[发明专利]包括在未反应水泥中的注水泥组分

说明书

技术领域

本发明广泛地涉及固井。更具体地，本发明涉及一种具有适应特性的注水泥组分。

背景技术

油气井中的水泥放在已钻地层与钢套管之间的环形间隙内。所述水泥的主要作用是防止已钻地层之间的任何流体连通，以提供长期油层隔离。在井的寿命期间和在其废弃之后必须完成油层隔离。各种流体生产层的隔离是重要的，因为所述隔离防止来自不同层的流体互相污染，井通过所述各种流体生产层。例如，水泥防止地层流体进入地下水位并污染饮用水，或者防止水代替油或气体通过进入井内。

当不受到化学侵蚀时，油层隔离的损失可以或者是由于水泥本身的机械失效，或者是由于套筒与水泥脱胶，或者由于水泥与地层脱胶。两种机构都产生一种用于任何流体的高电导性通路。

已有许多提议解决水泥环随着时间损坏的问题。一种方法是将水泥环设计成考虑在所述水泥环的寿命中可能受到的物理应力。US6296057中描述了这种方法。进行以下套管注水泥的井眼的数学模拟，以便量化变形机构和井底内产生的污染量。此模拟确定必须防止完整性损失的水泥的特性。已经开发了其中弹性参数值满足长期机械寿命的水泥系统已经被发展，其中弹性参数值满足长期机械寿命。

提高水泥对物理应力的阻抗的另一种方法涉及材料添加纤维或类带材料以增加水泥基体的韧性。US6458198描述了将非晶体金属纤维添加到水泥浆以提高所述水泥浆的强度和对冲击损坏的抵抗。EP1129047和WO00/37387描述了将柔性材料(橡胶或聚合物)添加到水泥以使水泥环具有挠度。WO01/70646和WO03/068708描述了一种注水泥组分，所述注水泥组分被配制成当设定时较少受到温度对水泥的影响。损坏可能是由于由构造运动引起的物理应力、温度变化、气压变化或各种原因。虽然两种方法增加水泥基体对物理应力的抵抗，但是上述方法没有一个可以解决一旦水泥环实际上已经失效并且在更大程度或较小程度上变得可渗透这样的问题。

许多提议已经进行设计用于在建筑业中使用的自修复凝结土。US5575841，US5660624，US5989334，US6261360和US6527849和在Cement and Concrete Research 30(2000)第1969-1977页中Dry，C.M.的“Three designs for the internal release of release of sealants，adhesives，andwaterproofing chemicals into concrete to reduce to reduce permeability”中描述了这些。由于在放置期间对可泵送水泥的需求，这些中没有一个可直接适用于固井作业。

更近一些的专利WO04/101951和WO04/101952描述了具有自修复特性的与地层流体接触的注水泥组分，这种注水泥组分可以通过来自地层的烃流体液体或气体或水流体进行自修补。

例如，在专利WO04101951中，自修复水泥系统包括水泥、水和至少一种添加剂，所述添加剂在凝固水泥结构失效的情况下起作用和/或膨胀以与来自储层的油和气接触，从而在失效带内提供一种物理障碍。还披露了聚合物颗粒或其它化学产品的使用，该聚合物颗粒或其它化学产品能够在油中膨胀，以便在凝固之后修改油田水泥的特性并得到适应的水泥环(cement sheath)。使用聚合颗粒修改凝固水泥的机械性能是已知的。自修复效果与柔性相一致。这些添加剂具有在诸如微环隙的物理失效或损坏的情况下使水泥进行自修复的作用。自修复特性通过自身与流体接触而产生，如果并且在油层隔离损失开始的情况下，潜在的修补机构因此被激活。

另一个示例是专利WO04/101952，在所述专利中，自修复水泥系统包括水泥、水和至少一种添加剂，所述添加剂在凝固水泥结构失效的情况下与来自储层或地层的水接触而膨胀，从而在失效带内提供一种物理障碍。也披露了超吸收剂聚合物(SAP)的颗粒或其它化学产品的使用，超吸收剂聚合物(SAP)的颗粒或其它化学产品能够在水泥浆的水中膨胀，以便在凝固之后修改油田水泥的特性并得到适应的水泥环。已经识别了几种SAP，诸如聚丙烯酰胺和修改的交联聚(甲基)丙烯酸酯。

目的是通过具有自修复特性的密封材料提供长期油层隔离。本发明的目的是提供另一种类型的自修补和/或自修复注水泥组分。

发明内容