Отверждаемые композиции, включающие совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент


 


Владельцы патента RU 2584431:

ХЭЛЛИБЕРТОН ЭНЕРДЖИ СЕРВИСИЗ, ИНК. (US)

Изобретение относится к способу ускорения роста прочности цементирующей композиции, включающему: обеспечение отверждаемой композиции, включающей перлит, гидравлический цемент и воду, в которой перлит и гидравлический цемент совместно перемалывают перед соединением с водой с образованием отверждаемой композиции, причем совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент имеют бимодальное распределение размеров частиц с первым пиком примерно от 1 микрона до 7 микрон и со вторым пиком примерно от 7 микрон до 15 микрон, альтернативно, с первым пиком примерно от 3 микрон до 5 микрон и со вторым пиком примерно от 9 микрон до 11 микрон и, альтернативно, с первым пиком примерно 4 микрона и вторым пиком примерно 10 микрон; и предоставление отверждаемой композиции возможности схватиться; где перлит присутствует в количестве от примерно 50 мас. % до примерно 70 мас. % в расчете на массу перлита и гидравлического цемента и где гидравлический цемент присутствует в количестве от примерно 30 мас. % до примерно 50 мас. % в расчете на массу перлита и гидравлического цемента. Изобретение также относится к композиции для ускорения роста прочности цементирующей композиции. 3 п. и 22 з.п. ф-лы, 9 табл., 9 пр.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к операциям цементирования и, более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, к способам и композициям, которые содержат совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент.

В общем, обработка скважин включает широкое разнообразие способов, которые могут осуществляться в нефтяных, газовых, геотермальных и/или водяных скважинах, например бурение, заканчивание и капитальный ремонт. Способы бурения, заканчивания и капитального ремонта могут включать, не ограничиваясь этим, способы бурения, гидравлического разрыва пласта, кислотной обработки, геофизических исследований в скважинах, цементирования, заполнения скважинного фильтра гравием, перфорирования и охвата. Многие из этих обработок скважин созданы, чтобы усилить и/или облегчить извлечение желаемых флюидов из подземной скважины.

В способах цементирования, таких как строительство скважины и ремонтное цементирование, обычно используют отверждаемые композиции. При использовании здесь термин ″отверждаемая композиция″ относится к композиции(ям), которая гидравлически схватывается или иным способом проявляет прочность на сжатие. Отверждаемые композиции могут использоваться в операциях первичного цементирования, посредством чего колонны труб, таких как обсадные трубы и короткие колонны труб, цементируют в стволах скважин. При проведении первичного цементирования отверждаемая композиция может закачиваться в кольцевой зазор между подземным пластом и колонной труб, расположенной в подземном пласте. Отверждаемая композиция должна схватываться в кольцевом зазоре, тем самым образуя кольцеобразное покрытие из затвердевшего цемента (например, цементное покрытие), которое должно поддерживать и определять местоположение колонны труб в стволе скважины и связывать внешнюю поверхность колонны труб со стенками ствола скважины. Отверждаемые композиции могут также использоваться в способах ремонтного цементирования, таких как установка цементных пробок, и в ремонтном цементировании для заделывания пустот в колонне труб, в цементном покрытии, в гравийном фильтре, образовании и аналогичном.

Гидратация цемента в данных способах цементирования представляет собой сложный процесс, поскольку несколько фаз могут принимать участие в реакции одновременно. Для того чтобы регулировать реакционные процессы, делающие композиции подходящими для цементирования скважин, можно добавлять различные добавки, такие как замедлители, усилители прочности и ускорители. Однако условия эксплуатации для скважин становятся более сложными и трудоемкими, и продолжается поиск новых материалов, удовлетворяющих этим проблемам. Например, цементные растворы, используемые при цементировании скважин, часто сталкиваются с проблемами достижения достаточной прочности за приемлемое количество времени для продолжения эксплуатации скважин. Затраты, связанные с ожиданием затвердевания цемента (″WOC″), играют важную роль в цементировании скважин.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к цементировочным работам и, более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, к способам и композициям, которые включают совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент.

Один вариант осуществления предлагает способ цементирования, включающий: обеспечение отверждаемой композиции, включающей перлит, гидравлический цемент и воду, в которой перлит и гидравлический цемент совместно перемалывают перед соединением с водой с образованием отверждаемой композиции; и предоставление отверждаемой композиции возможности схватиться.

Другой вариант осуществления предлагает способ цементирования, включающий: обеспечение отверждаемой композиции, включающей невспученный перлит, гидравлический цемент и воду, в которой невспученный перлит и гидравлический цемент совместно перемалывают перед соединением с водой с образованием отверждаемой композиции; введение отверждаемой композиции в ствол скважины; и предоставление отверждаемой композиции возможности схватиться.

Еще один вариант осуществления предлагает композицию, включающую совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент.

Особенности и преимущества настоящего изобретения будут полностью понятны специалистам в данной области техники. Несмотря на то что многочисленные изменения могут быть сделаны специалистами в данной области техники, такие изменения находятся в границах сущности настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Варианты осуществления отверждаемых композиций по настоящему изобретению могут включать перлит. Перлит, подходящий для использования в вариантах осуществления настоящего изобретения, включает вспученный перлит и невспученный перлит. В некоторых вариантах осуществления отверждаемая композиция может включать перлит, совместно перемолотый с гидравлическим цементом. В некоторых вариантах осуществления отверждаемая композиция может включать невспученный перлит с цементной пылью (″CKD″), пумицит или их комбинацию. Существуют несколько потенциальных преимуществ в отношении способов и композиций по настоящему изобретению, только некоторые из них могут быть упомянуты здесь. Одним из многих возможных преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения является то, что включение невспученного перлита в варианты осуществления отверждаемой композиции может увеличить прочность на сжатие отверждаемой композиции после схватывания. Другим возможным преимуществом вариантов осуществления настоящего изобретения является то, что CKD, невспученный перлит, пумицит или их комбинация могут использоваться для уменьшения количества дорогостоящего компонента, такого как портландцемент, приводя к более экономичной отверждаемой композиции. Еще одним возможным преимуществом вариантов осуществления настоящего изобретения является то, что уменьшение количества портландцемента может уменьшить углеродный след операции цементирования.

Перлит представляет собой руду и обычно относится к природной вулканической аморфной, кремнистой горной породе, включающей в основном диоксид кремния и оксид алюминия. Характерной особенностью перлита является то, что он может расширяться с образованием губчатой, высокопористой частицы или полой сферы, содержащей многоячеистые сердцевины, под воздействием высоких температур, вследствие быстрого испарения воды внутри перлита. Вспученный перлит может использоваться в качестве добавки, уменьшающей плотность, для приготовления легковесных отверждаемых композиций. Перлит, подходящий для использования в вариантах осуществления настоящего изобретения, включает вспученный перлит и невспученный перлит. В некоторых вариантах осуществления перлит может включать невспученный перлит.

Недавно было обнаружено, что добавление невспученного перлита к отверждаемым композициям, включающим CKD и/или пумицит, может обеспечить неожиданное увеличение прочностей на сжатие. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, невспученный перлит может использоваться для увеличения прочности на сжатие отверждаемых композиций, включающих CKD и/или пумицит. Кроме того, невспученный перлит может увеличить прочность на сжатие отверждаемых композиций, включающих портландцемент. Полагают, что невспученный перлит может быть особенно пригоден для использования при повышенных температурах ствола скважины в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, таких как температуры больше примерно 80°F (26,7°C), альтернативно, больше примерно 120°F (48,9°C) и, альтернативно, больше примерно 140°F (60°C).

В одном варианте осуществления, невспученный перлит может использоваться, среди прочего, для замещения более дорогостоящих цементирующих компонентов, таких как портландцемент, приводя к более экономичным отверждаемым композициям. Кроме того, замещение портландцемента невспученным перлитом приведет к отверждаемой композиции со сниженным углеродным следом.

В настоящих вариантах осуществления перлит может быть перемолот до любого размера, подходящего для использования в цементировочных работах. В одном варианте осуществления перлит перемалывают до среднего размера частиц примерно от 1 микрона до 400 микрон, альтернативно, примерно от 1 микрона до 100 микрон и, альтернативно, примерно от 1 микрона до 25 микрон. Средний размер частиц относится к d50 величинам, измеряемым имеющимися в продаже анализаторами размера частиц, такими как производимые Malvern Instruments, Worcestershire, Соединенное Королевство. В другом варианте осуществления перлит имеет распределение частиц по размерам примерно от 1 микрона до 1000 микрон, со средним размером частиц примерно от 1 микрона до 100 микрон. Распределение частиц по размерам относится к максимальному и минимальному размерам, допустимым в данном распределении. Примером подходящего перемолотого перлита, который является невспученным, является доступный от Hess Pumice Products, Inc., Malad City, Idaho, под торговым названием IM-325 с размером, соответствующим ячейке сита с размером 325.

Перлит может быть включен в отверждаемые композиции в количестве, достаточном для обеспечения желаемой прочности на сжатие, плотности, уменьшения затрат и/или сниженного углеродного следа. В некоторых вариантах осуществления перлит может присутствовать в отверждаемых композициях настоящего изобретения в количестве в диапазоне примерно от 1% до 75% по массе цементирующих компонентов. Цементирующие компоненты включают такие компоненты или комбинации компонентов отверждаемых композиций, которые гидравлически схватываются или иначе твердеют, проявляя прочность на сжатие, включая, например, перлит, CKD, зольную пыль, пумицит, шлак, известь, сланец и аналогичное. Например, перлит может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, равное примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65% или примерно 70%. В специфических вариантах осуществления перлит может присутствовать в отверждаемых композициях в количестве в диапазоне примерно от 5% до 50% по массе цементирующих компонентов. В другом варианте осуществления перлит может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 10% до 40% по массе цементирующих компонентов. В еще одном варианте осуществления перлит может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 20% до 30% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество включаемого перлита для выбранного применения.

В одном особом варианте осуществления перлит может быть совместно перемолот с гидравлическим цементом. В одном варианте осуществления гидравлический цемент может быть портландцементом, таким как цементы, классифицируемые как цемент ASTM тип V. В другом варианте осуществления перлит может быть совместно перемолот с гидравлическим цементом и пумицитом. В другом варианте осуществления перлит может быть совместно перемолот с гидравлическим цементом и CKD. Термин ″совместно перемолотый″ или ″совместный помол″ при использовании здесь означает использование мельницы (например, шаровой мельницы, стержневой мельницы и т.д.) для уменьшения размера частиц заданных компонентов. Полагают, что совместный помол перлита и гидравлического цемента может улучшить свойства последующей отверждаемой композиции. Например, полагают, что совместный помол перлита и гидравлического цемента может обеспечить ускоренный рост прочности в последующих отверждаемых композициях по сравнению с совместным помолом пумицита и гидравлического цемента. В качестве дальнейшего примера, полагают, что совместный помол перлита и гидравлического цемента может обеспечить увеличенные прочностные свойства последующих отверждаемых композиций по сравнению со смешиванием отдельно перемолотого материала.

В некоторых вариантах осуществления, совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент могут включать перлит в количестве примерно от 0,1% до 99% по массе совместно перемолотого перлита и гидравлического цемента, и гидравлический цемент в количестве примерно от 0,1% до 99% по массе совместно перемолотого перлита и гидравлического цемента. Например, перлит может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70%, примерно 75%, примерно 80%, примерно 85%, примерно 90% или примерно 95% по массе совместно перемолотого перлита и гидравлического цемента. В качестве дальнейшего примера гидравлический цемент может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70%, примерно 75%, примерно 80%, примерно 85%, примерно 90% или примерно 95% по массе совместно перемолотого перлита и гидравлического цемента.

В соответствии с вариантами осуществления, гидравлический цемент и перлит могут объединяться и перемалываться до любого размера, подходящего для использования в цементировочных работах. В другом варианте осуществления гидравлический цемент и/или перлит могут перемалываться перед объединением. В еще одном варианте осуществления перлит может перемалываться до первого размера частиц и затем совместно перемалываться с гидравлическим цементом до второго размера частиц. В одном варианте осуществления, совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент имеют средний размер частиц примерно от 0,1 микрона до 400 микрон, включая количество, изменяющееся между любым значений из и/или включая любое из значений, равное примерно 0,5 микрон, примерно 1 микрон, примерно 2 микрона, примерно 5 микрон, примерно 10 микрон, примерно 25 микрон, примерно 50 микрон, примерно 75 микрон, примерно 100 микрон, примерно 150 микрон, примерно 200 микрон, примерно 250 микрон, примерно 300 микрон или примерно 350 микрон. Например, совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент могут иметь средний размер частиц примерно от 0,5 микрона до 50 микрон. В качестве дальнейшего примера совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент могут иметь средний размер частиц примерно от 0,5 микрона до 10 микрон. Средний размер частиц относится к d50 величинам, измеряемым имеющимися в продаже анализаторами размера частиц, такими как производимые Malvern Instruments, Worcestershire, Соединенное Королевство. В некоторых вариантах осуществления, совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент могут иметь бимодальное распределение размера частиц. Например, совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент могут иметь бимодальное распределение размера частиц с первым пиком примерно от 1 микрона до 7 микрон и со вторым пиком примерно от 7 микрон до 15 микрон, альтернативно, с первым пиком примерно от 3 микрон до 5 микрон и со вторым пиком примерно от 9 микрон до 11 микрон и, альтернативно, с первым пиком примерно 4 микрона и вторым пиком примерно 10 микрон.

В некоторых вариантах осуществления, совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент могут присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 0,1% до 100% по массе цементирующих компонентов в отверждаемой композиции. Например, совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент могут присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70%, примерно 75%, примерно 80%, примерно 85%, примерно 90% или примерно 95% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество совместно перемолотых перлита и гидравлического цемента для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать гидравлический цемент. Как отмечено ранее, гидравлический цемент может быть совместно перемолот с перлитом в соответствии с определенными вариантами осуществления. Любой из множества гидравлических цементов, подходящий для использования в подземных цементировочных работах, может использоваться в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Подходящие примеры включают гидравлические цементы, которые включают кальций, алюминий, кремний, кислород и/или серу, которые схватываются и твердеют посредством реакции с водой. Такие гидравлические цементы включают, но не ограничиваются этим, портландцементы, пуццолановые цементы, гипсовые цементы, высокоалюминистые цементы, шлаковые цементы, известково-кремнеземистые цементы и их комбинации. В определенных вариантах осуществления гидравлический цемент может включать портландцемент. Портландцементы, которые могут подходить для использования в вариантах осуществления настоящего изобретения, классифицируются как цементы класса А, С, Н и G в соответствии с American Petroleum Institute, Recommended Practice for Testing Well Cements, API Specification 10B-2 (ISO 10426-2), First edition, July 2005. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления цементы, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут включать цементы, классифицируемые как ASTM тип I, II, III IV и V.

Гидравлический цемент может включаться в отверждаемые композиции в количестве, достаточном для особого применения. В некоторых вариантах осуществления гидравлический цемент может присутствовать в отверждаемых композициях в количестве в диапазоне примерно от 0,1% до 99% по массе цементирующих компонентов. Например, гидравлический цемент может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70%, примерно 75%, примерно 80%, примерно 85%, примерно 90% или примерно 95% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество гидравлического цемента для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций обычно могут далее включать CKD. Следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения также могут заключать в себе совместный помол CKD с перлитом и гидравлическим цементом. Обычно при производстве цемента накапливаются огромные количества CKD, которые обычно ликвидируют в качестве отходов. Ликвидация отходов CKD может добавить нежелательные затраты в производство цемента, также как и экологические факторы, связанные с их ликвидацией. Химический анализ CKD из различных цементных производств варьируется в зависимости от ряда факторов, включая индивидуальную загрузку материала в печь, эффективности операции производства цемента и связанные системы улавливания пыли. CKD обычно может включать множество оксидов, таких как SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, SO3, Na2O и K2O.

CKD обычно может демонстрировать цементирующие свойства, в том смысле, что он может схватываться и твердеть в присутствии воды. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения CKD может использоваться, среди прочего, для замещения более дорогостоящих цементирующих компонентов, таких как портландцемент, приводя к более экономичным отверждаемым композициям. Кроме того, замещение портландцемента CKD может привести к отверждаемой композиции со сниженным углеродным следом.

CKD может включаться в отверждаемые композиции в количестве, достаточном для обеспечения желаемой прочности на сжатие, плотности, уменьшения затрат и/или сниженного углеродного следа. В некоторых вариантах осуществления CKD может присутствовать в отверждаемых композициях по настоящему изобретению в количестве в диапазоне примерно от 1% до 95% по массе цементирующих компонентов. Например, CKD может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70%, примерно 75%, примерно 80% или примерно 90%. В специфических вариантах осуществления CKD может присутствовать в отверждаемых композициях в количестве в диапазоне примерно от 5% до 95% по массе цементирующих компонентов. В другом варианте осуществления CKD может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 50% до 90% по массе цементирующих компонентов. В еще одном варианте осуществления CKD может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 60% до 80% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество CKD для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать пумицит. Следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения также могут заключать в себе совместный помол пумицита с перлитом и гидравлическим цементом. Обычно пумицит представляет собой вулканический камень, который демонстрирует цементирующие свойства, в том смысле, что он может схватываться и твердеть в присутствии гашеной извести и воды. Гашеная известь может использоваться в комбинации с пумицитом, например, чтобы обеспечить достаточно ионов кальция для схватывания пумицита. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения пумицит может использоваться, среди прочего, для замещения более дорогостоящих цементирующих компонентов, таких как портландцемент, приводя к более экономичным отверждаемым композициям. Как отмечалось ранее, замещение портландцемента также приведет к отверждаемой композиции со сниженным углеродным следом.

В случаях, когда он присутствует, пумицит может включаться в количестве, достаточном для обеспечения желаемой прочности на сжатие, плотности, уменьшения затрат и/или сниженного углеродного следа для особого применения. В некоторых вариантах осуществления пумицит может присутствовать в отверждаемых композициях настоящего изобретения в количестве в диапазоне примерно от 1% до 95% по массе цементирующих компонентов. Например, пумицит может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70%, примерно 75%, примерно 80% или примерно 90% по массе цементирующих компонентов. В специфических вариантах осуществления пумицит может присутствовать в отверждаемых композициях в количестве в диапазоне примерно от 5% до 95% по массе цементирующих компонентов. В другом варианте осуществления пумицит может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 5% до 80% по массе цементирующих компонентов. В еще одном варианте осуществления пумицит может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 10% до 50% по массе цементирующих компонентов. В еще одном варианте осуществления пумицит может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 25% до 50% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество пумицита для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать известь. В определенных вариантах осуществления известь может быть гашеной известью. Известь может включаться в варианты осуществления отверждаемых композиций, например, для получения гидравлической композиции с другими компонентами отверждаемых композиций, такими как пумицит, зольная пыль, шлак и/или сланец. В случаях, когда она присутствует, известь может включаться в отверждаемые композиции в количестве, достаточном для особого применения. В некоторых вариантах осуществления известь может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 1% до 40% по массе цементирующих компонентов. Например, известь может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30% и примерно 35%. В специфических вариантах осуществления известь может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 5% до 20% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество извести для включения в выбранное применение.

В соответствии с конкретными вариантами осуществления, смесь пумицита и гидравлического цемента, такого как портландцемент, может быть включена в отверждаемую композицию. В одном варианте осуществления смесь цемент/пумицит содержит гидравлический цемент в количестве примерно от 25% до 75% по массе данной смеси и пумицит в количестве примерно от 25% до 75% по массе данной смеси. В одном варианте осуществления смесь цемент/пумицит содержит примерно 40% гидравлического цемента по массе и примерно 60% пумицита по массе. В одном варианте осуществления смесь цемент/пумицит может содержать гидравлический цемент, совместно перемолотый с пумицитом. В одном варианте осуществления гидравлический цемент может включать портландцемент, классифицируемый как цемент ASTM тип V. В соответствии с вариантами осуществления, портландцемент и пумицит могут соединяться и перемалываться до любого размера, подходящего для использования в цементировочных работах. В другом варианте осуществления портландцемент и пумицит могут быть перемолоты перед соединением. В одном варианте осуществления смесь цемент/пумицит из портландцемента и пумицита имеет средний размер частиц примерно от 0,1 микрона до 400 микрон, альтернативно, примерно от 0,5 микрона до 50 микрон и, альтернативно, примерно от 0,5 микрона до 10 микрон. Средний размер частиц относится к d50 величинам, измеряемым имеющимися в продаже анализаторами размера частиц, такими как производимые Malvern Instruments, Worcestershire, Соединенное Королевство. Примером подходящей смеси цемент/пумицит является доступная от Hallibarton Energy Services, Inc., под торговым названием FineCem™ 925 цемент.

Полагают, что гидравлический цемент, совместно перемолотый с пумицитом, при использовании в отверждаемой композиции в комбинации с невспученным перлитом может обеспечить синергетические эффекты. Например, полагают, что комбинация невспученного перлита и смеси цемент/пумицит может придать значительно более высокую прочность на сжатие, особенно при повышенных температурах ствола скважины. Таким образом, комбинация невспученного перлита и смеси цемент/пумицит может быть особенно подходящей для использования в отверждаемых композициях при повышенных температурах ствола скважины, таких как температуры выше примерно 80°F (26,7°C), альтернативно, выше примерно 120°F (48,9°C) и, альтернативно, выше примерно 140°F (60°C).

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать зольную пыль. Множество видов зольной пыли могут быть подходящими, включая зольную пыль, классифицируемую как зольная пыль класса С и класса F в соответствии с American Petroleum Institute, API Specification for Materials and Testing for Well Cements, API Specification 10, First edition, July 1, 1990. Зольная пыль класса С включает как оксид кремния, так и известь, так что при смешении с водой она будет схватываться с образованием затвердевшей массы. Зольная пыль класса F обычно не содержит достаточного количества извести, поэтому для зольной пыли класса F типично требуется дополнительный источник ионов кальция, чтобы образовать гидравлическую композицию. В некоторых вариантах осуществления известь может смешиваться с зольной пылью класса F в количестве в диапазоне примерно от 0,1% до 25% по массе зольной пыли. В некоторых случаях известь может быть гашеной известью. Подходящие примеры зольной пыли включают, не ограничиваясь ими, цементную добавку POZMIX® A, коммерчески доступную от Hallibarton Energy Services, Inc.

В случаях, когда она присутствует, зольная пыль может быть включена в отверждаемые композиции в количестве, достаточном для обеспечения желаемой прочности на сжатие, плотности и/или стоимости. В некоторых вариантах осуществления зольная пыль может присутствовать в отверждаемых композициях по настоящему изобретению в количестве в диапазоне примерно от 1% до 75% по массе цементирующих компонентов. Например, зольная пыль может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 20%, примерно 30%, примерно 40%, примерно 50%, примерно 60% или примерно 70% по массе цементирующих компонентов. В специфических вариантах осуществления зольная пыль может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 10% до 60% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество зольной пыли для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать шлаковый цемент. В некоторых вариантах осуществления шлаковый цемент, который может быть подходящим для использования, может включать шлак. Шлак обычно не содержит достаточного количества щелочного материала, поэтому шлаковый цемент далее может включать основание для получения гидравлической композиции, которая может реагировать с водой, чтобы схватываться с образованием затвердевшей массы. Примеры подходящих источников оснований включают, не ограничиваясь этим, гидроксид натрия, бикарбонат натрия, карбонат натрия, известь и их комбинации.

В случаях, когда он присутствует, шлаковый цемент обычно может быть включен в отверждаемые композиции в количестве, достаточном для обеспечения желаемой прочности на сжатие, плотности и/или стоимости. В некоторых вариантах осуществления шлаковый цемент может присутствовать в отверждаемых композициях по настоящему изобретению в количестве в диапазоне примерно от 1% до 75% по массе цементирующих компонентов. Например, шлаковый цемент может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 20%, примерно 30%, примерно 40%, примерно 50%, примерно 60% или примерно 70% по массе цементирующих компонентов. В специфических вариантах осуществления шлаковый цемент может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 5% до 50% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество шлакового цемента для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать метакаолин. Обычно метакаолин представляет собой белый пуццолан, который может быть получен нагреванием каолиновой глины, например, до температур в диапазоне примерно от 600°С до 800°С. В некоторых вариантах осуществления метакаолин может присутствовать в отверждаемых композициях настоящего изобретения в количестве в диапазоне примерно от 1% до 75% по массе цементирующих компонентов. Например, метакаолин может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 20%, примерно 30%, примерно 40%, примерно 50%, примерно 60% или примерно 70% по массе цементирующих компонентов. В специфических вариантах осуществления метакаолин может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 10% до 50% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество метакаолина для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать сланец. Среди прочего сланец, включенный в отверждаемые композиции, может реагировать с избытком извести с образованием подходящего цементирующего материала, например гидрата силиката кальция. Множество сланцев могут быть подходящими, включая сланцы, содержащие кремний, алюминий, кальций и/или магний. Пример подходящего сланца включает стекловидный сланец. Подходящие примеры стекловидного сланца включают, но не ограничиваются ими, PRESSURE-SEAL FINE LCM материал и PRESSURE-SEAL COARSE LCM материал, которые являются коммерчески доступными от TXI Energy Services, Inc. Обычно, сланец может иметь любое распределение частиц по размерам, какое желательно для конкретного применения. В определенных вариантах осуществления сланец может иметь распределение частиц по размерам в диапазоне примерно от 37 микрометров до 4750 микрометров.

В случаях, когда он присутствует, сланец может быть включен в отверждаемые композиции по настоящему изобретению в количестве, достаточном для обеспечения желаемой прочности на сжатие, плотности и/или затрат. В некоторых вариантах осуществления сланец может присутствовать в отверждаемых композициях по настоящему изобретению в количестве в диапазоне примерно от 1% до 75% по массе цементирующих компонентов. Например, сланец может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 20%, примерно 30%, примерно 40%, примерно 50%, примерно 60% или примерно 70% по массе цементирующих компонентов. В специфических вариантах осуществления сланец может присутствовать в количестве в диапазоне примерно от 10% до 35% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество сланца для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать цеолит. Цеолиты обычно являются пористыми алюмосиликатными материалами, которые могут быть или природным или синтетическим материалом. Синтетические цеолиты базируются на том же самом типе структурной ячейки, что и природные цеолиты, и могут включать гидраты алюмосиликатов. При использовании здесь, термин ″цеолит″ относится ко всем природным и синтетическим формам цеолитов. Примеры подходящих цеолитов более подробно описаны в патенте США № 7445669. Примером подходящего источника цеолита является доступный от C2C Zeolite Corporation of Calgary, Canada. В некоторых вариантах осуществления цеолит может присутствовать в отверждаемых композициях настоящего изобретения в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 1% до 65% по массе цементирующих компонентов. Например, цеолит может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 5%, примерно 10%, примерно 20%, примерно 30%, примерно 40%, примерно 50% или примерно 60% по массе цементирующих компонентов. В специфических вариантах осуществления цеолит может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 10% до 40% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество цеолита для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать добавку-замедлитель схватывания. При использовании здесь, термин ″добавка-замедлитель схватывания″ относится к добавке, которая замедляет схватывание отверждаемых композиций по настоящему изобретению. Примеры подходящих добавок-замедлителей схватывания включают, не ограничиваясь этим, аммоний, щелочные металлы, щелочноземельные металлы, металлические соли сульфоалкилированных лигнинов, органические кислоты (например, гидроксикарбоновые кислоты), сополимеры, которые включают акриловую кислоту или малеиновую кислоту, и их комбинации. Один пример подходящего сульфоалкилированного лигнина включает сульфометилированный лигнин. Подходящие замедлители схватывания более подробно раскрыты в патенте США № Re. 31190, полное описание которого включается здесь ссылкой. Подходящие замедлители схватывания коммерчески доступны от Halliburton Energy Services, Inc., под торговыми названиями замедлителей HR®4, HR®5, HR®7, HR®12, HR®15, HR®25, HR®601, SCR100 и SCR500. Обычно, в тех случаях, когда он используется, замедлитель схватывания может быть включен в отверждаемые композиции по настоящему изобретению в количестве, достаточном для обеспечения желаемого замедления схватывания. В некоторых вариантах осуществления замедлитель схватывания может присутствовать в отверждаемых композициях по настоящему изобретению в количестве в диапазоне примерно от 0,1% до 5% по массе цементирующих компонентов, включая количество, находящееся в диапазоне между любым из значений и/или включающее любое из значений, составляющих примерно 0,5%, примерно 1%, примерно 2%, примерно 3% или примерно 4% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество замедлителя схватывания для включения в выбранное применение.

Варианты осуществления отверждаемых композиций далее могут включать воду. Вода, которую можно использовать в вариантах осуществления отверждаемых композиций, включает, например, пресную воду, соленую воду (например, воду, содержащую одну или более соль, растворенную в ней), рассол (например, насыщенную соленую воду, полученную из подземных пластов), морскую воду или их комбинации. Обычно вода может быть из любого источника при условии, что вода не содержит избыток соединений, которые могут нежелательно воздействовать на другие компоненты в отверждаемой композиции. В некоторых вариантах осуществления вода может быть включена в количестве, достаточном для образования прокачиваемой суспензии. В некоторых вариантах осуществления вода может быть включена в отверждаемые композиции по настоящему изобретению в количестве в диапазоне примерно от 40% до 200% по массе цементирующих компонентов. Например, вода может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне между любым из значений и/или включая любое из значений, составляющих примерно 50%, примерно 75%, примерно 100%, примерно 125%, примерно 150% или примерно 175% по массе цементирующих компонентов. В специфических вариантах осуществления вода может быть включена в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 40% до 150% по массе цементирующих компонентов. Любой специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет знать соответствующее количество воды для включения в выбранное применение.

Необязательно, к отверждаемым композициям по настоящему изобретению могут добавляться другие дополнительные добавки, считающиеся подходящими специалистом в данной области техники, имея преимущество данного описания. Примеры таких добавок включают, но не ограничиваются этим, добавки, снижающие прочность цемента, ускорители схватывания, добавки для повышения плотности, добавки для понижения плотности, газогенерирующие добавки, добавки, усиливающие прочностные свойства, материалы для борьбы с поглощением, добавки, регулирующие фильтрацию, диспергаторы, понизители фильтрации, пеногасители, пенообразователи, набухающие в нефти частицы, водонабухающие частицы, тиксотропные добавки и их комбинации. Специфические примеры этих и других добавок включают кристаллический оксид кремния, аморфный оксид кремния, пирогенный кремнезем, соли, волокна, гидрофильные глины, микросферы, золу рисовой шелухи, эластомеры, эластомерные частицы, смолы, латекс, их комбинации и аналогичное. Специалист в данной области техники, имея преимущество данного описания, будет полностью способен определить тип и количество добавки, полезной для конкретного применения и желаемого результата. Варианты осуществления отверждаемых композиций могут быть вспенены и/или увеличены в объеме при желании специалистами в данной области техники.

Отверждаемые композиции по настоящему изобретению будут иметь плотность, подходящую для конкретного применения, как желательно специалистам в данной области техники, с преимуществом данного описания. В некоторых вариантах осуществления отверждаемые композиции могут иметь плотность в диапазоне примерно от 8 фунтов на галлон (″фт/галл.″) (0,96×103 кг/м3) до 16 фт/галл. (1,92×103 кг/м3). В других вариантах осуществления отверждаемые композиции могут вспениваться до плотности в диапазоне примерно от 8 фт/галл. (0,96×103 кг/м3) до 13 фт/галл. (1,56×103 кг/м3).

Как будет оценено специалистами в данной области техники, варианты осуществления отверждамых композиций могут использоваться во множестве подземных применений, включая первичное и ремонтное цементирование. Отверждаемые композиции по настоящему изобретению также могут использоваться в поверхностных применениях, например, в цементировании сооружений. Варианты осуществления могут включать обеспечение отверждаемой композиции и предоставление отверждаемой композиции возможности схватиться. В некоторых вариантах осуществления отверждаемой композиции можно дать схватиться в месте, которое находится выше земли, например, при цементировании сооружений. В других вариантах осуществления, отверждаемую композицию можно вводить в ствол скважины и дать схватиться. Например, отверждаемая композиция может помещаться в пространство между подземным пластом и трубопроводом, расположенным в стволе скважины. Варианты осуществления отверждаемых композиций могут включать, например, воду и один или более перлит, CKD или пумицит. Варианты осуществления отверждаемых композиций могут включать, например, перлит, совместно перемолотый с гидравлическим цементом (например, портландцементом).

В вариантах осуществления первичного цементирования, например, отверждаемая композиция может вводиться в пространство между подземным пластом и трубопроводом (например, колонной труб, короткой колонной труб), расположенным в стволе скважины. Отверждаемой композиции можно дать схватиться с образованием кольцевого покрытия из затвердевшего цемента в пространстве между подземным пластом и трубопроводом. Среди прочего, схватившаяся отверждаемая композиция может образовать барьер, предотвращающий миграцию флюидов в ствол скважины. Схватившаяся отверждаемая композиция также может, например, поддерживать трубопровод в стволе скважины.

В вариантах осуществления ремонтного цементирования, отверждаемая композиция может использоваться, например, в цементировочных работах под давлением или в установке цементных пробок. В качестве примера, отверждаемая композиция может размещаться в стволе скважины для затыкания полости или трещины в пласте, в гравийном фильтре, в трубопроводе, в цементном покрытии и/или микрозазор между цементным покрытием и трубопроводом.

Для облегчения лучшего понимания настоящего изобретения даны следующие примеры конкретных аспектов некоторых вариантов осуществления. Никоим образом не следует толковать следующие примеры как ограничивающие или определяющие объем настоящего изобретения.

ПРИМЕР 1

Серия образцов была приготовлена и подвергнута 24-часовым испытаниям прочности на раздавливание в соответствии с API спецификацией 10 для анализа свойств силы сопротивления отверждаемых композиций, которые включают невспученный перлит. Композициям образцов дали затвердеть в водяной бане при температуре, показанной в таблице ниже, в течение двадцати четырех часов. Сразу после удаления из водяной бани определяли прочности на раздавливание, используя измеритель Tinius Olsen. Результаты испытаний прочности на раздавливание изложены в таблице ниже.

Испытания №№ 1-6 производили над образцами с 14,2 фт/галл. (1,7×103 кг/м3) и содержащими воду, портландцемент класса Н, перемолотый невспученный перлит, известь и воду, как показано в таблице ниже. Перемолотый невспученный перлит представлял собой IM-325 от Hess Pumice Products с размером частиц, равным примерно 325 стандартного размера сита США.

Испытания №№ 7-8 производили над образцами с плотностью, равной 14,2 фт/галл. (1,7×103 кг/м3), и содержащими воду, портландцемент класса Н, пумицит и известь, как показано в таблице ниже. Размер пумицита составлял примерно 200 стандартный размер сита США.

Испытания №№ 9-14 производили над образцами с плотностью, равной 14,2 фт/галл. (1,7×103 кг/м3), и содержащими воду, перемолотую смесь цемент/пумицит (FineCem™ 925 цемент), невспученный перлит, известь и воду, как показано в таблице ниже. Перемолотая смесь цемент/пумицит включала портландцемент V типа (примерно 40% по массе), совместно перемолотый с пумицитом (примерно 60% по массе). Перемолотая смесь цемент/пумицит имела средний размер частиц в диапазоне примерно от 1 до 4 микрон. Перемолотый невспученный перлит представлял собой IM-325 от Hess Pumice Products с размером частиц, равным примерно 325 стандартному размеру сита США.

В следующей ниже таблице процент по массе основан на массе портландцемента, смеси цемент/пумицит, пумицита и невспученного перлита в образце, и галлоны на мешок цемента (галл./мешок) основаны на 94-фунтовом мешке из портландцемента, смеси цемент/пумицит, пумицита и невспученного перлита.

Таблица 1
Испытания прочности на раздавливание
Испытание № Вода (галл./
мешок)
Портландцемент (% по массе) Перемолотая смесь пумицит/
цемент (% по массе)
Пумицит (% по массе) Перемолотый невспученный перлит (% по массе) Известь (% по массе) Темп. (°F) 24-час. прочность на раздавливание (фунты/кв. дюйм)
1 7,44 100 - - - 80 330
2 7,44 100 - - - 140 674
3 6,74 75 - 25 - 80 290
4 6,74 75 - 25 - 140 777
5 6,95 75 - 25 5 80 352
6 6,95 75 - 25 5 140 886
7 6,74 75 25 - - 140 835
8 6,95 75 25 - 5 140 734
9 6,03 - 100 - - - 80 827
10 6,03 - 100 - - - 140 1877
11 5,68 - 75 - 25 - 80 597
12 5,68 - 75 - 25 - 140 2740
13 5,89 - 75 - 25 5 80 530
14 5,89 75 - 25 5 140 2610

Пример 1, таким образом, показывает, что замещение, по меньшей мере, части портландцемента невспученным перлитом может увеличить прочность на раздавливание отверждаемых композиций. При 140°F (60°C), например, испытания №№ 2 и 4 с невспученным перлитом имели прочности на раздавливание, равные 886 фунтов/кв. дюйм (6,12 МПа) и 777 фунтов/кв. дюйм (5,36 МПа), по сравнению с прочностью на раздавливание, равной 674 фунта/кв. дюйм (4,65 МПа), для испытания № 1 со 100% портландцемента по массе.

Пример 1 далее показывает, что перемолотая смесь пумицит/цемент в комбинации с невспученным перлитом может обладать синергическими эффектами на отверждаемые композиции в том, что данная комбинация может обеспечить увеличенные прочности на раздавливание при повышенных температурах. При 140°F (60°C), например, испытания №№ 12 и 14 с перемолотой смесью пумицит/цемент и с невспученным перлитом имели прочности на раздавливание, равные 2740 фунтов/кв. дюйм (18,89 МПа) и 2610 фунтов/кв. дюйм (17,99 МПа). Эти прочности на раздавливание заметно выше, чем прочности на раздавливание для композиций со 100% портландцементом (674 фунта/кв. дюйм (4,65 МПа) при 140°F (60°C)) и для композиций с портландцементом и пумицитом, которые не были перемолоты до тонких размеров частиц (835 фунтов/кв. дюйм (5,76 МПа) и 734 фунта/кв. дюйм (5,06 МПа) при 140°F (60°C)). Эти увеличенные прочности на сжатие для комбинаций перемолотой смеси пумицит/цемент и невспученного перлита не могут быть отнесены только за счет добавления вспученного перлита, поскольку данная комбинация имела значительно более высокую прочность на раздавливание, чем наблюдали с добавлением невспученного перлита к портландцементу (777 фунтов/кв. дюйм (5,36 МПа) и 886 фунтов/кв. дюйм (6,12 МПа) при 140°F (60°C)). Кроме того, эта увеличенная прочность на сжатие для комбинаций перемолотой смеси пумицит/цемент и невспученного перлита не может быть отнесена только за счет добавления вспученного перлита, поскольку данная комбинация имела значительно более высокую прочность на раздавливание, чем наблюдали только с перемолотой смесью пумицит/цемент (1877 при 140°F (60°C)).

ПРИМЕР 2

Дополнительная серия композиций отверждаемых образцов была приготовлена и испытана для анализа свойств силы сопротивления отверждаемых композиций, которые включают CKD и невспученный перлит. Композициям образцов дали затвердеть в водяной бане при температуре, показанной в таблице ниже, в течение или 24, или 72 часов. Сразу после удаления из водяной бани определяли прочности на раздавливание, используя измеритель Tinius Olsen. Результаты испытаний прочности на раздавливание изложены в таблице ниже.

Испытания №№ 15-28 производили над образцами с плотностью 14,2 фт/галл. (1,7·103 кг/м3) и содержащими воду, CKD, перемолотый невспученный перлит и известь, как показано в таблице ниже. Образцы далее содержали замедлитель схватывания цемента (CFR-3 замедлитель схватывания цемента, Halliburton Energy Services, Inc.) в количестве, равном примерно 0,4% по массе. Перемолотый невспученный перлит представлял собой IM-325 от Hess Pumice Products с размером частиц, равным примерно 325 стандартному размеру сита США.

В следующей таблице процент по массе основан на массе CKD и невспученного перлита в образце, и галлоны на мешок цемента (галл./мешок) основаны на 94-фунтовом мешке из CKD и невспученного перлита.

Таблица 2
Испытания прочности на раздавливание
Испытание № Вода (галл./мешок) CKD (% по массе) Перемолотый невспученный перлит (% по массе)4 Известь (% по массе) Темп. (°F) Время (часы) Прочность на раздавливание (фунты/кв. дюйм)
15 5,99 100 - - 80 24 21,7
16 5,99 100 - - 140 24 267
17 6,19 100 - 5 80 72 173
18 6,19 100 - 5 140 72 457
19 5,65 75 25 - 80 24 23,8
20 5,65 75 25 - 140 24 969
21 5,87 75 25 5 80 24 19,6
22 5,87 75 25 5 140 24 1004
23 5,5 50 50 5 80 72 124
24 5,5 50 50 5 140 72 1191
25 5,15 25 75 5 80 72 52
26 5,15 25 75 5 140 72 613
27 4,81 - 100 5 80 72 14
28 4,81 - 100 5 140 72 145

Пример 2, таким образом, показывает, что невспученный перлит может использоваться для усиления прочности на раздавливание CKD-содержащих композиций. Кроме того, данный эффект является особенно выраженным при повышенных температурах. При 140°F, например, испытание № 22 с 75% CKD и 25% невспученного перлита имела 72-часовую прочность на раздавливание, равную 1004 фунта/кв. дюйм (6,92 МПа), по сравнению с 72-часовой прочностью на раздавливание, равной 457 фунтов/кв. дюйм (3,15 МПа), для испытания № 18 со 100% CKD.

ПРИМЕР 3

Дополнительная серия композиций отверждаемых образцов была приготовлена и испытана для дальнейшего анализа свойств силы сопротивления отверждаемых композиций, которые включают CKD и невспученный перлит. Композициям образцов дали затвердеть в водяной бане при температуре, показанной в таблице ниже, в течение 24 часов. Сразу после удаления из водяной бани определяли прочности на раздавливание, используя измеритель Tinius Olsen. Результаты испытаний прочности на раздавливание изложены в таблице ниже.

Испытания №№ 29-37 производили над образцами с плотностью 14,2 фт/галл. (1,7×103 кг/м3) и содержащими воду, CKD, перемолотый невспученный перлит и известь, как показано в таблице ниже. Образцы далее содержали диспергатор цемента в количестве, равном примерно 0,4% по массе. Перемолотый невспученный перлит представлял собой IM-325 от Hess Pumice Products с размером частиц, равным примерно 325 стандартному размеру сита США.

В следующей ниже таблице процент по массе основан на массе CKD и невспученного перлита в образце, и галлоны на мешок цемента (галл./мешок) основаны на 94-фунтовом мешке из CKD и невспученного перлита.

Таблица 3
Испытания прочности на раздавливание
Испытание № Вода (галл./мешок) CKD
(% по массе)
Перемолотый невспученный перлит
(% по массе)
Известь
(% по массе)
Темп. (°F) 24-часовая прочность на раздавливание (фунты/кв. дюйм)
29 6,19 100 - 5 140 278
30 5,48 90 10 - 140 649
31 6,05 90 10 5 140 533
32 5,7 80 20 - 140 934
33 5,92 80 20 5 140 958
34 5,42 60 40 - 140 986
35 5,64 60 40 5 140 1241
36 5,28 50 50 - 140 897
37 5,5 50 50 5 140 1197

Пример 3, таким образом, показывает, что невспученный перлит может использоваться для усиления прочности на раздавливание CKD-содержащих композиций. Например, как показано в таблице выше, прочность на раздавливание данных образцов неуклонно возрастала по мере увеличения концентрации невспученного перлита в образце от 0% по массе до 40% по массе.

ПРИМЕР 4

Дополнительная серия композиций отверждаемых образцов была приготовлена и испытана для дальнейшего анализа свойств силы сопротивления отверждаемых композиций, которые включают CKD и невспученный перлит. Композициям образцов дали затвердеть в водяной бане при температуре, показанной в таблице ниже, в течение 24 часов. Сразу после удаления из водяной бани определяли прочности на раздавливание, используя измеритель Tinius Olsen. Результаты испытаний прочности на раздавливание изложены в таблице ниже.

Испытания №№ 38-43 производили над образцами с плотностью 14,2 фт/галл. (1,7·103 кг/м3) и содержащими воду, CKD, перлит и известь, как показано в таблице ниже. Образцы дополнительно содержали диспергатор цемента в количестве, равном примерно 0,4% по массе. Испытания №№ 38 и 39 содержали перемолотый невспученный перлит (IM-325) от Hess Pumice Products с размером частиц, равным примерно 325 стандартного размера сита США. Испытания №№ 40 и 41 содержали неперемолотую руду перлита, имеющую средний размер частиц (d50), равный примерно 190 микрон. Испытания №№ 42 и 43 содержали вспученный перлит.

В следующей ниже таблице процент по массе основан на массе CKD и перлита в образце, и галлоны на мешок цемента (галл./мешок) основаны на 94-фунтовом мешке из CKD и перлита.

Таблица 4
Испытания прочности на раздавливание
Испытание № Вода (галл./
мешок)
CKD (% по массе) Перемолотый невспученный перлит (% по массе) Перлитовая руда (% по массе) Вспученный перлит (% по массе) Известь (% по массе) Темп. (°F) 24-час. прочность на раздавливание (фунты/кв. дюйм)
38 5,65 75 25 - - - 140 969
39 5,87 75 25 - - 5 140 1004
40 5,63 75 - 25 - - 140 199
41 5,85 75 - 25 - 5 140 204
42 1,07 75 - - 25 - 140 Несмешиваемый
43 1,29 75 - - 25 5 140 Несмешиваемый

Пример 4, таким образом, показывает, что невспученный перлит обеспечивает превосходное усиление прочности CKD-содержащих композиций по сравнению с неперемолотой рудой перлита и вспученным перлитом. В самом деле, образец со вспученным перлитом даже не мог быть испытан вследствие проблем со смешиваемостью.

ПРИМЕР 5

Дополнительная серия композиций отверждаемых образцов была приготовлена и испытана для дальнейшего анализа свойств силы сопротивления отверждаемых композиций, которые включают CKD и невспученный перлит. Композициям образцов дали затвердеть в водяной бане при температуре, показанной в таблице ниже, в течение 24 часов. Сразу после удаления из водяной бани определяли прочности на раздавливание, используя измеритель Tinius Olsen. Результаты испытаний прочности на раздавливание показаны в таблице ниже. Время загустевания для каждого образца также определяли при 140°F (60°C) в соответствии с API спецификацией 10.

Испытания №№ 44-56 производили над образцами с плотностью 12,5 фт/галл. (1,5×103 кг/м3) и содержащими CKD, перлит и известь, как показано в таблице ниже. Образцы дополнительно содержали диспергатор цемента в количестве, равном примерно 0,4% по массе, и замедлитель схватывания цемента (замедлитель схватывания HR® 5, Hallibarton Energy Services, Inc.). Испытания №№ 45, 48, 51 и 54 содержали перемолотый невспученный перлит (IM-325) от Hess Pumice Products с размером частиц, равным примерно 314 стандартному размеру сита США. Испытания №№ 46, 49, 52 и 55 содержали неперемолотую руду перлита, имеющую средний размер частиц (d50), равный примерно 190. Испытания №№ 47, 50, 53 и 56 содержали вспученный перлит.

В следующей ниже таблице процент по массе основан на массе CKD и перлита в образце, и галлоны на мешок цемента (галл./мешок) основаны на 94-фунтовом мешке из CKD и перлита.

Таблица 5
Испытания прочности на раздавливание
Испытание № Вода (галл./мешок) CKD (% по массе) Перемолотый невспученный перлит (% по массе) Перлитовая руда (% по массе) Вспученный перлит (% по массе) Известь (% по массе) Замедлитель схватывания (% по массе) Темп. (°F) Время загустевания до 70 единиц консистенции Бердена (фунты/кв. дюйм) 24-час. прочность на раздавливание (фунты/кв. дюйм)
44 10,51 100 - - - 5 0,3 140 4:06 126
45 10,34 90 10 - - 5 0,3 140 4:17 178,2
46 10,36 90 - 10 - 5 0,3 140 5:16 119
47 90 - - 10 5 0,6 140 Смешиваемый, не прокачиваемый
48 10,18 80 20 - - 5 0,3 140 4:20 311
49 10,18 80 - 20 - 5 0,3 140 5:49 100
50 80 - - 20 5 0,3 140 Несмешиваемый
51 9,84 60 40 - - 5 0,3 140 5:05 508
52 60 - 40 - 5 0,15 140 9:44 88
53 60 - - 40 5 0,3 140 Несмешиваемый
54 9,67 50 50 - - 5 0,3 140 8:04 616
55 50 - 50 - 5 0 140 23:30 78
56 50 - - 50 5 0,3 140 Несмешиваемый

Пример 5, таким образом, показывает, что невспученный перлит обеспечивает усиленную прочность CKD-содержащим композициям по сравнению с неперемолотой рудой перлита и вспученным перлитом. Также как и в предыдущем примере, образцы со вспученным перлитом даже не могли быть испытаны вследствие проблем со смешиваемостью.

ПРИМЕР 6

Дополнительная серия композиций отверждаемых образцов была приготовлена и испытана для дальнейшего анализа отверждаемых композиций, которые включают CKD и невспученный перлит. Композициям образцов дали затвердеть в водяной бане при температуре, показанной в таблице ниже, в течение 24 часов. Сразу после удаления из водяной бани определяли прочности на раздавливание, используя измеритель Tinius Olsen. Результаты испытаний прочности на раздавливание изложены в таблице ниже.

Испытание № 57 производили над образцом с плотностью 12,5 фт/галл. (1,5×103 кг/м3) и содержащим воду, портландцемент V типа, CKD, неперемолотую руду перлита и пумицит, как показано в таблице ниже. Неперемолотая перлитовая руда имела средний размер частиц (d50), равный примерно 190. Пумицит имел средний размер частиц (d50), равный примерно 4 микронам.

Испытание № 58 производили над образцом с плотностью, равной 12,5 фт/галл. (1,5×103 кг/м3), и содержащим воду, перемолотую смесь цемент/пумицит, пумицит, CKD и перемолотый невспученный перлит. Перемолотая смесь цемент/пумицит включала портландцемент V типа (примерно 40% по массе), совместно перемолотый с пумицитом (примерно 60% по массе). Перемолотая смесь цемент/пумицит имела средний размер частиц примерно 1-4 микрона. Перемолотый невспученный перлит представлял собой IM-325 от Hess Pumice Products с размером частиц, равным примерно 325 стандартному размеру сита США.

В следующей ниже таблице процент по массе основан на массе CKD, цемента, перлита, пумицита и/или смеси пумицит/цемент в образце, и галлоны на мешок цемента (галл./мешок) основаны на 94-фунтовом мешке из CKD, цемента, перлита, пумицита и/или смеси пумицит/цемент в образце.

Таблица 6
Испытания прочности на раздавливание
Испытание № Вода (галл./мешок) Портландцемент V типа (% по массе) Пумицит (% по массе) Перемолотая смесь пумицит/
цемент (% по массе)
CKD (% по массе) Перемолотый невспученный перлит (% по массе) Перлитовая руда (% по массе) Темп. (°F) 24-час. прочность на раздавливание (фунты/кв. дюйм)
57 9,52 20 30 - 25 - 25 140 201
58 9,72 - - 50 25 25 - 140 1086

Пример 6, таким образом, показывает, что невспученный перлит в комбинации с перемолотым пумицитом обеспечивает усиленную прочность CKD-содержащим композициям в сравнении с композициями со стандартным цементом, пумицитом и неперемолотой рудой перлита.

ПРИМЕР 7

Дополнительная серия композиций отверждаемых образцов была приготовлена и испытана для анализа отверждаемых композиций, которые включали совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент.

Композиции отверждаемых образцов получали смешением компонентов в количествах, показанных в таблице ниже. Совместно перемолотые пумицит и цемент включали пумицит (примерно 60% по массе) и портландцемент V типа (примерно 40% по массе) и имели средний размер частиц примерно 1-4 микрона. Совместно перемолотые пумицит и цемент доступны от Halliburton Energy Services, Inc., под торговым названием FineCem™ 925 цемент. Совместно перемолотые перлит и цемент включали перемолотый невспученный перлит (примерно 60% по массе) и портландцемент V типа (примерно 40% по массе) и имели бимодальное распределение размеров частиц с пиковыми размерами частиц, равными примерно 4 микрона и 10 микрон. Совместно перемолотые перлит и цемент получали от Hess Pumice Products, Malad City, Идахо. Известь была гашеной известью, полученной от Univar США.

Композиции образцов подвергали испытаниям 24-часовой прочности на раздавливание в соответствии с API спецификацией 10. Композициям образцов дали затвердеть в водяной бане при температуре, показанной в таблице ниже, в течение 24 часов. Сразу после удаления из водяной бани определяли прочности на раздавливание, используя измеритель Tinius Olsen.

Результаты испытаний прочности на раздавливание изложены в таблице ниже.

Таблица 7
Испытания прочности на раздавливание
Испытание № Плотность (фунт/галл.) Вода (% bwc1) Совместно перемолотые пумицит и цемент (% bwc) Совместно перемолотые перлит и цемент (% bwc) Известь
(% bwc)
Темп. (°F) 24-часовая прочность на раздавливание (фунты/кв. дюйм)
59 14,2 52,46 100 - - 140 2870
602 14,2 52,46 - 100 - 140 1998
61 12,5 92,49 100 - 5 140 1287
62 12,5 92,49 - 100 5 140 1489
63 12,5 88,9 50 50 - 140 1081
64 12,5 92,49 50 50 5 140 1023
65 11 159,58 100 - - 140 311
66 11 159,58 - 100 - 140 408
67 10,5 204,84 100 - - 140 105,9
68 10,5 204,84 - 100 - 140 185,1
1 - термин ″% bwc″ обозначает по массе цемента, что в данном примере соответствует либо по массе совместно перемолотых пумицита и цемента, либо по массе совместно перемолотых перлита и цемента.
2 - 1,2 грамма понизителя трения CFR-3 добавляли к композиции отверждаемого образца для испытания № 60

Пример 7, таким образом, показывает, что совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент в основном обеспечивают усиление роста прочности на сжатие по сравнению с совместно перемолотыми пумицитом и гидравлическим цементом. Следует отметить, что CFR-3, включенный в испытание № 60, замедлил схватывание, приведя к более низкой 24-часовой прочности на раздавливание по сравнению с испытанием № 59 с совместно перемолотыми пумицитом и цементом.

ПРИМЕР 8

Дополнительная серия композиций отверждаемых образцов была приготовлена и испытана для дальнейшего анализа отверждаемых композиций, которые включали совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент.

Композиции отверждаемых образцов получали смешением компонентов в количествах, показанных в таблице ниже. Совместно перемолотые пумицит и цемент включали пумицит (примерно 60% по массе) и портландцемент V типа (примерно 40% по массе) и имели средний размер частиц примерно 1-4 микрона. Совместно перемолотые пумицит и цемент доступны от Halliburton Energy Services, Inc., под торговым названием FineCem™ 925 цемент. Совместно перемолотые перлит и цемент включали невспученный перлит (примерно 60% по массе) и портландцемент V типа (примерно 40% по массе) и имели бимодальное распределение размеров частиц с пиковыми размерами частиц, равными примерно 4 микрона и 10 микрон. Совместно перемолотые перлит и цемент получали от Hess Pumice Products, Malad City, Idaho.

Композиции образцов подвергали испытаниям 24-часовой прочности на раздавливание в соответствии с API спецификацией 10. Композициям образцов давали затвердеть в водяной бане при температуре, показанной в таблице ниже, в течение 24 часов. Сразу после удаления из водяной бани определяли прочности на раздавливание, используя измеритель Tinius Olsen. Время загустевания для каждого образца также определяли при 140°F (60°C) в соответствии с API спецификацией 10.

Результаты испытаний прочности на раздавливание и испытания времени загустевания изложены в таблице ниже.

Таблица 8
Испытания прочности на раздавливание и времени загустевания
Испытание № Плотность (фунт/
галл.)
Вода (% bwc1) Совместно перемолотые пумицит и цемент (% bwc) Совместно перемолотые перлит и цемент (% bwc) Замедлитель (% bwc) Темп. (°F) Время загустевания до 70 Вс2 24-часовая прочность на раздавливание (фунты/кв. дюйм)
69 12,5 88,85 100 - 0,4 HR®-5 140 8:56 -
70 12,5 88,87 100 - 0,25 HR®-5 140 4:57 -
71 12,5 88,87 - 100 0,25 HR®-5 140 3:54 -
72 12,5 89,0 100 - 0,25 HR®-800 140 2:57 -
73 12,5 89,05 100 - 0,25 HR®-800 140 4:11 919
74 12,5 89,05 - 100 0,25 HR®-800 140 4:15 1178
1 - Аббревиатура ″% bwc″ обозначает по массе цемента, что в данном примере соответствует либо по массе совместно перемолотых пумицита и цемента, либо по массе совместно перемолотых перлита и цемента.
2 - Аббревиатура ″Bc″ относится к единицам Бердена для консистенции.

Пример 8, таким образом, показывает, что отверждаемые композиции, включающие совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент, могут иметь приемлемое время загустевания для использования в подземных применениях. Пример 8 далее показывает, что совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент в основном обеспечивают увеличенный рост прочности на сжатие и могут аналогичным образом регулироваться замедлителями по сравнению с совместно перемолотыми пумицитом и гидравлическим цементом.

ПРИМЕР 9

Дополнительная серия композиций отверждаемых образцов была приготовлена и испытана для дальнейшего анализа отверждаемых композиций, которые включали совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент.

Композиции отверждаемых образцов получали смешением компонентов в количествах, показанных в таблице ниже. Совместно перемолотые пумицит и цемент включали пумицит (примерно 60% по массе) и портландцемент V типа (примерно 40% по массе) и имели средний размер частиц примерно 1-4 микрона. Совместно перемолотые пумицит и цемент доступны от Halliburton Energy Services, Inc., под торговым названием FineCem™ 925 цемент. Совместно перемолотые перлит и цемент включали перемолотый невспученный перлит (примерно 60% по массе) и портландцемент V типа (примерно 40% по массе) и имели бимодальное распределение размеров частиц с пиковыми размерами частиц, равными примерно 4 микрона и 10 микрон. Совместно перемолотые перлит и цемент получали от Hess Pumice Products, Malad City, Идахо.

Данные по избыточной воде затем собирали для каждой композиции образцов в соответствии с API спецификацией 10. Данные по избыточной воде изложены в таблице ниже.

Таблица 9
Данные по избыточной воде
Испытание № Плотность (фунт/галл.) Вода
(% bwc1)
Совместно перемолотые пумицит и цемент (% bwc) Совместно перемолотые перлит и цемент (% bwc) Темп. (°F) Избыточная вода (сс2)
75 11 159,58 100 - 80 2
76 11 159,58 - 100 80 0
77 10,5 204,84 100 - 80 8
78 10,5 204,84 - 100 80 1
79 10,5 204,84 50 50 80 2
80 10 277,18 100 - 80 56
81 10 277,18 - 100 80 14
1 - Аббревиатура ″% bwc″ обозначает по массе цемента, что в данном примере соответствует либо по массе совместно перемолотых пумицита и цемента, либо по массе совместно перемолотых перлита и цемента.
2 - Аббревиатура ″cc″ относится к кубическим сантиметрам.

Пример 9, таким образом, показывает, что отверждаемые композиции, включающие совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент, могут обеспечить более низкие уровни избыточной воды по сравнению с совместно перемолотыми пумицитом и гидравлическим цементом.

Следует понимать, что композиции и способы описывают в терминах ″включающий″, ″содержащий″ или ″заключающий″ различные компоненты или стадии, композиции и способы могут также ″состоять в основном из″ или ″состоять из″ различных компонентов и стадий.

Для краткости здесь точно раскрыты только определенные диапазоны. Однако диапазоны от любого нижнего предела могут объединяться с любым верхним пределом, чтобы перечислить диапазон, точно не перечисленный, также как и диапазоны из любого нижнего предела могут объединяться с любым другим нижним пределом, чтобы перечислить диапазон, точно не перечисленный, аналогичным образом, диапазоны из любого верхнего предела могут объединяться с любым другим верхним пределом, чтобы перечислить диапазон, точно не перечисленный. Кроме того, во всех случаях, когда раскрывают числовой диапазон с нижним пределом и верхним пределом, любое число и любой включенный диапазон, попадающие в пределы диапазона, являются специально раскрытыми. В частности, каждый диапазон величин (в виде ″примерно от а до b″, или, эквивалентно, ″приблизительно от а до b″, или, эквивалентно, ″приблизительно а-b″), раскрытый здесь, следует понимать как определенный каждым числом и диапазоном, заключенным в пределах более широкого диапазона величин, даже если они точно не перечислены. Таким образом, каждая точка или отдельная величина могут служить в качестве собственного нижнего или верхнего предела, объединенного с любой другой точкой или отдельной величиной, или любым другим нижним или верхним пределом, чтобы перечислить диапазон, точно не перечисленный.

Следовательно, настоящее изобретение хорошо приспособлено для достижения отмеченных целей и преимуществ, а также целей и преимуществ, которые внутренне свойственны ему. Особые варианты осуществления, раскрытые выше, являются только иллюстративными, поскольку настоящее изобретение может модифицироваться и осуществляться различными, но эквивалентными способами, понятными специалистам в данной области техники, имеющим здесь преимущество обучения. Хотя обсуждаются индивидуальные варианты осуществления, настоящее изобретение покрывает все комбинации всех данных вариантов осуществления. Более того, никакие ограничения не накладываются на детали конструкции или проекта, показанных здесь, за исключением описанных в пунктах формулы изобретения ниже. Кроме того, термины в пунктах формулы изобретения имеют свое ясное, обычное значение, если другое точно и понятно не определено заявителем патента. Следовательно, очевидно, что особые иллюстративные варианты осуществления, раскрытые выше, могут переделываться или модифицироваться, и все такие вариации учитываются в пределах объема и сущности настоящего изобретения.

1. Способ ускорения роста прочности цементирующей композиции, включающий:
обеспечение отверждаемой композиции, включающей перлит, гидравлический цемент и воду, в которой перлит и гидравлический цемент совместно перемалывают перед соединением с водой с образованием отверждаемой композиции, причем совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент имеют бимодальное распределение размеров частиц с первым пиком примерно от 1 микрона до 7 микрон и со вторым пиком примерно от 7 микрон до 15 микрон, альтернативно, с первым пиком примерно от 3 микрон до 5 микрон и со вторым пиком примерно от 9 микрон до 11 микрон и, альтернативно, с первым пиком примерно 4 микрона и вторым пиком примерно 10 микрон; и
предоставление отверждаемой композиции возможности схватиться;
где перлит присутствует в количестве от примерно 50 мас. % до примерно 70 мас. % в расчете на массу перлита и гидравлического цемента, и где гидравлический цемент присутствует в количестве от примерно 30 мас. % до примерно 50 мас. % в расчете на массу перлита и гидравлического цемента.

2. Способ по п. 1, в котором перлит включает невспученный перлит.

3. Способ по п. 1, в котором перлит присутствует в количестве примерно 60% по массе перлита и гидравлического цемента и в котором гидравлический цемент присутствует в количестве примерно 40% по массе перлита и гидравлического цемента.

4. Способ по п. 1, в котором гидравлический цемент включает, по меньшей мере, один цемент, выбранный из группы, состоящей из портландцемента, пуццоланового цемента, гипсового цемента, высокоалюминистого цемента, шлакового цемента, известково-кремнеземистого цемента и любой их комбинации.

5. Способ по п. 1, в котором гидравлический цемент включает портландцемент.

6. Способ по п. 1, в котором перлит и гидравлический цемент совместно перемолоты, по меньшей мере, с одним дополнительным компонентом, выбранным из группы, состоящей из цементной пыли и пумицита.

7. Способ по п. 1, в котором отверждаемая композиция дополнительно включает цементную пыль.

8. Способ по п. 1, в котором отверждаемая композиция дополнительно включает пумицит.

9. Способ по п. 1, в котором отверждаемая композиция дополнительно включает, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из группы, состоящей из извести, зольной пыли, шлакового цемента, метакаолина, сланца, цеолита, кристаллического оксида кремния, аморфного оксида кремния, пирогенного кремнезема, соли, волокна, гидрофильной глины, микросферы, золы рисовой шелухи, эластомера, эластомерной частицы, смолы, латекса и любой их комбинации.

10. Способ по п. 1, в котором отверждаемая композиция дополнительно включает, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из группы, состоящей из замедлителя схватывания, добавки, снижающей прочность цемента, ускорителя схватывания, добавки для повышения плотности, добавки для понижения плотности, газогенерирующей добавки, добавки, усиливающей прочностные свойства, материала для борьбы с поглощением, добавки, регулирующей фильтрацию, диспергатора, понизителя фильтрации, пеногасителя, пенообразователя, набухающих в нефти частиц, водонабухающих частиц, тиксотропной добавки и их комбинации.

11. Способ по п. 1, дополнительно включающий введение отверждаемой композиции в ствол скважины.

12. Способ по п. 11, в котором отверждаемой композиции дают схватиться в стволе скважины в кольцевом зазоре между подземным пластом и трубопроводом в стволе скважины.

13. Способ по п. 11, дополнительно включающий закачивание отверждаемой композиции в отверстие, причем в отверстие, включающее, по меньшей мере, одно отверстие, выбранное из группы, состоящей из отверстия в подземном пласте, отверстия в гравийном фильтре, отверстия в трубопроводе и микрозазора между цементным покрытием и трубопроводом.

14. Способ ускорения роста прочности цементирующей композиции, включающий:
обеспечение отверждаемой композиции, включающей невспученный перлит, гидравлический цемент и воду, в которой невспученный перлит и гидравлический цемент совместно перемалывают перед соединением с водой с образованием отверждаемой композиции, причем совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент имеют бимодальное распределение размеров частиц с первым пиком примерно от 1 микрона до 7 микрон и со вторым пиком примерно от 7 микрон до 15 микрон, альтернативно, с первым пиком примерно от 3 микрон до 5 микрон и со вторым пиком примерно от 9 микрон до 11 микрон и, альтернативно, с первым пиком примерно 4 микрона и вторым пиком примерно 10 микрон; введение отверждаемой композиции в ствол скважины; и предоставление отверждаемой композиции возможности схватиться;
где невспученный перлит присутствует в количестве от примерно 50 мас. % до примерно 70 мас. % в расчете на массу перлита и гидравлического цемента и где гидравлический цемент присутствует в количестве от примерно 30 мас. % до примерно 50 мас. % в расчете на массу перлита и гидравлического цемента.

15. Способ по п. 14, в котором перлит присутствует в количестве примерно 60% по массе перлита и гидравлического цемента и в котором гидравлический цемент присутствует в количестве примерно 40% по массе перлита и гидравлического цемента.

16. Способ по п. 14, в котором гидравлический цемент включает, по меньшей мере, один цемент, выбранный из группы, состоящей из портландцемента, пуццоланового цемента, гипсового цемента, высокоалюминистого цемента, шлакового цемента, известково-кремнеземистого цемента и любой их комбинации.

17. Способ по п. 14, в котором гидравлический цемент включает портландцемент.

18. Способ по п. 14, в котором перлит и гидравлический цемент совместно перемолоты, по меньшей мере, с одним дополнительным компонентом, выбранным из группы, состоящей из цементной пыли и пумицита.

19. Способ по п. 14, в котором отверждаемая композиция дополнительно включает цементную пыль.

20. Способ по п. 14, в котором отверждаемая композиция дополнительно включает пумицит.

21. Способ по п. 14, в котором отверждаемая композиция дополнительно включает, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из группы, состоящей из извести, зольной пыли, шлакового цемента, метакаолина, сланцевой глины, цеолита, кристаллического оксида кремния, аморфного оксида кремния, пирогенного кремнезема, соли, волокна, гидрофильной глины, микросферы, золы рисовой шелухи, эластомера, эластомерной частицы, смолы, латекса и любой их комбинации.

22. Способ по п. 14, в котором отверждаемая композиция дополнительно включает, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из группы, состоящей из замедлителя схватывания, добавки, снижающей прочность цемента, ускорителя схватывания, добавки для повышения плотности, добавки для понижения плотности, газогенерирующей добавки, добавки, усиливающей прочностные свойства, материала для борьбы с поглощением, добавки, регулирующей фильтрацию, диспергатора, понизителя фильтрации, пеногасителя, пенообразователя, набухающих в нефти частиц, водонабухающих частиц, тиксотропной добавки и их любой комбинации.

23. Способ по п. 14, в котором отверждаемой композиции дают схватиться в стволе скважины в кольцевом зазоре между подземным пластом и трубопроводом в стволе скважины.

24. Способ по п. 14, дополнительно включающий закачивание отверждаемой композиции в отверстие, причем в отверстие, включающее, по меньшей мере, одно отверстие, выбранное из группы, состоящей из отверстия в подземном пласте, отверстия в гравийном фильтре, отверстия в трубопроводе и микрозазора между цементным покрытием и трубопроводом.

25. Композиция для ускорения роста прочности цементирующей композиции, включающая:
совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент, где перлит присутствует в количестве от примерно 50 мас. % до примерно 70 мас. % в расчете на массу перлита и гидравлического цемента и где гидравлический цемент присутствует в количестве от примерно 30 мас. % до примерно 50 мас. % в расчете на массу перлита и гидравлического цемента, причем совместно перемолотые перлит и гидравлический цемент имеют бимодальное распределение размеров частиц с первым пиком примерно от 1 микрона до 7 микрон и со вторым пиком примерно от 7 микрон до 15 микрон, альтернативно, с первым пиком примерно от 3 микрон до 5 микрон и со вторым пиком примерно от 9 микрон до 11 микрон и, альтернативно, с первым пиком примерно 4 микрона и вторым пиком примерно 10 микрон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока в обводненных коллекторах, установке временных барьеров или мостов и выравниванию профиля приемистости нагнетательных скважин с использованием водорастворимых полимеров.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к технологии интенсификации добычи нефти с целью увеличения конечного коэффициента извлечения нефти.

Изобретение относится к способу герметизации нарушения целостности эксплуатационной колонны и ликвидации заколонного перетока в скважине. Технический результат - повышение эффективности РИР за счет расширения сроков отверждения состава на основе микроцемента и улучшения прочностных характеристик образующегося тампонажного камня.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам герметизации нарушений эксплуатационной колонны, ликвидации негерметичности цементного кольца в малопроницаемых пластах и ограничения водопритока в скважине.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке залежей нефти с преимущественно поровым типом коллектора. Способ снижения водопритока к скважинам включает выбор добывающей скважины.

Изобретение относится к области строительства подземных хранилищ сжатого газа и жидких углеводородов и может быть использовано при цементировании заколонного пространства технологических скважин.
Изобретение относится к составам для обработки буровых скважин во время восстановительных работ и предназначено для использования в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах при температуре до 160°C.

Изобретение относится к нефтегазодобыче, в частности к составам для обработки призабойной зоны пласта и изоляции водопритока в скважину, а также для регулирования разработки нефтяных месторождений.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам проведения водоизоляционных работ в добывающих вертикальных и горизонтальных скважинах (ГС) и боковых горизонтальных стволах (БГС), эксплуатирующих трещиноватые карбонатные коллекторы.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритоков в газовых скважинах и способам их приготовления, и может быть использовано для изоляции водопритоков в газовых скважинах с терригенным коллектором.
Изобретение относится к области нефтяной промышленности. В способе удаления асфальтосмолопарафиновых отложений, включающем подачу моющей композиции в затрубное пространство скважины, циркуляцию моющей композиции по замкнутому циклу, вынос продуктов отмыва из скважины, в качестве моющей композиции используют композицию НПС-Р1, которую подают в объеме 10-50% от объема циркуляции, равного сумме объемов затрубного пространства и колонны НКТ, причем цикл отмыва повторяют дважды.

Изобретение относится к гелю для обработки скважин, способу получения геля для обработки скважин, способу получения восстановленного геля и способу обработки скважины.

Настоящее изобретение относится к способу обработки иллитсодержащего пласта, предпочтительно пласта песчаника. Способ обработки иллитсодержащего пласта включает введение в пласт жидкости, содержащей глутаминовую N,N-диуксусную кислоту или ее соль.

Изобретение относится к области бурения наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин. Технический результат - улучшение структурно-реологических, ингибирующих, смазывающих, крепящих, антиприхватных и природоохранных свойств бурового раствора для бурения в осложненных условиях.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при глушении скважин. Сухая смесь для глушения нефтегазовых скважин и обработки пластов призабойной зоны, содержащая хлорид кальция, хлорид магния и ингибитор коррозии, содержит в качестве ингибитора коррозии хромат натрия, дополнительно - ингибитор солеотложения - аминотриметиленфосфоновую кислоту при содержании кристаллизационной влаги, при следующем соотношении компонентов, мас.

Изобретение относится к бурению скважин. Технический результат - повышение скорости проходки долота в карбонатных породах, сокращение времени бурения скважин, уменьшение коррозии бурильной колонны и поверхности оборудования.

Изобретение относится к способу герметизации нарушения целостности эксплуатационной колонны и ликвидации заколонного перетока в скважине. Технический результат - повышение эффективности РИР за счет расширения сроков отверждения состава на основе микроцемента и улучшения прочностных характеристик образующегося тампонажного камня.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам укрепления призабойной зоны скважины и предотвращения выноса породы. Способ укрепления призабойной зоны скважины включает спуск в призабойную зоны скважины колонны насосно-компрессорных труб - НКТ, последовательную закачку по колонне НКТ в призабойную зону закрепляющего состава и водного раствора соляной кислоты 12-24%-ной концентрации при максимальном расходе, не приводящем к росту давления закачивания выше допустимого давления на пласт, находящийся в призабойной зоне скважины, с созданием экрана в призабойной зоне.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к составам для обработки - очистки призабойной зоны пласта - ПЗП. Наибольшее применение может найти на месторождениях, где бурение и вскрытие продуктивных пластов осуществляется на глинистых и безглинистых утяжеленных буровых растворах, в том числе содержащих соединения бария, например сульфат бария, или других тяжелых металлов, а также на месторождениях и залежах с аномально высоким пластовым давлением - АВПД и сверхглубоких скважинах.

Изобретение относится к извлечению нефти из нефтяного пласта. Способ извлечения нефти из нефтеносной залежи в пласте заключается в нагнетании рабочей жидкости внутрь указанного пласта, нагнетании олеофильного ПАВ при концентрации 0,1-100 мг/л указанной нагнетаемой жидкости и извлечении нефти из пласта.

Настоящее изобретение касается способной к отверждению смеси, пригодной для получения у затвердевшей смеси свойства «легкости для уборки», содержащей по меньшей мере один минеральный связующий агент, порошок, включающий в себя по меньшей мере одно соединение кремния с фторорганическими заместителями, которое инкапсулировано внутри водорастворимого полимера, причем количество соединения кремния с фторорганическим заместителем составляет от 0,001 до 8 мас.% от имеющейся смеси и при необходимости прочие добавки, а также способа ее изготовления и ее применения.
Наверх