Композиция, схватываемая с увеличенным временем сохранения прокачиваемости

Композиция, схватываемая с увеличенным временем сохранения прокачиваемости

Реферат

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 настоящег