Композиция, схватываемая с увеличенным временем сохранения прокачиваемости
Настоящее изобретение относится к схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, содержащей гидравлический цемент, цементную пыль, воду, добавку, замедляющую схватывание, и ускоритель схватывания цемента; при этом схватываемая композиция свободна от микросфер и сохраняет удобное для перекачивания насосом текучее состояние в течение, по меньшей мере, около одного дня; при этом ускоритель схватывания цемента присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от примерно 0,1 до примерно 4 вес.%, причем ускоритель схватывания цемента содержит по меньшей мере две добавки, выбранные из группы, в которую входят хлорид кальция, формиат цинка и ацетат кальция. 9 з.п. ф-лы, 27 табл.
Настоящее изобретение относится к цементировочным работам и, более конкретно, к способным к схватыванию композициям, содержащим воду и цементную пыль (CKD) и соответствующим способам их использования.
Способные к схватыванию композиции могут быть использованы, главным образом, в ходе цементировочных работ, направленных на цементирование колонны труб, таких как обсадные трубы и хвостовики, в стволе скважины. При осуществлении первичного цементирования способная к схватыванию композиция может быть закачана в кольцевое пространство между стенками ствола скважины и расположенной в нем колонны труб. В этом кольцевом пространстве способная к схватыванию композиция схватывается, образуя, тем самым, кольцевую оболочку из затвердевшего цемента (например, цементный камень), которая поддерживает и фиксирует положение колонны труб в стволе скважины и связывает наружную поверхность колонны труб со стенками ствола скважины.
Способные к схватыванию композиции также могут быть использованы при ремонтном цементировании, например, работах по заделке пустот в колонне труб или цементном камне. В контексте настоящего документа термин «пустоты» означает любой тип пространства, в том числе разрывы, отверстия, трещины, каналы, просветы и т.п. Такие пустоты могут включать: отверстия или трещины в колоннах труб; отверстия, трещины, просветы или каналы в цементном камне; очень малые просветы (обычно именуемые микрозазоры) между цементным камнем и наружной поверхностью обсадки скважины или пласта. Благодаря заделке таких пустот может быть предотвращено образование потоков текучих сред (например, нефти, газа, воды и т.д.) и/или мелкодисперсных твердых частиц в скважину или из скважины.
Заделку таких пустот, выполняемую специально или нет, до сих пор пытались осуществлять путем введения в пустоты некоторого вещества, которое остается там и закупоривает пустоты. Если такое вещество не попадает в пустоты, оно может образовывать мостик, накладку или оболочку над пустотами, которые предотвращают нежелательное перемещение текучих сред. Вещества, используемые до сих пор в способах ограничения нежелательного перемещения текучих сред через такие пустоты, включают способные к схватыванию композиции, содержащие воду и гидравлический цемент, каковые способы предусматривают приложение гидравлического давления для проталкивания способной к схватыванию композиции в пустоты. Попав в пустоты и оставаясь там, способная к схватыванию композиция затвердевает.
Работы по ремонтному цементированию также могут быть проведены с целью изоляции части подземных пластов или участков гравийной набивки. Части подземных пластов могут включать проницаемые участки пласта и разрывы (естественные или иные) в пласте и другие участи пласта, через которые возможно нежелательное перемещение текучей среды в ствол скважины или из него. Части гравийной набивки включают те участки гравийной набивки, через которые нужно предотвратить нежелательное перемещение текучей среды в ствол скважины или из него. «Гравийная набивка» - это термин, широко используемый для обозначения некоторого объема зернистых материалов (таких как песок), размещенных в стволе скважины с целью, по меньшей мере, частичного уменьшения перемещения рыхлых твердых частиц пласта в ствол скважины. Хотя все более распространенным становится использование гравийной набивки без фильтра, работы по постановке гравийной набивки, как правило, включают размещение в стволе скважины, возле нужного участка подземного пласта, фильтра гравийной набивки и заполнение окружающего кольцевого пространства между фильтром и стволом скважины зернистыми материалами с таким размером частиц, который позволяет предотвратить и сдержать перенос через гравийную набивку добываемыми флюидами твердых частиц из пласта. Помимо прочего, этот способ может предусматривать герметизацию части гравийной набивки с целью предотвращения нежелательных потоков текучих сред без необходимого удаления гравийной набивки.
Способные к схватыванию композиции также могут быть использованы при бурении ствола скважины в подземном пласте. Например, при бурении ствола скважины в некоторых случаях может оказаться желательным изменить направление ствола скважины. В некоторых случаях способные к схватыванию композиции могут быть использованы для облегчения такого изменения направления, например, при бурении направляющей скважины в размещенной в стволе скважины массе затвердевшего цемента, которую обычно называют «пробкой для начала набора кривизны».
Некоторые пласты могут принуждать буровую коронку двигаться в определенном направлении. Например, в вертикальной скважине это может привести к нежелательному отклонению ствола скважины от вертикали. В наклонно направленной скважине (которую бурят под определенным углом к вертикали), после пробуривания начального участка ствола скважины вертикально, направление, задаваемое пластом, может затруднить продолжение бурения в нужном направлении. В этих и других случаях может быть использован специальный бурильный инструмент для направленного бурения, такой как сочетающий отклоняющий клин, скважинный кривой переводник и буровой станок, объединенный в единый агрегат с электродвигателем, и т.п. В целом, используемый инструмент или инструменты для направленного бурения могут быть ориентированы так, чтобы направляющая скважина шла под нужным углом относительно имеющегося ствола скважины в нужном направлении. Когда направляющая скважина уже пробурена на небольшое расстояние, специальный инструмент или инструменты извлекают, если нужно, после чего может быть возобновлено бурение в новом направлении. Чтобы более надежно гарантировать, что последующее бурение пойдет в направлении направляющей скважины, может оказаться необходимым пробуривать направляющую скважину в пробке для начала набора кривизны, размещенной в стволе скважины. В этих случаях перед бурением направляющей скважины в ствол скважины может быть введена способная к схватыванию композиция, которая, оставленная на время, схватывается, образуя пробку для начала набора кривизны. Направляющая скважина может быть пробурена в пробке для начала набора кривизны, при этом высокая прочность пробки для начала набора кривизны повышает вероятность того, что последующее бурение пойдет в направлении направляющей скважины.
До настоящего времени в некоторых вариантах применения использовались способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости. В контексте настоящего документа термин «способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости» означает способную к схватыванию композицию, которая может оставаться в пригодном для перекачивания насосом текучем состоянии в течение увеличенного периода времени (например, по меньшей мере, около 1 дня). Текучая среда рассматривается как находящаяся в пригодном для перекачивания насосом текучем состоянии, если эта текучая среда обладает вязкостью менее 70 Бк (единица консистенции Бирдена по стандарту Американского Нефтяного Института), измеренной с использованием консистометра FANN Atmospheric Consistometer Model 165 AT (производства FANN Instrument Company, Houston, Техас), при комнатной температуре (например, 87°F (25,5°С)). Как правило, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости содержат цемент, воду и замедлитель схватывания и остаются в пригодном для перекачивания насосом текучем состоянии в течение увеличенного периода времени. Когда это нужно при использовании, способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости должна поддаваться активации, развивая при этом достаточную прочность на сжатие. Например, в способную к схватыванию композицию с увеличенным временем сохранения прокачиваемости может быть добавлен ускоритель схватывания цемента, в результате чего композиция схватывается с образованием затвердевшей массы. Помимо прочего, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости по настоящему изобретению могут быть пригодны для использования применительно к задачам, возникающим при проведении работ в стволе скважины, например, если нужно приготовить способную к схватыванию композицию заранее. В этом случае способную к схватыванию композицию можно, например, хранить некоторое время перед использованием. Кроме того, в этом случае можно приготовить способную к схватыванию композицию в удобном месте и затем транспортировать для использования на рабочей площадке. Следовательно, капитальные затраты, связанные с работами по цементированию, могут быть уменьшены благодаря сокращению потребности в расположенном на площадке громоздком оборудовании для хранения и смешивания.
Способные к схватыванию композиции (и способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости), используемые в настоящее время, обыкновенно содержат портландцемент. На портландцемент, как правило, приходится основная доля стоимости способных к схватыванию композиций. Чтобы уменьшить стоимость таких способных к схватыванию композиций, помимо или вместо портландцемента в способную к схватыванию композицию могут быть включены другие компоненты. Такие компоненты могут содержать зольную пыль, шлакоцемент, глинистый сланец, метакаолин, цемент, состоящий из микрочастиц, и т.п. «Зольная пыль», в том смысле, в котором этот термин используется в настоящем документе, означает остаток от сжигания порошкового или измельченного угля, при котором зольную пыль, уносимую дымовыми газами, можно извлечь, например, путем электростатического осаждения. Шлак, в том смысле, в котором этот термин используется в настоящем документе, означает гранулированный побочный продукт доменной печи, образующийся при производстве литейного чугуна, который, как правило, содержит окисленные примеси, присутствующие в железной руде. Шлакоцемент, в основном, содержит шлак и основание, например, такое как гидроксид натрия, бикарбонат натрия, карбонат натрия или известь, образующие способную к схватыванию композицию, которая, при соединении с водой, может схватываться, превращаясь в затвердевшую массу.
При производстве цемента образуются отходы, обычно именуемые «CKD». «CKD», в том смысле, в котором этот термин используется в настоящем документе, означает частично кальцинированный обжигаемый материал, который при производстве цемента извлекают из потока газа и собирают, например, в пылесборнике. Обычно при производстве цемента образуется большое количество CKD, от которого, как правило, избавляются как от отходов. Удаление отходов CKD может нежелательным образом увеличивать стоимость производства цемента, а также создавать экологические проблемы, связанные с их захоронением. Химический анализ CKD от различных производителей цемента показывает, что ее состав зависит от ряда факторов, включая конкретный обжигаемый материал, эффективность работ по производству цемента и соответствующих систем улавливания пыли. Как правило, CKD может содержать различные оксиды, такие как SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, SO3, Na2O и K2О.
Настоящее изобретение относится к цементировочным работам и, более конкретно, к способным к схватыванию композициям, содержащим воду и CKD, и соответствующим способам их использования.
В одном из вариантов осуществления настоящим изобретением обеспечивается способ цементирования в подземном пласте, включающий: обеспечение способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, содержащей гидравлический цемент, цементную пыль, воду и добавку, замедляющую схватывание, причем способная к схватыванию композиция может сохранять удобное для перекачивания насосом состояние в течение, по меньшей мере, около одного дня; добавление в способную к схватыванию композицию с увеличенным временем сохранения прокачиваемости ускорителя схватывания; введение способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в ствол скважины; предоставление способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости возможности схватиться.
В другом варианте осуществления настоящим изобретением обеспечивается способ цементирования в подземном пласте, включающий: обеспечение способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, содержащей гидравлический цемент, цементную пыль, воду и добавку, замедляющую схватывание; хранение способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости; добавление в способную к схватыванию композицию с увеличенным временем сохранения прокачиваемости ускорителя схватывания; введение способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в ствол скважины; предоставление способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости возможности схватиться.
В еще одном варианте осуществления настоящим изобретением обеспечивается способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, содержащая гидравлический цемент, цементную пыль, воду и добавку, замедляющую схватывание; причем способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости может сохранять удобное для перекачивания насосом состояние в течение, по меньшей мере, около одного дня.
Отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятны специалистам в данной области. Хотя специалисты в данной области могут произвести многочисленные изменения, такие изменения не выходят за пределы существа изобретения.
Настоящее изобретение относится к цементировочным работам и, более конкретно, к способным к схватыванию композициям, содержащим воду и CKD и соответствующим способам их использования. Способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут быть использованы при различных подземных работах, включая первичное цементирование, ремонтное цементирование и бурильные работы.
Пример способных к схватыванию композиций настоящего изобретения
В одном из вариантов осуществления способная к схватыванию композиция настоящего изобретения содержит воду и CKD. В некоторых вариантах осуществления способная к схватыванию композиция настоящего изобретения может быть вспененной, например, содержащей воду, CKD, газ и поверхностно-активное вещество. Вспененную способную к схватыванию композицию можно использовать, например, если нужно, чтобы способная к схватыванию композиция была легкой. Если нужно, в способную к схватыванию композицию настоящего изобретения могут быть введены другие необязательные добавки, включая, помимо прочего, гидравлический цемент, зольную пыль, шлакоцемент, глинистый сланец, цеолит, метакаолин, их сочетания и т.п.
Способные к схватыванию композиции настоящего изобретения должны обладать такой плотностью, которая соответствует конкретному варианту применения, по желанию специалиста в данной области с учетом преимуществ настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут обладать плотностью в диапазоне от, примерно, 8 фунтов на галлон (ppg) до, примерно, 16 ppg (0,952-1,904 кг/л). В вариантах осуществления вспененной композиции вспененные, способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут обладать плотностью в диапазоне от, примерно, 8 ppg до, примерно, 13 ppg (0,952-1,547 кг/л).
Вода, используемая в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения, может включать, например, пресную воду, соленую воду (например, воду, содержащую растворенные в ней одну или более солей), соляной раствор (например, насыщенную соленую воду, получаемую из подземных пластов), морскую воду или их сочетания. В целом, вода может быть взята из любого источника при условии, что она не содержит в избытке соединения, которые могут оказать негативное воздействие на другие компоненты способной к схватыванию композиции. В некоторых вариантах осуществления изобретения вода может быть включена в состав композиции в количестве, которого достаточно для образования пригодной для перекачивания суспензии. В некоторых вариантах осуществления вода может быть включена в состав способных к схватыванию композиций настоящего изобретения в количестве от, примерно, 40% вес. до, примерно, 200% вес. В контексте настоящего документа термин «% вес.», используемый для обозначения доли компонента в способной к схватыванию композиции, означает вес компонента, вводимого в способные к схватыванию композиции настоящего изобретения, относительно веса сухих компонентов способной к схватыванию композиции. Термин «сухие компоненты», как правило, относится к компонентам способной к схватыванию композиции (таким как гидравлический цемент, CKD и т.д.), которые могут быть перемешаны в сухом состоянии до их соединения с водой. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения вода может быть включена в состав композиций в количестве от, примерно, 40% вес. до, примерно, 150% вес.
CKD следует вводить в состав способных к схватыванию композиций в количестве, которого достаточно для обеспечения необходимой прочности на сжатие, плотности и/или уменьшения стоимости. В некоторых вариантах осуществления изобретения CKD может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 1% вес. до, примерно, 100% вес. В некоторых вариантах осуществления изобретения CKD может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 100% вес. В некоторых вариантах осуществления изобретения CKD может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 80% вес. В некоторых вариантах осуществления CKD может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 10% вес. до, примерно, 50% вес.
Способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут, необязательно, содержать гидравлический цемент. В соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы различные гидравлические цементы, включая, помимо прочего, те, которые содержат кальций, алюминий, кремний, кислород, железо и/или серу, которые схватываются и затвердевают в результате реакции с водой. К пригодным гидравлическим цементам относятся, помимо прочего, портландцементы, пуццолановые цементы, гипсоцементы, высокоглиноземистые цементы, шлакоцементы, кремнеземистые цементы и их сочетания. В некоторых вариантах осуществления изобретения гидравлический цемент может содержать портландцемент. В некоторых вариантах осуществления изобретения портландцемент, который пригоден для использования в контексте настоящего изобретения, классифицируется в соответствии с документом Американского Нефтяного Института API Specification for Materials and Testing for Well Cements, API Specification 10, 5-е изд., 1 июля 1990 г., как относящийся к классам цемента А, С, Н и G.
Если гидравлический цемент присутствует, он может быть введен в состав способных к схватыванию композиций в количестве, которого достаточно для обеспечения необходимой прочности на сжатие, плотности и/или уменьшения стоимости. В некоторых вариантах осуществления изобретения гидравлический цемент может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от 0% вес. до, примерно, 99% вес. В некоторых вариантах осуществления гидравлический цемент может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от 0% вес. до, примерно, 95% вес. В некоторых вариантах осуществления гидравлический цемент может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от 20% вес. до, примерно, 95% вес. В некоторых вариантах осуществления гидравлический цемент может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от 50% вес. до, примерно, 90% вес.
В некоторых вариантах осуществления изобретения пригодный для использования пуццолановый цемент содержит зольную пыль. Пригодными являются различные классы зольной пыли, включая зольную пыль, относящуюся в соответствии с документом Американского Нефтяного Института API Specification for Materials and Testing for Well Cements, API Specification 10, 5-е изд., 1 июля 1990 г. к классу С и классу F зольной пыли. Зольная пыль класса С содержит и оксид кремния, и известь, так что при смешивании с водой она схватывается, образуя затвердевшую массу. Зольная пыль класса F, как правило, не содержит достаточного количества извести, поэтому для того, чтобы зольная пыль класса F образовывала с водой способную к схватыванию композицию, необходим дополнительный источник ионов кальция. В некоторых вариантах осуществления изобретения известь может быть смешана с зольной пылью класса F в количестве от, примерно, 0,1% вес. до, примерно, 25% вес. относительно веса зольной пыли. В некоторых случаях известь может представлять собой гидратированную известь. К примерам пригодной зольной пыли относятся, помимо прочего, добавка к цементу «POZMIX® A», серийно выпускаемая компанией Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Оклахома.
Если зольная пыль присутствует, она, как правило, может быть включена в состав способных к схватыванию композиций в количестве, достаточном для обеспечения необходимой прочности на сжатие, плотности и/или уменьшения стоимости. В некоторых вариантах осуществления зольная пыль может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 75% вес. В некоторых вариантах осуществления зольная пыль может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 10% вес. до, примерно, 60% вес.
В некоторых вариантах осуществления изобретения шлакоцемент, который пригоден для использования, может содержать шлак. Шлак, как правило, не содержит достаточного количества основного материала, поэтому для получения способной к схватыванию композиции шлакоцемент может дополнительно содержать основание, которое может вступать в реакцию с водой, схватываясь с образованием затвердевшей массы. К примерам пригодных источников оснований относятся, помимо прочего, гидроксид натрия, бикарбонат натрия, карбонат натрия, известь и их сочетания.
Если шлакоцемент присутствует, он, как правило, может быть включен в состав способных к схватыванию композиций в количестве, достаточном для обеспечения необходимой прочности на сжатие, плотности и/или уменьшения стоимости. В некоторых вариантах осуществления шлакоцемент может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 0% вес. до, примерно, 99% вес. В некоторых вариантах осуществления шлакоцемент может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 75% вес.
В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут дополнительно содержать метакаолин. В целом, метакаолин представляет собой белый пуццолан, который может быть получен путем нагревания каолиновой глины, например, до температуры в диапазоне от, примерно, 600°С до, примерно, 800°С. В некоторых вариантах осуществления метакаолин может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 95% вес. В некоторых вариантах осуществления изобретения метакаолин может присутствовать в количестве от, примерно, 10% вес. до, примерно, 50% вес.
В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут дополнительно содержать глинистый сланец. Помимо всего прочего, глинистый сланец, введенный в состав способных к схватыванию композиций, может вступать в реакцию с избытком извести с образованием подходящего цементирующего материала, например, гидросиликата кальция. Пригодны различные глинистые сланцы, в том числе те, которые содержат кремний, алюминий, кальций и/или магний. Одним из примеров пригодного глинистого сланца является остеклованный сланец. К примерам пригодных остеклованных сланцев относятся, помимо прочего, материалы «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» и «PRESSUR-SEAL® COARSE LCM», серийно выпускаемые компанией TXI Energy Services, Inc., Houston, Техас. Как правило, глинистый сланец может характеризоваться любым распределением частиц по размерам, соответствующим конкретному варианту применения. В некоторых вариантах осуществления изобретения глинистый сланец может характеризоваться распределением частиц по размерам в диапазоне от, примерно, 373 мкм до, примерно, 4750 мкм.
Если глинистый сланец присутствует, он может быть включен в состав способных к схватыванию композиций в количестве, достаточном для обеспечения необходимой прочности на сжатие, плотности и/или уменьшения стоимости. В некоторых вариантах осуществления изобретения глинистый сланец может присутствовать в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 75% вес. В некоторых вариантах осуществления изобретения глинистый сланец может присутствовать в количестве от, примерно, 10% вес. до, примерно, 35% вес. Специалист в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, сможет выявить должное количество глинистого сланца, которое соответствует выбранному варианту применения.
В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут дополнительно содержать цеолит. Цеолиты, в целом, представляют собой пористые алюмосиликатные минералы, которые могут быть как естественного, так и искусственного происхождения. Основой синтетических цеолитов являются структурные ячейки того же типа, что в природных цеолитах. Синтетические цеолиты могут содержать гидраты алюмосиликатов. В контексте настоящего изобретения термин «цеолит» относится ко всем естественным и искусственным формам цеолитов. Более подробно примеры пригодных цеолитов описаны в патентной публикации США № 2007/0056475. Один из примеров пригодных источников цеолитов поставляется компанией С2С Zeolite Corporation of Calgary, Канада.
В некоторых вариантах осуществления цеолит может присутствовать в способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 65% вес. В некоторых вариантах осуществления изобретения цеолит может присутствовать в количестве от, примерно, 10% вес. до, примерно, 40% вес.
В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут дополнительно содержать добавку, замедляющую схватывание. В контексте настоящего документа термин «добавка, замедляющая схватывание» относится к добавке, которая замедляет схватывание способных к схватыванию композиций настоящего изобретения. Примеры пригодных добавок, замедляющих схватывание, включают, помимо прочего, аммоний, щелочные металлы, щелочноземельные металлы, соли металла и сульфоалкилированных лигнинов, оксикарбоновые кислоты, сополимеры, содержащие акриловую кислоту или малеиновую кислоту, и их сочетания. Один из примеров пригодного сульфоалкилированного лигнина содержит сульфометилированный лигнин. Пригодные добавки, замедляющие схватывание, более подробно описаны в патенте США № Re. 31190, содержание которого в полном объеме включается в настоящий документ путем ссылки. Пригодные добавки, замедляющие схватывание, выпускаются серийно компанией Halliburton Energy Services, Inc. под торговыми наименованиями «HR® 4», «HR® 5», «HR® 7», «HR® 12», «HR® 15», «HR® 25», «SCR™ 100» и «SCR™ 500». Как правило, если замедляющую схватывание добавку используют, она может быть введена в состав способных к схватыванию композиций настоящего изобретения в количестве, которого достаточно для обеспечения нужного замедления схватывания. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения замедляющая схватывания добавка может присутствовать в количестве от, примерно, 0,1% вес. до, примерно, 5% вес.
При желании, в состав способных к схватыванию композиций настоящего изобретения могут быть введены другие дополнительные добавки, целесообразные с точки зрения специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения. К примерам таких добавок относятся, помимо прочего, ускорители, добавки для уменьшения веса, добавки для утяжеления, материалы для борьбы с потерей циркуляции, добавки для регулирования фильтрации, диспергирующие добавки и их сочетания. Пригодные примеры таких добавок включают соединения кристаллического оксида кремния, аморфный оксид кремния, соли, волокна, гидрофильные глины, микросферы, пуццолановые добавки, известь, латекс-цемент, тиксотропные добавки, их сочетания и т.п.
Один из примеров способной к схватыванию композиции настоящего изобретения может содержать воду и CKD. По желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, такая способная к схватыванию композиция настоящего изобретения может дополнительно содержать любую из перечисленных выше добавок, равно как и любую из множества других добавок, пригодных для использования при проведении подземных работ.
Другой пример способной к схватыванию композиции настоящего изобретения может содержать воду и CKD, а также добавку, содержащую, по меньшей мере, один компонент из следующей группы: зольная пыль; глинистый сланец; шлакоцемент; метакаолин; их сочетания. По желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, такая способная к схватыванию композиция настоящего изобретения может дополнительно содержать любую из перечисленных выше добавок, равно как и любую из множества других добавок, пригодных для использования при проведении подземных работ.
Как уже упоминалось, в некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут быть вспенены при помощи газа. В некоторых вариантах осуществления вспененные, способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут содержать воду, CKD, газ и поверхностно-активное вещество. Другие пригодные добавки, такие как описанные ранее, также могут быть введены в состав вспененных, способных к схватыванию композиций настоящего изобретения по желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения. Газ, используемый во вспененных, способных к схватыванию композициях настоящего изобретения, может представлять собой любой газ, пригодный для вспенивания способной к схватыванию композиции, включая, помимо прочего, воздух, азот или их сочетание. В целом, этот газ должен присутствовать во вспененных, способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве, которого достаточно для образования необходимой пены. В некоторых вариантах осуществления газ может присутствовать во вспененных, способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве от, примерно, 10% до, примерно, 80% относительно объема композиции.
Если способные к схватыванию композиции настоящего изобретения являются вспененными, они дополнительно содержат поверхностно-активное вещество (ПАВ). В некоторых вариантах осуществления ПАВ содержит пенообразующее и стабилизирующее ПАВ. В контексте настоящего документа термин «композиция пенообразующего и стабилизирующего ПАВ» относится к композиции, которая содержит одно или более ПАВ и, помимо всего прочего, может быть использована для облегчения вспенивания способной к схватыванию композиции, а также может стабилизировать получаемую при этом вспененную, способную к схватыванию композицию. В способных к схватыванию композициях настоящего изобретения может быть использована любая пригодная композиция пенообразующего и стабилизирующего ПАВ. Пригодные композиции пенообразующего и стабилизирующего ПАВ могут включать, помимо прочего: смеси аммонийной соли алкилэфирсульфата, кокоамидопропилбетаинового ПАВ, кокоамидопропилдиметиламинооксидного ПАВ, хлорида натрия и воды; смеси аммонийной соли простого алкилэфирсульфатного ПАВ, кокоаминопропилгидроксисультаинового ПАВ, кокоамидопропилдиметиламинооксидного ПАВ, хлорида натрия и воды; гидролизат кератина; смеси этоксилированного эфирносульфатного ПАВ, алкил- или алкенамидопропилбетаинового ПАВ и алкил- или алкендиметиламинооксидного ПАВ; водные растворы альфа-олефинсульфонатного ПАВ и бетаинового ПАВ; их сочетания. В определенных вариантах осуществления изобретения композиция пенообразующего и стабилизирующего ПАВ содержит смесь аммонийной соли алкилэфирсульфата, кокоамидопропилбетаинового ПАВ, кокоамидопропилдиметиламинооксидного ПАВ, хлорид натрия и воду. Пригодным примером такой смеси является пенообразующая добавка «ZONESEAL® 2000», серийно выпускаемая компанией Halliburton Energy Services, Inc. Пригодные композиции пенообразующего и стабилизирующего ПАВ описаны в патентах США №№ 6797054, 6547871, 6367550, 6063738 и 5897699, содержание которых в полном объеме включается в настоящий документ путем ссылки.
В целом, ПАВ может присутствовать во вспененных, способных к схватыванию композициях настоящего изобретения в количестве, достаточном для обеспечения соответствующей пены. В некоторых вариантах осуществления изобретения ПАВ может присутствовать в количестве от, примерно, 0,8% до, примерно, 5% относительно объема воды.
Пример способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения
В определенных вариантах осуществления настоящим изобретением обеспечиваются способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, которые могут оставаться в пригодном для перекачивания насосом текучем состоянии в течение увеличенного периода времени. Например, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости могут оставаться в пригодном для перекачивания текучем состоянии в течение, по меньшей мере, около 1 дня или дольше (например, по меньшей мере, около 5 дней). Если при использовании необходимо, способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости может быть активирована (например, путем добавления ускорителя схватывания цемента) с целью, тем самым, схватывания с образованием затвердевшей массы. Например, способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости после активации может схватиться так, что будет характеризоваться прочностью на сжатие (определенной в соответствии с процедурой, изложенной в API Specification 10) при 140°F (60°С), по меньшей мере, 100 psi (0,69 МПа) через 72 часа, в качестве альтернативы, по меньшей мере, 500 psi (3,45 МПа). Помимо всего прочего, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения могут быть пригодны для использования в ходе работ, проводимых в стволе скважины, например, когда нужно приготовить цементную композицию заранее. Например, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости могут облегчить приготовление способной к схватыванию композиции в удобном месте с последующей транспортировкой на рабочую площадку для использования при цементировочных работах.
Один из примеров пригодной, способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости содержит гидравлический цемент, CKD, воду и добавку, замедляющую схватывание. Если нужно, но необязательно, в способную к схватыванию композицию с увеличенным временем сохранения прокачиваемости может быть введен суспендирующий агент. Способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения должна обладать плотностью, соответствующей конкретному варианту применения, по желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения. В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения могут обладать плотностью в диапазоне от, примерно, 8 ppg до, примерно, 16 ppg (0,952-1,904 кг/л). Способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости может быть вспенена, например, если нужно, чтобы способная к схватыванию композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости была легкой. В вариантах осуществления вспененной композиции способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости могут быть вспенены до плотности в диапазоне от, примерно, 8 ppg до, примерно, 12 ppg (0,952-1,428 кг/л).
Вода, используемая в способных к схватыванию композициях с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, может включать, например, пресную воду, соленую воду (например, воду, содержащую растворенные в ней одну или более солей), соляной раствор (например, насыщенную соленую воду, получаемую из подземных пластов), морскую воду или их сочетания. В целом, вода может быть взята из любого источника при условии, что она не содержит в избытке соединения, которые могут оказать негативное воздействие на другие компоненты способной к схватыванию композиции. В некоторых вариантах осуществления изобретения вода может быть включена в состав композиции в количестве, которого достаточно для образования пригодной для перекачивания суспензии. В некоторых вариантах осуществления вода может быть включена в состав способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения в количестве от, примерно, 40% вес. до, примерно, 200% вес. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения вода может быть включена в состав композиций в количестве от, примерно, 40% вес. до, примерно, 150% вес.
Варианты осуществления способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, как правило, содержат гидравлический цемент. В соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы различные гидравлические цементы, включая, помимо прочего, те, которые содержат кальций, алюминий, кремний, кислород, железо и/или серу, которые схватываются и затвердевают в результате реакции с водой. К пригодным гидравлическим цементам относятся, помимо прочего, портландцементы, пуццолановые цементы, гипсоцементы, высокоглиноземистые цементы, шлакоцементы, кремнеземистые цементы и их сочетания. В некоторых вариантах осуществления изобретения гидравлический цемент может содержать портландцемент. В некоторых вариантах осуществления изобретения портландцемент, который пригоден для использования в контексте настоящего изобретения, классифицируется в соответствии с документом Американского Нефтяного Института API Specification for Materials and Testing for Well Cements, API Specification 10, 5-е изд., 1 июля 1990 г., как относящийся к классам цемента А, С, Н и G.
Как правило, гидравлический цемент следует вводить в способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве, которого достаточно для обеспечения необходимой прочности на сжатие, плотности и/или уменьшения стоимости. В некоторых вариантах осуществления гидравлический цемент может присутствовать в способных к схватыванию композициях с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения в количестве до, примерно, 99% вес. (например, около 5%, около 10%, около 15%, около 20%, около 25%, около 30%, около 35%, около 40%, около 45%, около 50%, около 60%, около 65%, около 70%, около 80%, около 85%, около 90%, около 95% и т.д.). В некоторых вариантах осуществления изобретения гидравлический цемент может присутствовать в количестве от, примерно, 25% вес. до, примерно, 75% вес. В некоторых вариантах осуществления изобретения гидравлический цемент может присутствовать в количестве от, примерно, 50% вес. до, примерно, 75% вес.
Варианты осуществления способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, как правило, содержат CKD. Вообще, CKD следует включать в состав способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве, достаточном для обеспечения необходимой прочности на сжатие, плотности и/или уменьшения стоимости. В некоторых вариантах осуществления CKD может присутствовать в способных к схватыванию композициях с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения в количестве до, примерно, 99% вес. (например, около 5%, около 10%, около 15%, около 20%, около 25%, около 30%, около 35%, около 40%, около 45%, около 50%, около 60%, около 65%, около 70%, около 80%, около 85%, около 90%, около 95% и т.д.). В некоторых вариантах осуществления изобретения CKD может присутствовать в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 99% вес. В некоторых вариантах осуществления изобретения CKD может присутствовать в количестве от, примерно, 25% вес. до, примерно, 75% вес. В некоторых вариантах осуществления изобретения CKD может присутствовать в количестве от, примерно, 25% вес. до, примерно, 50% вес.
Варианты осуществления способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, как правило, содержат добавку, замедляющую схватывание. Примеры пригодных добавок, замедляющих схватывание, включают, помимо прочего, органические кислоты, лигносульфаты, искусственные замедлители схватывания и их сочетания. Было обнаружено, что определенные добавки, замедляющие схватывание, такие как соединения фосфиновой кислоты, в определенных вариантах применения могут быть нежелательны, так как схватывание способной к схватыванию композиции может быть слишком отсрочено, и такая композиция не будет подвергаться активации и приобретать надлежащую прочность на сжатие. К примерам органических кислот, которые могут быть включены в состав способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, относятся, помимо прочего, винная кислота, глюконовая кислота, карбоновые кислоты (например, лимонная кислота), гидроксикарбоновые кислоты и их сочетания. Одним из примеров пригодной винной кислоты является замедлитель схватывания цемента «HR®-25», поставляемый компанией Halliburton Energy Services, Inc. К примерам лигносульфатов, которые могут быть включены в состав способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, относятся, помимо прочего, сульфометилированный лигнин, лигносульфаты кальция, лигносульфаты натрия и их сочетания. К примерам пригодных лигносульфатов относятся замедлители схватывания цемента «HR®-4», «HR®-5» и «HR®-7», поставляемые компанией Halliburton Energy Services, Inc. К примерам искусственных замедлителей схватывания, которые могут быть включены в состав способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, относятся, помимо прочего, сополимеры акриловой кислоты и акриламидометилпропансульфонатного полимера и сополимеры малеинового ангидрида и акриловой кислоты и акриламидометилпропансульфонатного полимера. К примерам пригодных искусственных замедлителей схватывания относятся замедлители схватывания цемента «SCR™-100» и «SCR™-500», поставляемые компанией Halliburton Energy Services, Inc. Примеры пригодных искусственных замедлителей схватывания описаны в патентах США №№ 4941536, 5049288, 5472051 и 5536311, описание которых включается в настоящий документ путем ссылки.
Добавку, замедляющую схватывание, следует вводить в состав способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения в количестве, достаточном для того, чтобы способная к схватыванию композиция оставалась в пригодном для перекачивания насосом текучем состоянии в течение увеличенного периода времени (например, по меньшей мере, около 1 дня). В определенных вариантах осуществления изобретения добавка, замедляющая схватывание, может быть введена в состав способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 0,1% вес. до, примерно, 5% вес. В определенных вариантах осуществления изобретения добавка, замедляющая схватывание, может быть введена в состав способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 0,1% вес. до, примерно, 1,5% вес. Если добавка, замедляющая схватывание, содержит винную кислоту, винная кислота может присутствовать в способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве, например, от, примерно, 0,2% вес. до, примерно, 0,35% вес. Если добавка, замедляющая схватывание, содержит сульфометилированный лигнин, сульфометилированный лигнин может присутствовать в способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве, например, от, примерно, 0,2% вес. до, примерно, 1% вес. Специалисты в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, смогут определить надлежащую добавку, замедляющую схватывание, и ее количество в соответствии с конкретным вариантом применения.
Как уже упоминалось, по истечении необходимого времени использования, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости могут быть активированы, например, путем добавления ускорителя схватывания цемента. К примерам пригодных ускорителей схватывания цемента относятся, помимо прочего, хлорид кальция, триэтаноламин, силикат натрия, формиат цинка, ацетат кальция и их сочетания. Одним из примеров пригодного силиката натрия является добавка «ECONOLITE™», поставляемая компанией Halliburton Energy Services, Inc. Ускоритель схватывания цемента необходимо вводить в состав способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве, достаточном для активации этой способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости для обеспечения схватывания с образованием затвердевшей массы. В определенных вариантах осуществления изобретения ускоритель схватывания цемента может быть введен в состав способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 0,1% вес. до, примерно, 4% вес.
Варианты осуществления способной к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости могут, необязательно, содержать зольную пыль, шлакоцемент, глинистый сланец, цеолит, метакаолин и их сочетания. Количество этих добавок, которое может быть введено в состав способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, может быть таким же, как описано выше. Другие дополнительные добавки также могут быть введены в состав способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, если специалист в данной области считает это уместным, учитывая эффекты использования настоящего изложения. К примерам таких добавок относятся, помимо прочего, добавки для уменьшения веса, добавки для утяжеления, материалы для борьбы с потерей циркуляции, добавки для регулирования фильтрации, диспергирующие добавки, суспендирующие добавки и их сочетания. Пригодные примеры таких добавок включают соединения кристаллического оксида кремния, аморфный оксид кремния, соли, волокна, гидрофильные глины, микросферы, пуццолановые добавки, известь, латекс-цемент, тиксотропные добавки, их сочетания и т.п.
Примеры осуществления способов настоящего изобретения
Способные к схватыванию композиции, включая способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости настоящего изобретения, могут быть использованы при проведении различных подземных работ, в том числе, помимо прочего, первичного цементирования, ремонтного цементирования и бурильных работ.
Один из примеров способа настоящего изобретения включает обеспечение способной к схватыванию композиции настоящего изобретения, содержащей воду и CKD; размещение способной к схватыванию композиции в стволе скважины. В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут быть вспененными. По желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, способные к схватыванию композиции настоящего изобретения, пригодные для использования в данном способе, могут дополнительно содержать любую из перечисленных выше добавок, а также любую из множества других добавок, пригодных для использования при проведении подземных работ.
Другим примером способа настоящего изобретения является способ цементирования колонны труб (например, обсадной колонны, раздвижной обсадной колонны, хвостовиков и т.д.), расположенной в стволе скважины. Один из примеров такого способа может включать обеспечение способной к схватыванию композиции настоящего изобретения, содержащей воду и CKD; введение способной к схватыванию композиции в кольцевое пространство между колонной труб и стенками ствола скважины; предоставление способной к схватыванию композиции возможности схватиться в этом кольцевом пространстве с образованием затвердевшей массы. Как правило, в большинстве случаев, затвердевшая масса должна фиксировать колонну труб в стволе скважины. В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут быть вспененными. По желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, способные к схватыванию композиции настоящего изобретения, пригодные для использования в данном способе, могут дополнительно содержать любую из перечисленных выше добавок, равно как и любую из множества других добавок, пригодных для использования при проведении подземных работ.
Другим примером способа настоящего изобретения является способ изоляции участка гравийной набивки или части подземных пластов. Один из примеров такого способа может включать обеспечение способной к схватыванию композиции настоящего изобретения, содержащей воду и CKD; введение способной к схватыванию композиции в данный участок гравийной набивки или часть подземного пласта; предоставление способной к схватыванию композиции возможности образовать в этом месте затвердевшую массу. Части подземных пластов могут включать проницаемые участки пласта и разрывы (естественные или иные) в пласте и другие участки пласта, через которые возможно нежелательное перемещение текучей среды в ствол скважины или из него. Части гравийной набивки включают те участки гравийной набивки, через которые нужно предотвратить нежелательное перемещение текучей среды в ствол скважины или из него. Помимо прочего, данный способ позволяет изолировать части гравийной набивки с целью предотвращения нежелательных потоков текучих сред без необходимого удаления гравийной набивки. В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут быть вспененными. По желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, способные к схватыванию композиции настоящего изобретения, пригодные для использования в данном способе, могут дополнительно содержать любую из перечисленных выше добавок, равно как и любую из множества других добавок, пригодных для использования при проведении подземных работ.
Другим примером способа настоящего изобретения является способ заделки пустот, имеющихся в колонне труб (например, обсадной колонне, раздвижной обсадной колонне, хвостовиках и т.д.) или в цементном камне. Как правило, в стволе скважины будет размещена колонна труб, и цементный камень может быть расположен в кольцевом пространстве между колонной труб, находящейся в стволе скважины, и стенкой ствола скважины. Один из примеров такого способа может включать обеспечение способной к схватыванию композиции настоящего изобретения, содержащей воду и CKD; введение способной к схватыванию композиции в пустоты; предоставление способной к схватыванию композиции возможности схватиться с образованием в пустотах затвердевшей массы. В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут быть вспененными. По желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, способные к схватыванию композиции настоящего изобретения, пригодные для использования в данном способе, могут дополнительно содержать любую из перечисленных выше добавок, равно как и любую из множества других добавок, пригодных для использования при проведении подземных работ.
При заделке пустот в колонне труб способы настоящего изобретения, в некоторых вариантах его осуществления, могут дополнительно включать определение местоположения пустот в колонне труб; изоляцию этих пустот путем установления пространства в колонне труб, сообщающегося с этими пустотами; при этом способная к схватыванию композиция может быть введена в данные пустоты из этого пространства. Пустоты могут быть изолированы с использованием любой пригодной методики и/или устройства, включая мостовые пробки, пакеры и т.п. Определение местоположения пустот в колонне труб может быть осуществлено с использованием любой пригодной методики.
При заделке пустот в цементном камне способы настоящего изобретения, в некоторых вариантах его осуществления, могут дополнительно включать определение местоположения пустот в цементном камне; сверление в колонне труб отверстий, пересекающихся с данными пустотами; изоляцию пустот путем установления пространства в колонне труб, сообщающегося с данными пустотами через просверленные отверстия, при этом способную к схватыванию композицию вводят в пустоты через просверленные отверстия. Отверстия могут быть просверлены в колонне труб с использованием любой пригодной методики, например, при помощи скважинного перфоратора. Пустоты могут быть изолированы с использованием любой пригодной методики и/или устройства, включая мостовые пробки, пакеры и т.п.
Другим примером способа настоящего изобретения является способ изменения направления бурения ствола скважины. Один из примеров такого способа может включать обеспечение способной к схватыванию композиции настоящего изобретения, содержащей CKD; введение способной к схватыванию композиции в ствол скважины в том месте, где направление бурения нужно изменить; предоставление способной к схватыванию композиции возможности схватиться с образованием в стволе скважины пробки для начала набора кривизны; бурение отверстия в пробке для начала набора кривизны; бурение ствола скважины через отверстие в пробке для начала набора кривизны. В некоторых вариантах осуществления способные к схватыванию композиции настоящего изобретения могут быть вспененными. По желанию специалиста в данной области, учитывая эффекты использования настоящего изложения, способные к схватыванию композиции настоящего изобретения, пригодные для использования в данном способе, могут дополнительно содержать любую из перечисленных выше добавок, равно как и любую из множества других добавок, пригодных для использования при проведении подземных работ.
Как правило, бурение необходимо продолжать в направлении отверстия, пробуренного через пробку для начала набора кривизны. Ствол скважины и отверстие в пробке для начала набора кривизны могут быть пробурены с использованием любой пригодной методики, включая роторный метод бурения, ударно-канатное бурение и т.п. В некоторых вариантах осуществления изобретения один или более инструментов для наклонно-направленного бурения могут быть расположены рядом с пробкой для начала набора кривизны. К пригодным инструментам для наклонно-направленного бурения относятся, помимо прочего, ударно-канатный инструмент, скважинный кривой переводник и буровой станок, объединенный в единый агрегат с электродвигателем, и т.п. В таком случае инструменты для наклонно-направленного бурения могут быть использованы для бурения отверстия в пробке для начала набора кривизны так, чтобы отверстие располагалось в нужном направлении. По желанию, инструмент для наклонно-направленного бурения может быть извлечен из ствола скважины после пробуривания отверстия в пробке для начала набора кривизны.
Для облегчения понимания настоящего изобретения приведены следующие примеры определенных аспектов некоторых вариантов его осуществления. Эти примеры никоим образом не следует понимать как ограничивающие или определяющие объем изобретения.
Пример 1
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 48-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60° С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиции образцов содержали воду, CKD класса А и портландцемент класса А.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 1 | ||||
| Испытание на сжатие невспененных композиций: цемент класса А и CKD класса А | ||||
| Образец | Плотность, ppg/кг/л | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | 48-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №1 | 14/1,67 | 0 | 100 | 228/1,570 |
| №2 | 15,15/1,80 | 25 | 75 | 701/4,830 |
| №3 | 14,84/1,76 | 50 | 50 | 1,189/8,192 |
| №4 | 15,62/1,86 | 75 | 25 | 3,360/23,150 |
| №5 | 15,6/1,85 | 100 | 0 | 2,350/16,191 |
Пример 2
Композиции образцов №6 и 7 приготовили при комнатной температуре и подвергли испытанию на определение времени сохранения прокачиваемости и определение показателя фильтрации при 140°F (60°С) и 240°F (115°С), соответственно, в соответствии с документом API Specification 10.
Композиция образца №6 содержала воду, портландцемент класса А (50% вес.), CKD класса А (50% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23» (0,75% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-5» (0,25% вес.). Таким образом, в композиции образца №6 весовое отношение цемент/CKD составило, примерно, 50:50. Этот образец обладал плотностью 14,84 ppg (1,76 кг/л). Добавка «HALAD® 23» представляет собой добавку для регулирования фильтрации на основе целлюлозы, серийно выпускаемую компанией Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Оклахома. Замедлитель «HR®-5» представляет собой лигносульфонатный замедлитель схватывания, серийно выпускаемый компанией Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Оклахома.
Композиция образца №7 содержала воду, портландцемент класса А (50% вес.), CKD класса А (50% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 413» (0,75% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-12» (0,35% вес.). Таким образом, в композиции образца №7 весовое отношение цемент/CKD составило 50:50. Этот образец обладал плотностью 14,84 ppg (1,76 кг/л). Добавка «HALAD® 413» представляет собой добавку для регулирования фильтрации на основе привитого сополимера, серийно выпускаемую компанией Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Оклахома. Замедлитель «HR®-12» представляет собой замедлитель схватывания, состоящий из смеси лигносульфоната и гидроксикарбоновой кислоты, серийно выпускаемый компанией Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Оклахома.
Результаты испытаний на определение показателя фильтрации и определение времени сохранения прокачиваемости представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 2 | ||||
| Испытания на определение времени сохранения прокачиваемости и определение показателя фильтрации невспененных композиций: цемент класса А и CKD класса А | ||||
| Образец | Весовое отношение цемент/CKD | Температура испытания, °F/°С | Время сохранения прокачиваемости до 70 Бк, час:мин | Показатель фильтрации API через 30 мин, мл |
| №6 | 50:50 | 140/60 | 6:06 | 147 |
| №7 | 50:50 | 240/115 | 2:20 | 220 |
Пример 3
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 48-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиции образцов содержали воду, CKD класса Н и портландцемент класса Н.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 3 Испытание на сжатие невспененных композиций: цемент класса Н и CKD класса Н |
||||
| Образец | Плотность, ppg/кг/л | Портландцемент класса Н, % вес. | CKD класса Н, % вес. | 48-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №8 | 15,23/1,81 | 0 | 100 | 74,9/0,516 |
| №9 | 15,4/1,83 | 25 | 75 | 544/3,817 |
| №10 | 16/1,90 | 50 | 50 | 1,745/12,023 |
| №11 | 16,4/1,95 | 75 | 25 | 3,250/22,392 |
| №12 | 16,4/1,95 | 100 | 0 | 1,931/13,305 |
Пример 4
Композиции образцов №13 и 14 приготовили при комнатной температуре и подвергли испытанию на определение времени сохранения прокачиваемости и определение показателя фильтрации при 140°F (60°С) и 240°F (115°С), соответственно, в соответствии с документом API Specification 10.
Композиция образца №13 содержала воду, портландцемент класса Н (50% вес.), CKD класса Н (50% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23» (0,75% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-5» (0,25% вес.). Таким образом, в композиции образца №13 весовое отношение цемент/CKD составило, примерно, 50:50. Этот образец обладал плотностью 16 ppg (1,90 кг/л).
Композиция образца №14 содержала воду, портландцемент класса НА (50% вес.), CKD класса Н (50% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 413» (0,75% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-12» (0,3% вес.). Таким образом, в композиции образца №14 весовое отношение цемент/CKD составило, примерно, 50:50. Этот образец обладал плотностью 16 ppg (1,90 кг/л).
Результаты испытаний на определение показателя фильтрации и определение времени сохранения прокачиваемости представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 4 Испытания на определение времени сохранения прокачиваемости и определение показателя фильтрации невспененных композиций: цемент класса Н и CKD класса Н |
||||
| Образец | Весовое отношение цемент/CKD | Температура испытания, °F/°С | Время сохранения прокачиваемости до 70 Бк, час:мин | Показатель фильтрации API через 30 мин, мл |
| №13 | 50:50 | 140/60 | 5:04 | 58 |
| №14 | 50:50 | 240/115 | 1:09 | 220 |
Пример 5
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 48-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиции образцов содержали воду, CKD класса G и портландцемент класса G.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 5 Испытание на сжатие невспененных композиций: цемент класса G и CKD класса G |
||||
| Образец | Плотность, ppg/кг/л | Портландцемент класса G, % вес. | CKD класса G, % вес. | 48-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №15 | 14,46/1,72 | 0 | 100 | 371/2,556 |
| №16 | 14,47/1,72 | 25 | 75 | 601/4,141 |
| №17 | 14,49/1,72 | 50 | 50 | 1,100/7,579 |
| №18 | 14,46/1,72 | 75 | 25 | 3,160/21,772 |
| №19 | 14,46/1,72 | 100 | 0 | 3,880/26,733 |
Пример 6
Композиции образцов №20 и 21 приготовили при комнатной температуре и подвергли испытанию на определение времени сохранения прокачиваемости и определение показателя фильтрации при 140°F (60°С) и 240°F (115°С), соответственно, в соответствии с документом API Specification 10.
Композиция образца №20 содержала воду, портландцемент класса G (50% вес.), CKD класса G (50% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23» (0,75% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-5» (0,25% вес.). Таким образом, в композиции образца №20 весовое отношение цемент/CKD составило, примерно, 50:50. Этот образец обладал плотностью 15,23 ppg (1,81 кг/л).
Композиция образца №21 содержала воду, портландцемент класса G (50% вес.), CKD класса G (50% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 413» (0,75% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-12» (0,3% вес.). Таким образом, в композиции образца №21 весовое отношение цемент/CKD составило, примерно, 50:50. Этот образец обладал плотностью 15,23 ppg (1,81 кг/л).
Результаты испытаний на определение показателя фильтрации и определение времени сохранения прокачиваемости представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 6 Испытания на определение времени сохранения прокачиваемости и определение показателя фильтрации невспененных композиций: цемент класса G и CKD класса G |
||||
| Образец | Весовое отношение цемент/CKD | Температура испытания, °F/°С | Время сохранения прокачиваемости до 70 Бк, час:мин | Показатель фильтрации API через 30 мин, мл |
| №20 | 50:50 | 140/60 | 3:19 | 132 |
| №21 | 50:50 | 240/115 | 1:24 | 152 |
Пример 7
Ряд образцов вспененных композиций приготовили в соответствии со следующей процедурой. Для каждого образца приготовили основную композицию, которая содержала воду, портландцемент класса А и CKD класса А. Количество CKD и портландцемента изменяли, как показано в приведенной ниже таблице. Затем в каждую основную композицию добавили пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем каждую основную композицию вспенили до плотности, примерно, 12 ppg (1,43 кг/л). После приготовления полученные образцы вспененных композиций подвергли 72-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 7 Испытание на сжатие вспененных композиций: цемент класса А и CKD класса А |
|||||
| Образец | Плотность основной композиции, ppg/кг/л | Плотность вспененной композиции, ppg/кг/л | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | 72-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №22 | 14,34/1,71 | 12/1,43 | 0 | 100 | 167,6/1,155 |
| №23 | 14,15/1,68 | 12/1,43 | 25 | 75 | 701/4,830 |
| №24 | 15,03/1,79 | 12/1,43 | 50 | 50 | 1,253/8,633 |
| №25 | 15,62/1,86 | 12/1,43 | 75 | 25 | 1,322/9,108 |
| №26 | 15,65/1,86 | 12/1,43 | 100 | 0 | 1,814/12,498 |
Пример 8
Ряд образцов вспененных композиций приготовили в соответствии со следующей процедурой. Для каждого образца приготовили основную композицию, которая содержала воду, портландцемент класса Н и CKD класса Н. Количество CKD и портландцемента изменяли, как показано в приведенной ниже таблице. Затем в каждую основную композицию добавили пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем каждую основную композицию вспенили до плотности, примерно, 12 ppg (1,43 кг/л). После приготовления полученные образцы вспененных композиций подвергли 72-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 8 Испытание на сжатие вспененных композиций: цемент класса Н и CKD класса Н |
|||||
| Образец | Плотность основной композиции, ppg/кг/л | Плотность вспененной композиции, ppg/кг/л | Портландцемент класса Н, % вес. | CKD класса Н, % вес. | 72-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №27 | 15,07/1,79 | 12/1,43 | 0 | 100 | 27,2/0,187 |
| №28 | 15,4/1,83 | 12/1,43 | 25 | 75 | 285/1,963 |
| №29 | 16/1,90 | 12/1,43 | 50 | 50 | 845/5,822 |
| №30 | 16,4/1,95 | 12/1,43 | 75 | 25 | 1,458/10,046 |
| №31 | 16,57/1,97 | 12/1,43 | 100 | 0 | 1,509/10,397 |
Пример 9
Ряд образцов вспененных композиций приготовили в соответствии со следующей процедурой. Для каждого образца приготовили основную композицию, которая содержала воду, портландцемент класса G и CKD класса G. Количество CKD и портландцемента изменяли, как показано в приведенной ниже таблице. Затем в каждую основную композицию добавили пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем каждую основную композицию вспенили до плотности, примерно, 12 ppg (1,43 кг/л). После приготовления полученные образцы вспененных композиций подвергли 72-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 9 Испытание на сжатие вспененных композиций: цемент класса G и CKD класса G |
|||||
| Образец | Плотность основной композиции, ppg/кг/л | Плотность вспененной композиции, ppg/кг/л | Портландцемент класса G, % вес. | CKD класса G, % вес. | 72-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №32 | 14,32/1,70 | 12/1,43 | 0 | 100 | 181/1,247 |
| №33 | 14,61/1,74 | 12/1,43 | 25 | 75 | 462/3,183 |
| №34 | 15/1,78 | 12/1,43 | 50 | 50 | 729/5,023 |
| №35 | 15,43/1,84 | 12/1,43 | 75 | 25 | 1,196/8,240 |
| №36 | 15,91/1,89 | 12/1,43 | 100 | 0 | 1,598/11,010 |
Пример 10
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 24-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10. В каждый образец добавили достаточно воды, чтобы обеспечить плотность, примерно, 14,2 ppg (1,69 кг/л).
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 10 Испытание на сжатие невспененных композиций: цемент класса А, CKD класса А, глинистый сланец, зольная пыль и известь |
||||||
| Образец | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | Добавка POZMIZ® A, % вес | Гидратированная известь, % вес. | 24-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №37 | 26 | 0 | 0 | 61 | 13 | 1,024/7,055 |
| №38 | 19,5 | 6,5 | 0 | 61 | 13 | 766/5,278 |
| №39 | 20,7 | 5,3 | 0 | 61 | 13 | 825/5,684 |
| №40 | 23,3 | 2,7 | 0 | 61 | 13 | 796/5,484 |
| №41 | 19,4 | 3,3 | 3,3 | 61 | 13 | 717/4,940 |
| №42 | 20,7 | 2,65 | 2,65 | 61 | 13 | 708/4,878 |
| №43 | 23,3 | 1,35 | 1,35 | 61 | 13 | 404/2,783 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 11
Приготовили ряд образцов композиций и подвергли их испытанию на определение времени сохранения прокачиваемости при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Композиция образца №44 содержала воду, портландцемент класса А (26% вес.), добавку к цементу «POZMIX® A» (61% вес.), гидратированную известь (13% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23» (0,6% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-5» (0,1% вес.). Этот образец обладал плотностью 14,2 ppg (1,69 кг/л).
Композиция образца №45 содержала воду, портландцемент класса А (19,5% вес.), CKD класса А (6,5% вес.), добавку к цементу «POZMIX® A» (61% вес.), гидратированную известь (13% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23» (0,6% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-5» (0,1% вес.). Этот образец обладал плотностью 14,2 ppg (1,69 кг/л). Остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM».
Композиция образца №46 содержала воду, портландцемент класса А (19,5% вес.), CKD класса А (3,25% вес.), остеклованный глинистый сланец (3,25% вес.), добавку к цементу «POZMIX® A» (61% вес.), гидратированную известь (13% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23» (0,6% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-5» (0,1% вес.). Этот образец обладал плотностью 14,2 ppg (1,69 кг/л). Остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM».
Результаты испытаний на определение показателя фильтрации и определение времени сохранения прокачиваемости представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 11 Испытания на определение времени сохранения прокачиваемости невспененных композиций: цемент класса А, CKD класса А, глинистый сланец, зольная пыль и известь |
||||||
| Образец | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | Добавка POZMIZ® A, % вес | Гидратированная известь, % вес. | Время сохранения прокачиваемости до 70 Бк при 140°F (60°С), час:мин |
| №44 | 26 | 0 | 0 | 61 | 13 | 2:57 |
| №45 | 19,5 | 6,5 | 0 | 61 | 13 | 2:20 |
| №46 | 19,5 | 2,25 | 2,25 | 61 | 13 | 3:12 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 12
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 24-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10. В каждый образец добавили достаточно воды, чтобы обеспечить плотность, примерно, 14,2 ppg (1,69 кг/л).
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 12 Испытание на сжатие невспененных композиций: цемент класса Н, CKD класса Н, глинистый сланец, зольная пыль и известь |
||||||
| Образец | Портландцемент класса Н, % вес. | CKD класса Н, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | Добавка POZMIZ® A, % вес | Гидратированная известь, % вес. | 24-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №47 | 26 | 0 | 0 | 61 | 13 | 704/4,850 |
| №48 | 19,5 | 6,5 | 0 | 61 | 13 | 576/3,969 |
| №49 | 20,7 | 5,3 | 0 | 61 | 13 | 592/4,078 |
| №50 | 23,3 | 2,7 | 0 | 61 | 13 | 627/4,320 |
| №51 | 19,4 | 3,3 | 3,3 | 61 | 13 | 626/4,313 |
| №52 | 20,7 | 2,65 | 2,65 | 61 | 13 | 619/4,265 |
| №53 | 23,3 | 1,35 | 1,35 | 61 | 13 | 594/4,092 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 13
Приготовили образец композиции №54 и подвергли его испытанию на определение показателя фильтрации при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиция образца №54 содержала воду, портландцемент класса Н (19,5% вес.), CKD класса Н (3,3% вес.), остеклованный глинистый сланец (3,3% вес.), добавку к цементу «POZMIX® A» (61% вес.), гидратированную известь (13% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23» (0,6% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-5» (0,1% вес.). Этот образец обладал плотностью 14,2 ppg (1,69 кг/л). Таким образом, весовое отношение портландцемент/CKD в образце композиции №54 составило 75:25. Остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM».
Результаты испытаний на определение показателя фильтрации представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 13 Испытание на определение показателя фильтрации невспененных композиций: цемент класса Н, CKD класса Н, глинистый сланец, зольная пыль и известь |
||||||
| Образец | Портландцемент класса Н, % вес. | CKD класса Н, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | Добавка POZMIZ® A, % вес | Гидратированная известь, % вес. | Показатель фильтрации API через 30 мин при 140°F (60°С), мл |
| №54 | 19,5 | 3,3 | 3,3 | 61 | 13 | 117 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 14
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 24-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10. В каждый образец добавили достаточно воды, чтобы обеспечить плотность, примерно, 14,2 ppg (1,69 кг/л).
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 14 Испытание на сжатие невспененных композиций: цемент класса G, CKD класса G, глинистый сланец, зольная пыль и известь |
||||||
| Образец | Портландцемент класса G, % вес. | CKD класса G, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | Добавка POZMIZ® A, % вес | Гидратированная известь, % вес. | 24-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №55 | 26 | 0 | 0 | 61 | 13 | 491/3,383 |
| №56 | 19,5 | 6,5 | 0 | 61 | 13 | 526/3,624 |
| №57 | 20,7 | 5,3 | 0 | 61 | 13 | 474/3,266 |
| №58 | 23,3 | 2,7 | 0 | 61 | 13 | 462/3,183 |
| №59 | 19,4 | 3,3 | 3,3 | 61 | 13 | 523/3,603 |
| №60 | 20,7 | 2,65 | 2,65 | 61 | 13 | 563/3,879 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Таким образом, примеры 10-14 указывают на то, что способные к схватыванию композиции, содержащие портландцемент, CKD, зольную пыль, гидратированную известь и, необязательно, остеклованный глинистый сланец, могут обладать приемлемыми для некоторого конкретного варианта применения прочностью на сжатие, временем сохранения прокачиваемости и/или показателем фильтрации.
Пример 15
Ряд образцов вспененных композиций приготовили в соответствии со следующей процедурой. Для каждого образца приготовили основную композицию, которая содержала воду, портландцемент класса А, CKD класса А, остеклованный глинистый сланец, добавку к цементу «POZMIX® A» (61% вес.) и гидратированную известь (13% вес.). Этот образец обладал плотностью 14,2 ppg (1,69 кг/л). Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM». Количество CKD, портландцемента и остеклованного глинистого сланца изменяли, как показано в приведенной ниже таблице. Затем в каждую основную композицию добавили пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем каждую основную композицию вспенили до плотности, примерно, 12 ppg (1,43 кг/л). После приготовления полученные образцы вспененных композиций подвергли 10-дневным испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 15 Испытание на сжатие вспененных композиций: цемент класса А, CKD класса А, глинистый сланец, зольная пыль и известь |
||||||
| Образец | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | Добавка POZMIZ® A, % вес | Гидратированная известь, % вес. | 10-дневное испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №61 | 26 | 0 | 0 | 61 | 13 | 1,153/7,944 |
| №62 | 19,5 | 6,5 | 0 | 61 | 13 | 1,151/7,930 |
| №63 | 20,7 | 5,3 | 0 | 61 | 13 | 1,093/7,531 |
| №64 | 23,3 | 2,7 | 0 | 61 | 13 | 950/6,545 |
| №65 | 19,4 | 3,3 | 3,3 | 61 | 13 | 1,161/7,999 |
| №66 | 20,7 | 2,65 | 2,65 | 61 | 13 | 1,009/6,952 |
| №67 | 23,3 | 1,35 | 1,35 | 61 | 13 | 1,231/8,481 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 16
Ряд образцов вспененных композиций приготовили в соответствии со следующей процедурой. Для каждого образца приготовили основную композицию, которая содержала воду, портландцемент класса А, CKD класса А, остеклованный глинистый сланец, добавку к цементу «POZMIX® A» (61% вес.) и гидратированную известь (13% вес.). Этот образец обладал плотностью 14,2 ppg (1,69 кг/л). Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM». Количество CKD, портландцемента и остеклованного глинистого сланца изменяли, как показано в приведенной ниже таблице. Затем в каждую основную композицию добавили пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем каждую основную композицию вспенили до плотности, примерно, 12 ppg (1,43 кг/л). После приготовления полученные образцы вспененных композиций подвергли 72-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 16 Испытание на сжатие вспененных композиций: цемент класса А, CKD класса А, глинистый сланец, зольная пыль и известь |
||||||
| Образец | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | Добавка POZMIZ® A, % вес | Гидратированная известь, % вес. | 72-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №68 | 26 | 0 | 0 | 61 | 13 | 1,057/7,283 |
| №69 | 19,5 | 6,5 | 0 | 61 | 13 | 969/6,676 |
| №70 | 20,7 | 5,3 | 0 | 61 | 13 | 984/6,780 |
| №71 | 19,4 | 3,3 | 3,3 | 61 | 13 | 921/6,346 |
| №72 | 20,7 | 2,65 | 2,65 | 61 | 13 | 811/5,588 |
| №73 | 23,3 | 1,35 | 1,35 | 61 | 13 | 969/6,676 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 17
Вспененную композицию №74 приготовили в соответствии со следующей процедурой. Сначала приготовили основную композицию, которая содержала воду, портландцемент класса G (19,5% вес.), CKD класса G (6,5% вес.), добавку к цементу «POZMIX® A» (61% вес.) и гидратированную известь (13% вес.). Эта основная композиция обладала плотностью 14,2 ppg (1,69 кг/л). Затем в основную композицию добавили пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем основную композицию вспенили до плотности, примерно, 12 ppg (1,43 кг/л). После приготовления полученный образец вспененной композиции подвергли 72-часовому испытанию прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Результаты испытания на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 17 Испытание на сжатие вспененной композиции: цемент класса G, CKD класса G, зольная пыль и известь |
|||||
| Образец | Портландцемент класса G, % вес. | CKD класса G, % вес. | Добавка POZMIZ® A, % вес | Гидратированная известь, % вес. | 72-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №74 | 19,5 | 6,5 | 61 | 13 | 777/5,353 |
Таким образом, примеры 15-17 указывают на то, что вспененные, способные к схватыванию композиции, содержащие портландцемент, CKD, зольную пыль, гидратированную известь и, необязательно, остеклованный глинистый сланец, могут обладать приемлемой для некоторого конкретного варианта применения прочностью на сжатие.
Пример 18
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 24-часовым испытаниям прочности на сжатие при 180°F (82°С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиции образцов содержали воду, CKD класса А, портландцемент класса А, цеолит остеклованный глинистый сланец и гидратированную известь. Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM». Количество каждого из компонентов изменяли, как показано в приведенной ниже таблице.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 18 Испытание на сжатие невспененных композиций: цемент класса А, CKD класса А, глинистый сланец, зольная пыль и известь |
|||||||
| Образец | Плотность, ppg/кг/л | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | Цеолит, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. |
Гидратированная известь, % вес. | 24-часовое испытание на сжатие при 180°F (82°С), psi/МПа |
| №75 | 13,3/1,58 | 50 | 25 | 25 | 0 | 0 | 1,915/13,194 |
| №76 | 12,75/1,52 | 50 | 25 | 12,5 | 12,5 | 0 | 2,190/15,089 |
| №77 | 11,6/1,38 | 0 | 75 | 10 | 25 | 0 | 31,6/0,218 |
| №78 | 12,8/1,52 | 25 | 50 | 23,5 | 0 | 0 | 875/6,029 |
| №79 | 12,5/1,49 | 25 | 50 | 12,5 | 12,5 | 0 | 923/6,359 |
| №80 | 11,5/1,37 | 0 | 70 | 10 | 15 | 5 | 116,4/0,802 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 19
Вспененную композицию №81 приготовили в соответствии со следующей процедурой. Сначала приготовили основную композицию, которая содержала воду, портландцемент класса А, CKD класса А и цеолит. Эта основная композиция обладала плотностью 14,2 ppg (1,69 кг/л). Затем в основную композицию добавили пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем основную композицию вспенили до плотности, примерно, 12 ppg (1,43 кг/л). После приготовления полученный образец вспененной композиции подвергли 72-часовому испытанию прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Результаты испытания на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 19 Испытание на сжатие вспененной композиции: цемент класса А, CKD класса А и цеолит |
||||||
| Образец | Плотность основной композиции,ppg/кг/л | Плотность вспененной композиции, ppg/кг/л | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | Цеолит, % вес. | 72-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №81 | 13,35/1,59 | 12/1,43 | 50 | 25 | 25 | 972/6,697 |
Пример 20
Образец композиции №82 приготовили при комнатной температуре и подвергли 24-часовым испытаниям прочности на сжатие при 180°F (82°С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиция №82 содержала воду, портландцемент класса Н, CKD класса Н, цеолит и остеклованный глинистый сланец. Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM».
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 20 Испытание на сжатие невспененной композиции: цемент класса Н, CKD класса Н, цеолит и глинистый сланец |
||||||
| Образец | Плотность, ppg/кг/л | Портландцемент класса Н, % вес. | CKD класса Н, % вес. | Цеолит, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | 24-часовое испытание на сжатие при 180°F (82°С), psi/МПа |
| №82 | 15,2/1,81 | 50 | 25 | 12,5 | 12,5 | 2,280/15,213 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 21
Композицию №83 приготовили при комнатной температуре и подвергли испытанию на определение времени сохранения прокачиваемости и определение показателя фильтрации при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиция №83 содержала портландцемент класса А (50% вес.), CKD класса А (25% вес.), цеолит (12,5% вес.), остеклованный глинистый сланец (12,5% вес.), добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23» (0,75% вес.) и замедлитель схватывания «HR®-5» (0,5% вес.). Этот образец обладал плотностью 12,75 ppg (1,52 кг/л). Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM».
Результаты испытаний на определение показателя фильтрации и определение времени сохранения прокачиваемости представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 21 Испытания на определение времени сохранения прокачиваемости и определение показателя фильтрации невспененных композиций: цемент класса А, CKD класса А, цеолит и глинистый сланец |
||||||
| Образец | Портландцемент класса А, % вес. | CKD класса А, % вес. | Цеолит, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | Время сохранения прокачиваемости до 70 Бк при 140°F (60°С), час:мин | Показатель фильтрации API через 30 мин, мл |
| №83 | 50 | 25 | 12,5 | 12,5 | 8:54 | 196 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Таким образом, примеры 18-21 указывают на то, что вспененные и невспененные, способные к схватыванию композиции, содержащие портландцемент, CKD, цеолит и, необязательно, остеклованный глинистый сланец, могут обладать приемлемой для некоторого конкретного варианта применения прочностью на сжатие.
Пример 22
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 24-часовым испытаниям прочности на сжатие при 190°F (88°С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиции образцов содержали воду, шлакоцемент, CKD класса Н, портландцемент класса Н, карбонат натрия и гидратированную известь. Шлакоцемент содержал карбонат натрия в количестве 6% вес. Количества компонентов изменяли, как показано в приводимой ниже таблице.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 22 Испытание на сжатие невспененной композиции: цемент класса Н, CKD класса Н, шлакоцемент и известь |
||||||
| Образец | Плотность, ppg/кг/л | Портландцемент класса Н, % вес. | CKD класса Н, % вес. | Шлакоцемент, % вес. | Гидратированная известь, % вес. | 24-часовое испытание на сжатие при 190°F (88°С), psi/МПа |
| №84 | 13,2/1,57 | 0 | 50 | 45 | 5 | 123,6/0,851 |
| №85 | 13,6/1,62 | 0 | 50 | 50 | 0 | 170,3/1,173 |
| №86 | 14/1,67 | 30 | 50 | 20 | 0 | 183,2/1,262 |
| №87 | 15/1,78 | 30 | 20 | 50 | 0 | 563/3,879 |
Пример 23
Ряд образцов вспененных, способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 72-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10. Для каждого образца приготовили основную композицию, которая содержала воду, шлакоцемент, CKD класса Н, портландцемент класса Н и гидратированную известь. Количество каждого компонента изменяли, как показано в приводимой ниже таблице. Шлакоцемент содержал карбонат натрия в количестве 6% вес. Затем в каждую основную композицию добавили пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем каждую основную композицию вспенили до плотности, примерно, 11 ppg (1,31 кг/л). После приготовления полученные образцы вспененных композиций подвергли 72-часовым испытаниям прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с документом API Specification 10.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 23 Испытание на сжатие вспененной композиции: цемент класса Н, CKD класса Н, шлакоцемент и известь |
|||||||
| Образец | Плотность основной композиции, ppg/кг/л | Плотность вспененной композиции, ppg/кг/л | Портландцемент класса Н, % вес. | CKD класса Н, % вес. | Шлакоцемент, % вес. | Гидратированная известь, % вес. | 72-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа |
| №88 | 13,63/1,62 | 11/1,31 | 0 | 50 | 45 | 5 | 148,9/1,026 |
| №89 | 13,68/1,63 | 11/1,31 | 0 | 50 | 50 | 0 | 161,1/1,110 |
| №90 | 14,07/1,67 | 11/1,31 | 30 | 50 | 20 | 0 | 125/0,861 |
Таким образом, примеры 22-23 указывают на то, что вспененные и невспененные способные к схватыванию композиции, содержащие CKD, шлакоцемент, необязательно, гидравлический цемент и, необязательно, гидратированную известь, могут обладать приемлемой для некоторого конкретного варианта применения прочностью на сжатие.
Пример 24
Ряд образцов способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 24-часовым испытаниям прочности на сжатие при 180°F (82°С) в соответствии с документом API Specification 10. Композиции образцов содержали воду, портландцемент, CKD, метакаолин и остеклованный глинистый сланец. Количества компонентов изменяли, как показано в приводимой ниже таблице. Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM». В этой серии испытаний использовали портландцемент класса А, за исключением образца №93, в котором использовали портландцемент класса Н.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 24 Испытание на сжатие: цемент, CKD, метакаолин и глинистый сланец |
||||||
| Образец | Плотность, ppg/кг/л | Портландцемент, % вес. | CKD, % вес. | Метакаолин, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | 24-часовое испытание на сжатие при 180°F (82°С), psi/МПа |
| №91 | 12,75/1,52 | 50 | 25 | 12,5 | 12,5 | 1,560/10,748 |
| №92 | 13,5/1,61 | 50 | 25 | 25 | 0 | 1,082/7,455 |
| №93 | 13/1,55 | 25 | 50 | 12,5 | 12,5 | 1,410/9,715 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Пример 25
Ряд образцов вспененных, способных к схватыванию композиций приготовили при комнатной температуре и подвергли 72-часовым испытаниям прочности на сжатие при 180°F (82°С) в соответствии с документом API Specification 10. Для каждого образца приготовили основную композицию, которая содержала воду, портландцемент, CKD, метакаолин и остеклованный глинистый сланец. Количество каждого из компонентов изменяли, как показано в приводимой ниже таблице. Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM». В этой серии испытаний использовали портландцемент класса А, за исключением образца №96, в котором использовали портландцемент класса Н. Затем в каждую основную композицию ввели пенообразующую добавку «ZONESEAL® 2000» в количестве 2% относительно объема воды. Затем каждую основную композицию вспенили до плотности, указанной в приводимой ниже таблице.
Результаты испытаний на сжатие представлены в таблице, приведенной ниже.
| Таблица 25 Испытание на сжатие вспененной композиции: цемент класса Н, CKD класса Н, шлакоцемент и известь |
|||||||
| Образец | Плотность основной композиции, ppg/кг/л | Плотность вспененной композиции, ppg/кг/л | Портландцемент, % вес. | CKD, % вес. | Метакаолин, % вес. | Остеклованный сланец1, % вес. | 72-часовое испытание на сжатие при 180°F (82°С), psi/МПа |
| №94 | 12,75/1,52 | 9,85/1,17 | 50 | 25 | 12,5 | 12,5 | 651/4,485 |
| №95 | 13,5/1,61 | 9,84/1,17 | 50 | 25 | 25 | 0 | 512/3,528 |
| №96 | 13/1,55 | 9,57/1,14 | 25 | 50 | 12,5 | 12,5 | 559/3,851 |
| 1 Использованный остеклованный глинистый сланец представлял собой материал «PRESSUR-SEAL® FINE LCM» |
Таким образом, примеры 24-25 указывают на то, что вспененные и невспененные, способные к схватыванию композиции, содержащие гидравлический цемент, CKD, метакаолин и, необязательно, остеклованный глинистый сланец, могут обладать приемлемой для некоторого конкретного варианта применения прочностью на сжатие.
Пример 26
Ряд образцов способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости приготовили при комнатной температуре и подвергли испытаниям на текучесть, определение времени сохранения прокачиваемости и прочности на сжатие. Приготовленные в данном примере образцы композиций обладали плотностью 14 ppg (1,67 кг/л) и содержали портландцемент класса А по API в количестве от 25% до 75% относительно веса цемента, CKD класса А по API в количестве от 25% до 75% относительно веса цемента, добавку для снижения фильтрации в количестве 1% относительно веса цемента и замедлитель схватывания. В контексте этих испытаний термин «относительно веса цемента» означает количество компонента относительно общего веса цемента и CKD в композиции данного образца. Добавка для снижения фильтрации, введенная в состав каждого образца, представляла собой добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23». Тип и количество добавки, замедляющей схватывание, в каждом образце указаны в приведенной ниже таблице.
При проведении испытаний на текучесть приготовили способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости и при комнатной температуре (например, около 78°F (25°С)) поместили их в герметичные пластиковые контейнеры. Ежедневно в течение до 7 дней за способными к схватыванию композициями с увеличенным временем сохранения прокачиваемости наблюдали, определяя наличие текучести. Определение наличия текучести композиций включало встряхивание пластикового контейнера и определение путем наблюдения, является ли композиция текучей. В этой серии испытаний оценку того, находится ли композиция в текучем состоянии, проводили на основе визуальных наблюдений, то есть, является ли содержимое пластикового контейнера текучим при его встряхивании. Результаты испытаний на текучесть представлены в приведенной ниже таблице.
При проведении испытаний на определение времени сохранения прокачиваемости и прочности на сжатие способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости соединяли с различными ускорителями схватывания цемента, перемешивали в гомогенизаторе Уоринга и приводили в нужное состояние при температурах испытания в атмосферном консистометре. После выдерживания в течение 20 минут проводили испытание способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости на определение времени сохранения прокачиваемости до 70 Бк и 72-часовые испытания прочности на сжатие при 140°F (60°С) в соответствии с методиками, изложенными в документе API Specification 10. Результаты испытаний на определение времени сохранения прокачиваемости и прочности на сжатие представлены в приведенной ниже таблице.
| Таблица 26 Испытания на текучесть, определение времени сохранения прокачиваемости и прочности на сжатие: способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости |
|||||||||||
| Образец | Портландцемент, % bwc | CKD, % bwc | Добавка для снижения фильтрации1, % bwc | Добавка, замедляющая схватывание | Ускоритель схватывания цемента | Текучее состояние | Время сохранения прокачиваемости, час:мин | 72-часовое испытание на сжатие при 140°F (60°С), psi/МПа | |||
| Аминотриметиленфосфоновая кислота2, галл/мешок | Винная кислота3, % bwc | Сульфометилированный лигнин4, % bwc | Жидкий силикат натрия5, % bwc | CaCl2, % bwc | |||||||
| №97 | 25 | 75 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 0,5 | н/о6 | 17:00+ | н/о |
| №98 | 25 | 75 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 1 | н/о | 20:00+ | н/о |
| №99 | 25 | 75 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 4 | н/о | 0:11 | н/о |
| №100 | 25 | 75 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 2 | н/о | 21:00+ | н/о |
| №101 | 25 | 75 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 3 | н/о | 21:00+ | н/о |
| №102 | 25 | 75 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 3,5 | н/о | 31:01 | н/о |
| №103 | 50 | 50 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 2 | н/о | 22:00+ | н/о |
| №104 | 50 | 50 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 3 | н/о | 20:00 | н/о |
| №105 | 50 | 50 | 1 | -- | -- | -- | -- | 4 | н/о | 1:32 | н/о |
| №106 | 50 | 50 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 4 | н/о | 13:52 | н/о |
| №107 | 75 | 25 | 1 | 0,098/0,37 | -- | -- | -- | 4 | н/о | 31:48 | н/о |
| №108 | 25 | 75 | 1 | -- | 0,5 | -- | -- | 2 | н/о | 22:00+ | н/о |
| №109 | 25 | 75 | 1 | -- | 0,5 | -- | -- | 4 | н/о | 48:00+ | н/о |
| №110 | 50 | 50 | 1 | -- | 0,25 | -- | -- | 4 | 7 дн.+ | 13:26 | 635/4,375 |
| №111 | 50 | 50 | 1 | -- | 0,5 | -- | -- | 4 | н/о | 47:00+ | н/о |
| №112 | 50 | 50 | 1 | -- | 0,25 | -- | 2 | -- | н/о | н/о7 | н/о |
| №113 | 50 | 50 | 1 | -- | 0,25 | -- | 1,5 | -- | н/о | н/о8 | н/о |
| №114 | 50 | 50 | 1 | -- | 0,25 | -- | 1 | -- | 7 дн.+ | 3:09 | 1,549/10,672 |
| №115 | 50 | 50 | 1 | -- | -- | 1 | -- | 4 | 5 дн. | 5:24 | 1,200/8,268 |
| №116 | 50 | 50 | 1 | -- | -- | 1,5 | -- | 4 | 6 дн. | 7:55 | 1,085/7,475 |
| №117 | 75 | 25 | 1 | -- | 0,25 | -- | -- | 4 | 6 дн. | 9:58 | 956/6,587 |
| №118 | 25 | 75 | 1 | -- | 0,25 | -- | -- | 4 | 7 дн. | 19:44 | 195,6/1,348 |
|
1 Добавка для снижения фильтрации «HALAD® 23» 2 Серия добавок «DEQUEST® 2000», размерность галлонов на мешок, переведено в л/мешок 3 Замедлитель схватывания цемента «HR®-25» 4 Замедлитель схватывания цемента «HR®-5» 5 Добавка «ECONOLITE™» 6 Поскольку композиции, демонстрирующие ненадлежащее время сохранения прокачиваемости, неприемлемы, текучесть и прочность на сжатие для них не определяли 7 Образец № 112 не поддавался смешиванию, поэтому время сохранения прокачиваемости, текучесть и прочность на сжатие для него не определяли 8 Образец № 113 был слишком густым, поэтому время сохранения прокачиваемости, текучесть и прочность на сжатие для него не определяли |
Таким образом, пример 26 показывает, что способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, замедлителем схватывания в которых является триметиленфосфоновая кислота, а ускорителем - хлорид кальция, обладают неприемлемым временем сохранения прокачиваемости. Кроме того, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, в которых замедлителем схватывания являются сульфометилированные лигнины в различных концентрациях, могут оставаться текучими в течение, по меньшей мере, 5 дней, и при введении ускорителя - хлорида кальция - обладают приемлемым временем сохранения прокачиваемости. Кроме того, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, замедлителем схватывания в которых является винная кислота в количестве, примерно, 0,25% bwc, могут сохранять текучесть в течение, по меньшей мере, 7 дней и при введении ускорителя - 4% bwc хлорида кальция - могут обладать приемлемым временем сохранения прокачиваемости и схватываться до, по меньшей мере, 195 psi (1,34 МПа) через 72 часа. Кроме того, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, замедлителем схватывания в которых является винная кислота в количестве, примерно, 0,25% bwc, могут сохранять текучесть в течение, по меньшей мере, 7 дней и при введении ускорителя - 1% bwc силиката натрия - могут обладать приемлемым временем сохранения прокачиваемости. Напротив, способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, замедлителем схватывания в которых является винная кислота в количестве, примерно, 0,5% bwc, а ускорителем - различные количества хлорида кальция, обладают неприемлемым временем сохранения прокачиваемости.
Пример 27
Ряд образцов способных к схватыванию композиций с увеличенным временем сохранения прокачиваемости приготовили при комнатной температуре и подвергли испытаниям на определение показателя фильтрации и реологических свойств. Приготовленные в данном примере образцы композиций обладали плотностью 14 ppg (1,67 кг/л) и содержали портландцемент класса А по API в количестве от 25% до 75% bwc, CKD класса А по API в количестве от 25% до 75% bwc, добавку для снижения фильтрации в количестве 1% bwc и различные количества замедлителя схватывания и различные количества ускорителя схватывания цемента. В контексте этих испытаний термин «относительно веса цемента» (или «bwc») означает количество компонента относительно общего веса цемента и CKD в композиции данного образца. Добавка для снижения фильтрации, введенная в состав каждого образца, представляла собой добавку для снижения фильтрации «HALAD® 23». Способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости перемешивали в гомогенизаторе Уоринга и доводили до температуры испытания в атмосферном консистометре. После этого реологические свойства этих композиций определяли в соответствии с методикой, изложенной в документе API Specification 10. Кроме того, также проводили испытания этих композиций на определение показателя фильтрации в соответствии с методикой, изложенной в документе API Specification 10.
| Таблица 27 Испытания на определение реологических свойств и показателя фильтрации: способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости |
|||||||||
| Образец | Портландцемент, % bwc | CKD, % bwc | Добавка для снижения фильтрации1, % bwc | Добавка, замедляющая схватывание | Хлорид кальция, % bwc | Температура, °F/°С | Показатель фильтрации, см3/30 мин | Реология 300-200-100-60-30-6-3-600 | |
| Аминотриметиленфосфоновая кислота2, галл/мешок | Винная кислота3, % bwc | ||||||||
| №119 | 25 | 75 | 1 | 0,098/0,37 | -- | 0,5 | 80/27 | н/о | 157-115-68-48-30-15-13-267 |
| 140/60 | 96 | 135-84-49-33-21-9-7-178 | |||||||
| №120 | 50 | 50 | 1 | 0,098/0,37 | -- | 0,5 | 80/27 | н/о | 126-90-52-35-21-11-9-212 |
| 140/60 | 100 | 100-64-36-24-14-4-3-142 | |||||||
| №121 | 75 | 25 | 1 | 0,098/0,37 | -- | 0,5 | 80/27 | н/о | 91-63-35-23-13-4-3-151 |
| 140/60 | 42 | 50-32-17-11-6-1-0-79 | |||||||
| №122 | 25 | 75 | 1 | -- | 0,25 | 4 | 80/27 | н/о | 145-103-60-42-28-17-16-223 |
| 140/60 | 200 | 110-79-47-33-22-11-10-164 | |||||||
| №123 | 50 | 50 | 1 | -- | 0,25 | 4 | 80/27 | н/о | 109-78-46-33-22-14-14-176 |
| 140/60 | 233 | 120-86-56-42-32-22-21-175 | |||||||
| №124 | 75 | 25 | 1 | -- | 0,25 | 4 | 80/27 | н/о | 69-50-30-20-13-6-6-123 |
| 140/60 | 232 | 91-66-44-34-26-19-18-128 | |||||||
|
1 Добавка для снижения фильтрации «HALAD® 23» 2 Серия добавок «DEQUEST® 2000», размерность галлонов на мешок, переведено в л/мешок 3 Замедлитель схватывания цемента «HR®-25» |
Таким образом, пример 27 показывает, что способные к схватыванию композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости могут обладать пригодными для определенного варианта применения реологическими свойствами и показателем фильтрации.
Следовательно, настоящее изобретение соответствует достижению поставленных, а также неотъемлемых целей и преимуществ. Описанные выше конкретные варианты его осуществления являются лишь иллюстрацией, поскольку настоящее изобретение может быть модифицировано и реализовано различными, но эквивалентными путями, очевидными специалистам в данной области, извлекающим пользу из данного описания. Кроме того, не подразумевается наличия каких-либо ограничений в деталях раскрываемых в данном документе конструкций или образцов, помимо описанных в приводимой далее формуле изобретения. Следовательно, очевидно, что описанные выше конкретные пояснительные варианты осуществления изобретения могут быть изменены или модифицированы, и все такие варианты рассматриваются как не выходящие за пределы существа и объема изобретения. Все описанные выше числовые значения и диапазоны могут изменяться на любую величину (например, 1 процент, 2 процента, 5 процентов или иногда от 10 до 20 процентов). Во всех случаях, когда раскрывается числовой диапазон, R, с нижним пределом, RL, и верхним пределом, RU, любое число, находящееся в пределах этого диапазона, конкретно указано. В частности, следующие числовые значения в пределах диапазона являются особым образом указанными: R=RL+к*(RU-RL), где к представляет собой переменную величину в диапазоне от 1 процента до 100 процентов с шагом в 1 процент, то есть к представляет собой 1 процент, 2 процента, 3 процента, 4 процента, 5 процентов, …, 50 процентов, 51 процент, 52 процента, …, 95 процентов, 96 процентов, 97 процентов, 98 процентов, 99 процентов, 100 процентов. Кроме того, любой числовой диапазон, заданный при помощи двух чисел R, как указано выше, также конкретно указано. Кроме того, неопределенные артикли «а» или «an» (в тексте на английском языке) в контексте формулы изобретения означают один или более чем один элемент, который ими вводится. Кроме того, термины в формуле изобретения имеют их очевидное, обычное значение, если иное ясно и четко не указано патентообладателем.
1. Схватываемая композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, содержащая:
гидравлический цемент,
цементную пыль,
воду,
добавку, замедляющую схватывание, и
ускоритель схватывания цемента;
при этом схватываемая композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости свободна от микросфер и сохраняет удобное для перекачивания насосом текучее состояние в течение, по меньшей мере, около одного дня; при этом ускоритель схватывания цемента присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 0,1 до примерно 4 вес.%, причем ускоритель схватывания цемента содержит по меньшей мере две добавки, выбранные из группы, в которую входят хлорид кальция, формиат цинка и ацетат кальция.
2. Композиция по п. 1, в которой схватываемая композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости сохраняет удобное для перекачивания насосом текучее состояние в течение, по меньшей мере, около 5 дней.
3. Композиция по п. 1, в которой схватываемая композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости схватывается в стволе скважины, после чего характеризуется прочностью на сжатие при 72-часовых испытаниях, по меньшей мере, 345 кПа (50 psi).
4. Композиция по п. 1, в которой схватываемая композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости схватывается, после чего характеризуется прочностью на сжатие при 72-часовых испытаниях при 60°С (140°F), по меньшей мере, 690 кПа (100 psi).
5. Композиция по п. 1, в которой гидравлический цемент присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 25 вес.% до, примерно, 74,5 вес.%, при этом цементная пыль присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 25 вес.% до, примерно, 74,5 вес.%.
6. Композиция по п. 1, в которой схватываемая композиция с увеличенным временем сохранения прокачиваемости содержит, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из группы, в которую входят зольная пыль, шлакоцемент, глинистый сланец, цеолит и метакаолин.
7. Композиция по п. 1, в которой добавка для замедления схватывания включает, по меньшей мере, одну добавку для замедления схватывания, выбранную из группы, в которую входят органическая кислота, лигносульфат и искусственный замедлитель схватывания.
8. Композиция по п. 1, в которой добавка для замедления схватывания включает винную кислоту.
9. Композиция по п. 1, в которой добавка для замедления схватывания включает сульфометилированный лигнин.
10. Композиция по п. 1, в которой гидравлический цемент присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 25 вес.% до, примерно, 74,5 вес.%; цементная пыль присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 25 вес.% до, примерно, 74,5 вес.%; добавка для замедления схватывания присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 0,2 вес.% до, примерно, 0,35 вес.%; и ускоритель схватывания цемента присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от, примерно, 0,3 вес.% до, примерно, 0,4 вес.%.
