Цементные композиции с отсроченным схватыванием, содержащие пемзу, и соответствующие способы

Цементные композиции с отсроченным схватыванием, содержащие пемзу, и соответствующие способы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка представляет собой частичное продолжение заявки на патент США №13/417001 под названием "Set-Delayed Cement Compositions Comprising Pumice and Associated Methods", поданной 9 марта 2012 года, описание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Цементные композиции могут быть использованы в различных подземных операциях. Например, при строительстве подземной скважины колонна труб (например, обсадная колонна, хвостовик, расширяемые трубные элементы и т.д.) могут быть опущены в ствол скважины и зацементированы на месте. Процесс цементирования колонны труб на месте обычно называют «первичным цементированием». В обычном способе первичного цементирования цементная композиция может быть закачана в затрубное пространство между стенками ствола скважины и внешней поверхностью колонны труб, расположенной в нем. Цементная композиция может схватываться в затрубном пространстве, образуя кольцевую оболочку из затвердевшего, по существу непроницаемого цемента (т.е. цементную оболочку), которая может поддерживать и удерживать на месте колонну труб в стволе скважины, и может прикреплять внешнюю поверхность колонны труб к подземному пласту. Помимо прочего, цементная оболочка, окружающая колонну труб, препятствует миграции флюидов в затрубное пространство и защищает колонну труб от коррозии. Цементные композиции также могут быть использованы в способах ремонтного цементирования, например, для герметизации трещин или отверстий в колоннах труб или цементных оболочках, для герметизации высокопроницаемых зон или трещин пласта, для установки цементных пробок и т.п.

[0003] В операциях подземного цементирования используют множество различных цементных композиций. В некоторых случаях используют цементные композиции с отсроченным схватыванием. Цементные композиции с отсроченным схватыванием характеризуются тем, что они остаются в жидком состоянии, пригодном для перекачивания насосом, в течение продолжительного периода времени (например, от по меньшей мере одного дня до по меньшей мере 2 недель или более). При необходимости применения, цементные композиции с отсроченным схватыванием должны быть способны к активации с последующим развитием требуемой прочности на сжатие. Например, активатор схватывания цемента может быть добавлен в цементную композицию с отсроченным схватыванием, в результате его композиция схватывается в затвердевшую массу. Помимо прочего, цементная композиция с отсроченным схватыванием может быть пригодна для применения в таких внутрискважинных применениях, в которых, например, необходимо получить цементную композицию заранее. Это может обеспечивать возможность хранения цементной композиции до применения. Кроме того, это может обеспечивать, например, возможность получения цементной композиции в удобном месте с последующей транспортировкой на рабочую площадку. Соответственно, капитальные затраты могут быть снижены благодаря уменьшению потребности в бестарном хранении на площадке и смесительном оборудовании. Это может быть особенно пригодно для шельфовых операций цементирования, где пространство на борту для установки емкостей может быть ограничено.

[0004] Помимо цементирования, составы для обработки приствольной зоны используют также в двух других подземных операциях, а именно при бурении и вытеснении флюидов. Для бурения необходимо применять буровой раствор или так называемый буровой шлам. Буровые растворы могут быть использованы для поддержания гидростатического давления в стволе скважины, предотвращения повреждения пласта, суспендирования выбуренной породы и транспортирования выбуренной породы на поверхность. Буровые растворы могут быть на водной или масляной основе. Типичные буровые растворы на водной основе могут состоять только из воды или из смеси воды и различных типов глины. В буровых растворах на масляной основе в качестве основы обычно используют нефтепродукт.

[0005] При вытеснении флюидов используют одну или более жидкостей для вытеснения другой жидкости из ствола скважины. Как правило, это может быть сделано для предотвращения загрязнения одной жидкости другой жидкостью или загрязнения одной жидкости компонентами породы. Вытесняющая жидкость, известная также как продавочная жидкость, может представлять собой жидкости на водной основе. В большинстве случаев продавочные жидкости могут быть использованы для отделения бурового раствора от цементной композиции во время операции цементирования. Поскольку продавочную жидкость используют для разделения двух других жидкостей, таких как буровой раствор и цементная композиция, то продавочная жидкость должна быть совместима с обоими составами для обработки приствольной зоны.

[0006] Переход с одного состава для обработки приствольной зоны на другой при выполнении подземной операции может быть затратным по времени и ресурсам. Для неоднотипных жидкостей могут быть необходимы отдельные резервуары для хранения, дополнительная рабочая сила и дополнительное оборудование. Помимо увеличенных эксплуатационных расходов, применение неоднотипных жидкостей может создавать дополнительные проблемы на рабочей площадке, такие как более высокая нагрузка на окружающую среду, несовместимость жидкостей и невозможность повторного использования жидкостей и материалов после завершения соответствующей части операции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Указанные чертежи иллюстрируют некоторые аспекты некоторых вариантов реализации способа согласно настоящему изобретению, и их не следует использовать для ограничения или определения границ объема указанного способа.

[0008] На фиг. 1 изображена система для бурения ствола скважины с применением цементной композиции с отсроченным схватыванием в качестве бурового раствора, в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

[0009] На фиг. 2А изображено наземное оборудование, которое может быть использовано для укладки схватывающейся композиции в ствол скважины в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0010] На фиг. 2В изображена укладка схватывающейся композиции в затрубное пространство ствола скважины в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к операциям подземного цементирования и, более конкретно, в некоторых вариантах реализации к цементным композициям с отсроченным схватыванием и способам применения цементных композиций с отсроченным схватыванием в подземных пластах.

[0012] Варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут в общем случае содержать воду, пемзу, гашеную известь и замедлитель схватывания. Необязательно, цементные композиции с отсроченным схватыванием могут дополнительно содержать диспергатор. Преимущественно, варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут оставаться в жидком состоянии, пригодном для перекачивания насосом, в течение продолжительного периода времени. Например, цементные композиции с отсроченным схватыванием могут оставаться в жидком состоянии, пригодном для перекачивания насосом, в течение по меньшей мере около 1 дня или более. Преимущественно, после активации цементные композиции с отсроченным схватыванием могут развивать требуемую прочность на сжатие. Цементные композиции с отсроченным схватыванием могут быть пригодны для многих операций подземного цементирования, включая применение в подземных пластах, имеющих статические забойные температуры в диапазоне от около 37,7°С (100°F) до около 232,2°С (450°F) или даже выше. В некоторых вариантах реализации изобретения цементная композиция с отсроченным схватыванием может быть использована в подземных пластах, имеющих относительно низкие статические забойные температуры, например, температуры менее около 93,3°С (200°F).

[0013] Вода, используемая в различных вариантах реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием, может быть из любого источника, при условии, что она не содержит избытка соединений, которые могут неблагоприятно влиять на другие компоненты цементных композиций с отсроченным схватыванием. Например, цементная композиция с отсроченным схватыванием может содержать пресную воду или соленую воду. Соленая вода в общем случае может содержать одну или более солей, растворенных в ней, и может быть насыщенной или ненасыщенной, в зависимости от конкретного применения. Для применения в различных вариантах реализации может быть пригодна морская вода или рассолы. Кроме того, вода может присутствовать в количестве, достаточном для получения поддающейся насосной перекачке суспензии. В некоторых вариантах реализации изобретения вода может присутствовать в цементных композициях с отсроченным схватыванием в количестве в диапазоне от около 33% до около 200% по массе пемзы. В некоторых вариантах реализации изобретения вода может присутствовать в цементных композициях с отсроченным схватыванием в количестве в диапазоне от около 35% до около 70% по массе пемзы. Специалисты в данной области техники при прочтении данного описания могут определить подходящее количество воды для выбранного применения.

[0014] Варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут содержать пемзу. В общем случае, пемза представляет собой вулканическую породу, которая может проявлять цементирующие свойства в том смысле, что она способна схватываться и затвердевать в присутствии гашеной извести и воды. Пемза также может быть, например, размолотой. В общем случае, пемза может иметь любое распределение частиц по размерам, в соответствии с конкретным применением. В некоторых вариантах реализации изобретения пемза может иметь средний размер частиц в диапазоне от около 1 мкм до около 200 мкм. Средний размер частиц соответствует значениям d50, измеренным анализаторами размера частиц, такими как произведенные компанией Malvern Instruments, Вустершир, Великобритания. В конкретных вариантах реализации изобретения пемза может иметь средний размер частиц в диапазоне от около 1 мкм до около 200 мкм, от около 5 мкм до около 100 мкм или от около 10 мкм до около 50 мкм. В одном конкретном варианте реализации изобретения пемза может иметь средний размер частиц менее около 15 мкм. Примером подходящей пемзы может служить легкий заполнитель DS-325 производства компании Hess Pumice Products, Inc., Малад, штат Айдахо, имеющий размер частиц менее около 15 мкм. Следует учитывать, что использование частиц слишком маленьких размеров может создавать проблемы со смешиваемостью, тогда как частицы слишком больших размеров трудно эффективно суспендировать в композициях. Специалисты в данной области техники при прочтении данного описания могут выбрать пемзу с размером частиц, подходящим для выбранного применения.

[0015] Варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут содержать гашеную известь. В данном документе термин "гашеная известь" обозначает гидроксид кальция. Гашеная известь может быть введена в различные варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием, например, для получения гидросмеси с пемзой. Например, гашеная известь может быть включена в массовом отношении пемзы к гашеной извести от около 10:1 до около 1:1 или от 3:1 до около 5:1. Если гашеная известь присутствует, она может быть включена в цементные композиции с отсроченным схватыванием в количестве, например, в диапазоне от около 10% до около 100% по массе пемзы. В некоторых вариантах реализации изобретения гашеная известь может присутствовать в количестве в диапазоне между любыми и/или включая значения около 10%, около 20%, около 40%, около 60%, около 80% или около 100% по массе пемзы. В некоторых вариантах реализации изобретения цементирующие компоненты, присутствующие в цементной композиции с отсроченным схватыванием, могут состоять по существу из пемзы и гашеной извести. Например, цементирующие компоненты могут содержать, главным образом, пемзу и гашеную известь без каких-либо дополнительных компонентов (например, портландцемента, золы-уноса, шлакового цемента), которые гидравлически схватываются в присутствии воды. При помощи данного описания специалисты в данной области техники могут определить подходящее количество используемой гашеной извести для выбранного применения.

[0016] Варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут содержать замедлитель схватывания цемента. Для применения в различных вариантах реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут быть использованы многочисленные замедлители схватывания цемента. Например, замедлитель схватывания может содержать фосфоновую кислоту, производные фосфоновой кислоты, лигносульфонаты, соли, органические кислоты, карбоксиметилированную гидроксиэтилцеллюлозу, синтетические со- или терполимеры, содержащие сульфонатные и карбоксильные группы, боратные соединения, их производные или их смеси. Примеры подходящих замедлителей схватывания включают, помимо прочих, производные фосфоновой кислоты, поставляемые компанией Halliburton Energy Services, Хьюстон, штат Техас, под торговой маркой замедлителя схватывания цемента Micro Matrix^®. В общем случае, замедлитель схватывания цемента может присутствовать в цементной композиции с отсроченным схватыванием в количестве, достаточном для отсрочки схватывания на требуемое время. В некоторых вариантах реализации изобретения замедлитель схватывания цемента может присутствовать в цементных композициях с отсроченным схватыванием в количестве в диапазоне от около 0,01% до около 10% по массе пемзы. В конкретных вариантах реализации изобретения замедлитель схватывания цемента может присутствовать в количестве в диапазоне между любыми и/или включая значения около 0,01%, около 0,1%, около 1%, около 2%, около 4%, около 6%, около 8% или около 10% по массе пемзы. При помощи данного описания специалисты в данной области техники могут определить подходящее количество используемого замедлителя схватывания цемента для выбранного применения.

[0017] Как описано выше, варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут необязательно содержать диспергатор. Примеры подходящих диспергаторов включают, без ограничения, диспергаторы на основе сульфонированного формальдегида и поликарбоксилированные эфирные диспергаторы. Пример диспергатора на основе сульфонированного формальдегида, который может быть использован, представляет собой сульфонированный конденсат ацетона с формальдегидом, поставляемый компанией Halliburton Energy Services, Хьюстон, штат Техас, как диспергатор CFR™-3. Один из примеров поликарбоксилированного эфирного диспергатора, который может быть использован, представляет собой диспергатор Liquiment^® 514L производства компании BASF Corporation, Хьюстон, штат Техас, который содержит 36 масс. % поликарбоксилированного эфира в воде. Хотя в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения могут быть использованы различные диспергаторы, поликарбоксилированные эфирные диспергаторы могут быть особенно подходящими для применения в некоторых вариантах реализации. Не ограничиваясь теорией, полагают, что поликарбоксилированные эфирные диспергаторы могут синергетически взаимодействовать с другими компонентами цементной композиции с отсроченным схватыванием. Например, полагают, что поликарбоксилированные эфирные диспергаторы могут взаимодействовать с некоторыми замедлителями схватывания цемента (например, производными фосфоновой кислоты), что приводит к образованию геля, который суспендирует пемзу и гашеную известь в композиции в течение продолжительного периода времени.

[0018] В некоторых вариантах реализации изобретения диспергатор может быть введен в цементные композиции с отсроченным схватыванием в количестве в диапазоне от около 0,01% до около 5% по массе пемзы. В конкретных вариантах реализации диспергатор может присутствовать в количестве в диапазоне между любыми и/или включая значения около 0,01%, около 0,1%, около 0,5%, около 1%, около 2%, около 3%, около 4% или около 5% по массе пемзы. При помощи данного описания специалисты в данной области техники могут определить подходящее количество используемого диспергатора для выбранного применения.

[0019] Другие добавки, подходящие для использования в операциях подземного цементирования, тоже могут быть введены в варианты реализации изобретения цементных композиций с отсроченным схватыванием. Примеры таких добавок включают, но не ограничиваются ими: утяжелители, легковесные добавки, газообразующие добавки, добавки для улучшения механических свойств, материалы для борьбы с потерей циркуляции, добавки для регулирования фильтрации, добавки для регулирования водопоглощения, пеногасители, пенообразующие агенты, тиксотропные добавки и их комбинации. В различных вариантах реализации одна или более указанных добавок могут быть добавлены в цементную композицию с отсроченным схватыванием после хранения, но до внесения цементной композиции с отсроченным схватыванием в подземный пласт. При помощи данного описания специалисты в данной области техники могут легко определить тип и количество добавки, подходящей для конкретного применения и требуемого результата.

[0020] Специалистам в данной области техники понятно, что варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием в общем случае должны иметь плотность, подходящую для конкретного применения. Например, цементные композиции с отстроченным схватыванием могут иметь плотность в диапазоне от около 0,4793 т/м³ (4 фунтов на галлон ("фунт/гал")) до около 2,397 т/м³ (20 фунт/гал). В некоторых вариантах реализации цементные композиции с отсроченным схватыванием могут иметь плотность в диапазоне от около 0,9586 т/м³ (8 фунт/гал) до около 2,037 т/м³ (17 фунт/гал). Варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут быть вспененными или невспененными или могут содержать другие средства для снижения плотности, такие как полые микросферы, эластичные гранулы низкой плотности или другие добавки для снижения плотности, известные в данной области техники. В различных вариантах реализации изобретения плотность может быть понижена после хранения композиции, но до ее внесения в подземный пласт. При помощи данного описания специалисты в данной области техники могут определить подходящую плотность для конкретного применения.

[0021] Как упомянуто выше, цементные композиции с отсроченным схватыванием могут иметь отсроченное схватывание в том отношении, что они остаются в жидком состоянии, пригодном для перекачивания насосом, в течение продолжительного периода времени. Например, цементные композиции с отсроченным схватыванием могут оставаться в жидком состоянии, пригодном для перекачивания насосом, при температуре, например, около 37,7°С (100°F), в течение периода времени от около 1 дня до около 7 дней или более. В некоторых вариантах реализации цементные композиции с отсроченным схватыванием могут сохраняться в жидком состоянии, пригодном для перекачивания насосом, при температуре, например, около 37,7°С (100°F), в течение по меньшей мере около 1 дня, около 7 дней, около 10 дней, около 20 дней, около 30 дней, около 40 дней, около 50 дней, около 60 дней или более. Считают, что жидкость находится в жидком состоянии, пригодном для перекачивания насосом, если жидкость имеет консистенцию менее 70 единиц консистенции Вердена ("Вс"), измеренную на высокотемпературном консистометре для замеров под давлением при комнатной температуре (например, около 26,6°С (80°F)), в соответствии с процедурой определения времени загустевания цемента, установленной в API RP Practice 10 В-2, Recommended Practice for Testing Well Cements, первое издание, июль, 2005.

[0022] При необходимости применения, варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут быть активированы (например, смешиванием с активатором схватывания цемента) и могут схватываться в затвердевшую массу. Например, варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут быть активированы с получением затвердевшей массы в течение периода времени в диапазоне от около 2 часов до около 12 часов. Например, варианты реализации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут схватываться с образованием затвердевшей массы в течение периода времени в диапазоне между любыми и/или включая значения около 2 часов, около 4 часов, около 6 часов, около 8 часов, около 10 часов или около 12 часов. После активации цементная композиция с отсроченным схватыванием может развивать 24-часовую прочность на сжатие в диапазоне от около 344,738 кПа (50 фунтов/дюйм в кв.) до около 34473,79 кПа (5000 фунтов/дюйм в кв.), в альтернативных вариантах от около 689,476 кПа (100 фунтов/дюйм в кв.) до около 31026,41 кПа (4500 фунтов/дюйм в кв.) или в альтернативных вариантах от около 3447,38 кПа (500 фунтов/дюйм в кв.) до около 27579,03 кПа (4000 фунтов/дюйм в кв.). В некоторых вариантах реализации изобретения цементная композиция с отсроченным схватыванием может развивать прочность на сжатие за 24 часа, составляющую по меньшей мере около 344,738 кПа (50 фунтов/дюйм в кв.), по меньшей мере около 689,476 кПа (100 фунтов/дюйм в кв.), по меньшей мере около 3447,38 кПа (500 фунтов/дюйм в кв.) или более. Прочность на сжатие может быть определена в соответствии с API RP 10 В-2, Recommended Practice for Testing Well Cements, первое издание, июль, 2005, с использованием ультразвукового анализатора цемента UCA при 60°С (140°F), установленного на 20684,27 кПа (3000 фунтов/дюйм в кв.).

[0023] Варианты реализации изобретения могут включать добавление активатора схватывания цемента к цементным композициям с отсроченным схватыванием. Примеры подходящих активаторов схватывания цемента включают, но не ограничиваются ими, хлорид кальция, триэтаноламин, силикат натрия, формиат цинка, ацетат кальция, гидроксид натрия, одновалентные соли, нанодиоксид кремния (т.е. диоксид кремния, имеющий размер частиц менее или около 100 нм), полифосфат и их комбинации. В различных вариантах реализации изобретения для активации может быть использована комбинация полифосфата и одновалентной соли. Используемая одновалентная соль может представлять собой любую соль, которая диссоциирует с образованием одновалентного катиона, такая как соли натрия и калия. Конкретные примеры подходящих одновалентных солей включают сульфат калия, хлорид кальция и сульфат натрия. В комбинации с одновалентными солями для активации цементных композиций с отсроченным схватыванием могут быть использованы различные полифосфаты, включая, например, полимерные метафосфатные соли, фосфатные соли и их комбинации. Конкретные примеры полимерных метафосфатных солей, которые могут быть использованы, включают гексаметафосфат натрия, триметафосфат натрия, тетраметафосфат натрия, пентаметафосфат натрия, гептаметафосфат натрия, октаметафосфат натрия и их комбинации. Конкретный пример подходящего активатора схватывания цемента содержит комбинацию сульфата натрия и гексаметафосфата натрия. В конкретных вариантах реализации может быть представлен активатор схватывания цемента, который добавлен в цементную композицию с отсроченным схватыванием в виде жидкой добавки, например жидкой добавки, содержащей одновалентную соль, полифосфат и необязательно диспергатор.

[0024] Активатор схватывания цемента должен быть добавлен в различные варианты реализации цементной композиции с отсроченным схватыванием в количестве, достаточном для активации схватывания композиции с отсроченным схватыванием в затвердевшую массу. В некоторых вариантах реализации изобретения активатор схватывания цемента может быть добавлен в цементную композицию в количестве в диапазоне от около 1% до около 20% по массе пемзы. В конкретных вариантах реализации активатор схватывания цемента может присутствовать в количестве в диапазоне между любыми и/или включая значения около 1%, около 5%, около 10%, около 15% или около 20% по массе пемзы. При помощи данного описания рядовой специалист может определить подходящее количество используемого активатора схватывания цемента для выбранного применения.

[0025] Рядовым специалистам должно быть понятно, что варианты реализации изобретения цементных композиций с отсроченным схватыванием могут быть использованы во множестве подземных операций, включая бурение, вытеснение флюидов и первичное и ремонтное цементирование. Во всех указанных типах операций в качестве "состава для обработки приствольной зоны" может быть использована цементная композиция с отсроченным схватыванием. В контексте настоящего документе термин "обработка" или состав для "обработки приствольной зоны" относится к любой подземной операции, в которой используют жидкость, выполняющую требуемую функцию и/или предназначенную для определенной цели. Термин "обработка" не обозначает какую-либо конкретную функцию жидкости.

[0026] В некоторых вариантах реализации изобретения может быть обеспечена цементная композиция с отсроченным схватыванием, которая содержит воду, пемзу, гашеную известь, замедлитель схватывания и необязательно диспергатор. Цементная композиция с отсроченным схватыванием может храниться, например, в цистерне или другом подходящем резервуаре. Цементная композиция с отсроченным схватыванием может быть оставлена на хранении в течение требуемого периода времени. Например, цементная композиция с отсроченным схватыванием может быть оставлена на хранении в течение периода времени около 1 дня или более. Например, цементная композиция с отсроченным схватыванием может быть оставлена на хранении в течение периода времени около 1 дня, около 2 дней, около 5 дней, около 7 дней, около 10 дней, около 20 дней, около 30 дней, около 40 дней, около 50 дней, около 60 дней или более. В некоторых вариантах реализации изобретения цементная композиция с отсроченным схватыванием может быть оставлена на хранении в течение периода времени в диапазоне от около 1 дня до около 7 дней или более. Затем цементная композиция с отсроченным схватыванием может быть активирована, например, добавлением активатора схватывания цемента, введена в подземный пласт и оставлена для схватывания.

[0027] Один из вариантов реализации изобретения обеспечивает систему для бурения и цементирования в подземном пласте. Указанная система может содержать буровой раствор для применения при бурении ствола скважины в подземном пласте, где указанный буровой раствор содержит: воду, пемзу, гашеную известь и замедлитель схватывания. Система может дополнительно содержать цементную композицию с отсроченным схватыванием для применения при цементировании ствола скважины, где указанная цементная композиция содержит: воду; пемзу; гашеную известь; и замедлитель схватывания. Система может дополнительно содержать продавочную жидкость для применения при разделении бурового раствора и цементной композиции с отсроченным схватыванием в стволе скважины, где указанная продавочная жидкость содержит: воду, пемзу, гашеную известь и замедлитель схватывания.

[0028] В вариантах реализации бурового раствора может быть использован буровой раствор, который содержит цементную композицию с отсроченным схватыванием. Например, варианты реализации бурового раствора включают составы описанных цементных композиций с отсроченным схватыванием, описанные выше. В различных вариантах реализации изобретения буровой раствор может полностью состоять из цементной композиции с отсроченным схватыванием. В различных вариантах реализации описанная цементная композиция с отсроченным схватыванием может быть использована для бурения подземного пласта, например, посредством циркуляции цементной композиции с отсроченным схватыванием при бурении ствола скважины посредством приведения бурового долота в контакт с подземным пластом. Один из вариантов реализации изобретения может обеспечивать способ бурения ствола скважины в подземном пласте, включающий: циркуляцию бурового раствора, содержащего цементную композицию с отсроченным схватыванием, в стволе скважины во время бурения ствола скважины, где указанная цементная композиция с отсроченным схватыванием содержит: пемзу, гашеную известь, замедлитель схватывания и воду. В одном из вариантов реализации изобретения для бурения ствола скважины в подземном пласте используют цементную композицию с отсроченным схватыванием, после чего в ствол скважины устанавливают колонну труб. В дополнительных вариантах реализации изобретения всю или часть цементной композиции с отсроченным схватыванием оставляют для схватывания за пределами колонны труб.

[0029] Иллюстративные буровые растворы, содержащие цементную композицию с отсроченным схватыванием, описанную в настоящем документе, могут прямо или косвенно воздействовать на один или более компонентов или частей оборудования, связанного с получением, доставкой, возвратом, утилизацией, повторным использованием и/или удалением описанных цементных композиций с отсроченным схватыванием. Например, со ссылкой на фиг. 1, описанная цементная композиция с отсроченным схватыванием может прямо или косвенно воздействовать на один или более компонентов или частей оборудования, связанного с иллюстративной буровой компоновкой 100 для бурения ствола скважины, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Стоит отметить, что хотя на фиг. 1 в общем случае показан наземный узел, специалистам в данной области техники понятно, что принципы, описанные в настоящем документе, равным образом применимы к операциям подводного бурения, в которых могут быть использованы плавучие или морские платформы и буровые установки, не отходя от границ объема настоящего описания.

[0030] Как показано, буровая компоновка 100 может содержать буровую платформу 102, на которой установлена буровая вышка 104, имеющая подвижной блок 106 для подъема и опускания бурильной колонны 108. Бурильная колонна 108 может содержать, но не ограничиваясь ими, бурильную трубу и гибкие трубы, что в общем случае известно специалистам в данной области техники. Ведущая труба 110 поддерживает бурильную колонну 108 при ее опускании через роторный стол 112. Буровое долото 114 прикреплено к дальнему концу бурильной колонны 108, и его приводят в движение забойным двигателем и/или посредством вращения бурильной колонны 108 с поверхности скважины. Вращение долота 114 создает ствол 116, который проходит через различные подземные пласты 118.

[0031] Насос 120 (например, буровой насос) обеспечивает циркуляцию бурового раствора 112, содержащего цементную композицию с отсроченным схватыванием, по питающей трубе 124 и к ведущей трубе 110, которая перемещает буровой раствор 122 в забой по внутренней части бурильной колонны 108 и через одно или более отверстий в буровом долоте 114. Затем буровой раствор 122 прокачивают вверх по стволу скважины в сторону поверхности через затрубное пространство 126 между бурильной колонной 108 и стенками ствола скважины 116. На поверхности рециркулированный или отработанный буровой раствор 122 выходит через затрубное пространство 126 и может быть транспортирован на одну или более установок 128 подготовки бурового раствора по соединительной поточной линии 130. После пропускания через установку(-и) 128 подготовки бурового раствора "очищенный" буровой раствор 122 направляют в ближайший сточный пруд 132 (т.е. шламовый амбар). Несмотря на то, что установка(-и) 128 подготовки бурового раствора показаны как расположенные на выходе из ствола скважины 116 через затрубное пространство 126, специалистам в данной области техники понятно, что они могут быть расположены в любом другом положении буровой компоновки 100 для облегчения ее надлежащего функционирования, без отклонения от границ объема настоящего описания.

[0032] В различных вариантах реализации изобретения буровой раствор 122, содержащий цементную композицию с отсроченным схватыванием, может быть добавлен в смесительный бункер 134, соединенный или иным образом сообщающийся по текучей среде со сточным прудом 132. Смесительный бункер 134 может содержать, но не ограничиваясь ими, смесители и сопутствующее смесительное оборудование, известное специалистам в данной области техники. Однако в альтернативных вариантах реализации буровой раствор 122, содержащий цементную композицию с отсроченным схватыванием, может не быть добавлен в смесительный бункер. Например, по меньшей мере в одном варианте реализации может быть более одного сточного пруда 132, например, несколько сточных прудов 132, расположенных последовательно. Кроме того, сточный пруд 132 может представлять собой одно или более хранилищ жидкости и/или установок, где может происходить хранение, восстановление и/или регулирование характеристик цементной композиции с отсроченным схватыванием до ее использования в качестве бурового раствора 122.

[0033] Как упомянуто выше, описанные буровые растворы, содержащие цементную композицию с отсроченным схватыванием, могут прямо или косвенно воздействовать на компоненты и оборудование буровой компоновки 100. Например, описанная цементная композиция с отсроченным схватыванием может прямо или косвенно воздействовать на установку(-и) 128 подготовки бурового раствора, которая может содержать, но не ограничиваясь ими, одно или более сит (например, вибросит), центрифуг, гидроциклонов, сепараторов (включая магнитные и электрические сепараторы), илоотделителей, пескоотделителей, сепараторов, фильтров (например, фильтров из диатомовой земли), теплообменников, любого оборудования для улучшения бурового раствора. Установка(-и) 128 подготовки бурового раствора может дополнительно содержать один или более датчиков, измерительных приборов, насосов, компрессоров и т.п., используемых для хранения, мониторинга, регулирования и/или восстановления свойств иллюстративной цементной композиции с отсроченным схватыванием.

[0034] Описанная цементная композиция с отсроченным схватыванием может прямо или косвенно воздействовать на насос 120, который репрезентативно включает любые патрубки, трубопроводы, грузовики, системы труб и/или трубы, используемые для композиционного перемещения цементных композиций с отсроченным схватыванием в забой, любые насосы, компрессоры или двигатели (например, на верхних строениях или в скважине), используемые для приведения в движение цементных композиций с отсроченным схватыванием, любые клапаны или аналогичные соединения, используемые для регулирования давления или скорости потока цементных композиций с отсроченным схватыванием, и любые датчики (т.е. давления, температуры, скорости потока и т.д.), измерительные приборы и/или их комбинации и т.п. Описанная цементная композиция с отсроченным схватыванием также может прямо или косвенно воздействовать на смесительный бункер 134 и сточный пруд 132, а также их различных варианты.

[0035] Описанные буровые растворы, содержащие цементную композицию с отсроченным схватыванием, также могут прямо или косвенно воздействовать на различное внутрискважинное оборудование и инструменты, которые могут быть приведены в контакт с цементной композицией с отсроченным схватыванием, такие как, но не ограничиваясь ими, бурильная колонна 108, устройства поплавкового типа, утяжеленные бурильные трубы, гидравлические забойные двигатели, внутрискважинные двигатели и/или насосы, связанные с бурильной колонной 108, и любые приборы измерений во время бурения / каротажа во время бурения (ИВБ/КВБ) и сопутствующее телеметрическое оборудование, датчики или распределенные датчики, связанные с бурильной колонной 108. Описанная цементная композиция с отсроченным схватыванием также может прямо или косвенно воздействовать на любые внутрискважинные теплообменники, клапаны и соответствующие приводные устройства, прокладки приборов, пакеры и другие скважинные изолирующие устройства или компоненты и т.п., связанные со стволом скважины 116. Описанная цементная композиция с отсроченным схватыванием также может прямо или косвенно воздействовать на буровое долото 114, которое может содержать, но не ограничиваясь ими, шарошечное коническое долото, долото с поликристаллическими алмазными вставками, армированное природными алмаз