米～600微米，基于激光散射；

(3)基于所述悬液总重量的25～45重量％的热固树脂，所述热固树脂选自聚酯树脂、乙烯基酯树脂和它们的混合物；和

(4)能够使所述悬液凝胶化并固化的催化剂，并且其中所述凝胶化时间是2～10小时；

其中未固化的悬液的可泵送性是10～120伯登单位，并且其中固化的组合物的特点是：拉伸强度与压缩强度之比为至少10％，其中拉伸强度根据ASTM C1273在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量，而压缩强度根据ASTM 873在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量。

2.如权利要求1所述的悬液，其特征在于，所述树脂的粘性是100～5000厘泊，在25℃下以60rpm/60秒在Brookfield粘度计上测量。

3.如权利要求1所述的悬液，其特征在于，所述催化剂选自下组：过氧化物、胺、酸酐、酚类、卤化物、氧化物和它们的混合物。

4.如权利要求1所述的悬液，其特征在于，所述固化的组合物包含如下特点中的三个或更多个：

(a)至少300psi的拉伸强度，根据ASTM C1273在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度；

(b)至少1500psi的压缩强度，根据ASTM C873在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度；

(c)至少500psi的挠曲强度，根据ASTM C873在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度；

(d)至少0.3Mpa根计的断裂韧度，根据ASTM C1421；

(e)拉伸强度与压缩强度之比至少10％，其中拉伸强度根据ASTM C1273在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量，而压缩强度根据ASTM 873在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量；和

(f)抗挠曲疲劳性，所述抗挠曲疲劳性使固化的组合物可承受该固化的组合物的极限破坏强度的50％的压力至少1000个循环而不破损。

5.一种对地下地层进行水泥灌浆的方法，所述方法包括泵送悬液的步骤，所述悬液包含：

(1)基于所述悬液总重量的15～25重量％的第一组分，所述第一组分选自下组：碳酸钙、滑石、硅石和它们的混合物；

(2)基于所述悬液总重量的30～70重量％的第二组分，所述第二组分选自下组：碎石、砾石、沙子和它们的混合物；

(3)基于所述悬液总重量的20～40重量％的热固树脂；和

(4)能够使所述悬液固化的催化剂；

其中所述固化的组合物的特点是：拉伸强度与压缩强度之比为至少10％，其中拉伸强度根据ASTM C1273在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量，而压缩强度根据ASTM 873在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热固树脂选自下组：环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂、羧基基树脂、苯酚基树脂、交联热塑性树脂、环氧酚醛树脂、纤维素基树脂，和它们的混合物。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热固树脂选自下组：聚酯树脂、乙烯基酯树脂和它们的混合物。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一组分的粒径分布是0.5微米～100微米，基于激光散射。

9.一种对地下地层进行水泥灌浆的方法，所述方法包括泵送悬液的步骤，所述悬液包含：

(1)基于所述悬液总重量的15～25重量％的第一组分，所述第一组分选自下组：碳酸钙、滑石、硅石和它们的混合物；

(2)基于所述悬液总重量的30～70重量％的第二组分，所述第二组分选自下组：碎石、砾石、沙子和它们的混合物；

(3)基于所述悬液总重量的10～25重量％的热固树脂；和

(4)能够使所述悬液固化的催化剂；

其中所述固化的组合物的特点是：拉伸强度与压缩强度之比为至少10％，其中拉伸强度根据ASTM C1273在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量，而压缩强度根据ASTM 873在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述热固树脂选自下组：环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂、羧基基树脂、苯酚基树脂、交联热塑性树脂、环氧酚醛树脂、纤维素基树脂和它们的混合物。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述热固树脂选自下组：聚酯树脂、乙烯基酯树脂和它们的混合物。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一组分的粒径分布是0.5微米～100微米，基于激光散射。

13.一种对井进行水泥灌浆的方法，所述方法包括

泵送悬液，所述悬液包含：

(1)填充物混合物,其包含选自下组：碳酸钙、滑石、硅石和它们的混合物的第一组分，以及选自下组：碎石、砾石、沙子和它们的混合物的第二组分；

(2)至少5重量％的热固树脂，基于树脂和填充物混合物的总重量；和

使催化剂与所述悬液混合，其中所述悬液在所述催化剂与所述悬液混合时固化，并且其中所述固化的组合物包含如下一个或多个特点：

(a)至少300psi的拉伸强度，根据ASTM C1273在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度；

(b)至少1500psi的压缩强度，根据ASTM C873在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度；

(c)至少500psi的挠曲强度，根据ASTM C873在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度；

(d)至少0.3Mpa根计的断裂韧度，根据ASTM C1421；

(e)至少10％的拉伸强度与压缩强度之比，其中拉伸强度根据ASTM C1273在50％湿度和室温25℃ 下采用0.01英寸/分钟的十字头速度测量，而压缩强度根据ASTM 873在50％湿度和