包含未膨脹珍珠巖的可固化組合物以及在地層中固井的方法與流程
2023-11-01 16:10:07 2
包含未膨脹珍珠巖的可固化組合物以及在地層中固井的方法
背景技術：
：本發明涉及固井（cementing）操作，更具體地，在某些實施方式中，涉及固井方法以及包含未膨脹珍珠巖與水泥窯粉塵（「CKD」）、火山浮巖、或其組合的組合物。在固井方法中，如建井和補救固井，普遍都使用可固化（可凝結，可凝固，settable）組合物。正如本文中所使用的術語「可固化組合物」是指水力固化或者產生耐壓強度的組合物。可固化組合物可用於初級固井操作，由此管柱，如外殼和內襯，水泥凝成（cemented）於鑽井孔（井筒，井身，wellbore）中。在實施初級固井時，可固化組合物可以泵送至如地層和設置於地層中的管柱之間的環帶（環形空間，annulus）中。可固化組合物應固化於環帶中，從而形成的硬化水泥環形護套（例如，水泥環（水泥外殼，cementsheath））應支撐和定位井孔中的管柱並將管柱外表面粘結至油井孔壁。可固化組合物也可用於補救固井方法中，如水泥塞填位，還可以用於擠壓固井中而用於密封管柱、水泥環、礫石過濾層、地層等中的空隙。技術實現要素：本發明涉及固井操作，更具體地，在某些實施方式中，涉及包括未膨脹珍珠巖、CKD、和/或火山浮巖的組合物以及方法。根據本發明的一個方面，提供一種固井方法，包括：將可固化組合物放置於鑽井孔內，可固化組合物包含未膨脹珍珠巖、水泥窯粉塵、和/或與火山浮巖（火山塵埃）相互研磨的波特蘭水泥（Portlandcement）、以及水；和允許可固化組合物固化。可以採用水泥窯粉塵或者與火山浮巖相互研磨的波特蘭水泥二者之一，或二者。在本發明的一個方面，提供一種固井方法，包括：將可固化組合物放置於鑽井孔內，可固化組合物包含未膨脹珍珠巖、水泥窯粉塵、和水；和允許可固化組合物固化。在本發明的另一個方面，提供一種固井方法，包括：將可固化組合物放置於鑽井孔內，可固化組合物包含研磨的未膨脹珍珠巖、與火山浮巖相互研磨的波特蘭水泥、和水；和允許可固化組合物固化。在本發明的又一個方面，提供一種可固化組合物，包含：研磨的未膨脹珍珠巖；水泥窯粉塵；和水。本發明的特徵與優勢對於本領域技術人員而言是顯而易見的。雖然本領域技術人員可以做出許多改變，但這些改變都在本發明範圍之內。具體實施方式本發明涉及固井操作，更具體地，在某些實施方式中，涉及固井方法以及包含未膨脹珍珠巖與CKD、火山浮巖、或其組合的組合物。本發明的方法和組合物可以具有若干潛在優勢，本文中僅提及其中的一些。本發明的各實施方式的眾多潛在優勢之一是，在可固化組合物的各實施方式中包含未膨脹珍珠巖可以在固化之後增加可固化組合物的耐壓強度。本發明的各實施方式的另一個潛在優勢是，CKD、未膨脹珍珠巖、火山浮巖、或其組合可以用於減少高成本組分如波特蘭水泥的量，得到更經濟的可固化 組合物。本發明的各實施方式的又一個潛在優勢是，減少波特蘭水泥的量可以降低固井操作的碳足跡。本發明的可固化組合物可以包含未膨脹珍珠巖與CKD、火山浮巖、或其組合。可固化組合物還可以例如，按足以形成可泵送的料漿的量包含水。優選地，可固化組合物可以包含水凝膠結組分（cementitiouscomponent），該水凝膠結組分包含未膨脹珍珠巖和CKD。或者，可固化組合物可以包含水凝膠結組分，該水凝膠結組分包含未膨脹珍珠巖、CKD和火山浮巖。或者，可固化組合物可以包含水凝膠結組分，該水凝膠結組分包含未膨脹珍珠巖和火山浮巖。或者，可固化組合物可以包含水凝膠結組分，該水凝膠結組分包含未膨脹珍珠巖和與水凝水泥相互研磨的火山浮巖。或者，可固化組合物可以包含水凝膠結組分，該水凝膠結組分包含與水凝水泥相互研磨的未膨脹珍珠巖。可選地，本文中所描述的可固化組合物可以包含石灰。在一個特別的實施方式中，可固化組合物包含水凝膠結組分，該水凝膠結組分包含未膨脹珍珠巖、CKD、火山浮巖、和/或石灰。根據需要，也可以在可固化組合物的實施方式中包括其它可選的添加劑，包括但不限於，粉煤灰、礦渣水泥、偏高嶺土、頁巖、沸石、及其組合等。根據本領域技術人員的需要可以對可固化組合物進行起泡和/或者延伸。受益於本公開，根據本領域技術人員的需要，本發明的可固化組合物應當具有適用於特定應用的密度。在某些實施方式中，可固化組合物可以具有約8磅每加侖（ppg）至約16ppg範圍內的密度。在其它實施方式中，可固化組合物可以發泡至約8ppg至約13ppg範圍內的密度。可固化組合物通常可以包含未膨脹珍珠巖。珍珠巖是礦石，且通常指天然存在的火山巖，主要包含二氧化矽和氧化鋁的無定形矽質巖。珍珠巖的一個特點是，當暴露於高溫下由於珍珠巖內水突然汽化，它可以膨脹而形成蜂窩狀的高孔隙率粒子或含多孔狀核的空心球粒子。膨脹珍珠巖可用作用於製作輕量可固化組合物的降密度劑。最近已經發現，將未膨脹珍珠巖加入到包含CKD和/或火山浮巖的可固化組合物中，可以出乎意料地提高耐壓強度。根據本發明，未膨脹珍珠巖可用於增加包含CKD和/或火山浮巖的可固化組合物的耐壓強度。此外，未膨脹珍珠巖能夠增加包含波特蘭水泥的可固化組合物的耐壓強度。據信，根據本發明未膨脹珍珠巖尤其適用於在升高的鑽井孔溫度，如在大於約80℉，可替代的大於約120℉，以及可替代的大於約140℉的溫度下使用。在一個實施方式中，未膨脹珍珠巖可以尤其適用於代替成本較高的水凝膠結組分，如波特蘭水泥，得到更加經濟的可固化組合物。此外，未膨脹珍珠巖替代波特蘭水泥應該得到具有降低碳足跡的可固化組合物。可以將未膨脹珍珠巖研磨至適用於固井操作的任何尺寸。在一個實施方式中，將未膨脹珍珠巖研磨至約1微米至約400微米，可替代地，約1微米至約100微米，以及可替代地，約1微米至約25微米的平均粒徑。平均粒徑對應於按照商購可獲得的粒徑分析儀如由MalvernInstruments，Worcestershire，英國製造的那些測定的d50值。在另一個實施方式中，珍珠巖具有約1微米至約1,000微米的粒徑分布，而平均粒徑為約1微米至約100微米。粒徑分布對應於該分布中允許的最大和最小尺寸。合適的研磨的未膨脹珍珠巖的實例可以獲自HessPumiceProducts,Inc.，MaladCity，Idaho，商標名IM-325，篩目尺寸325。在本發明的一個方面，例如，未膨脹珍珠巖可以與水凝水泥如波特蘭水泥相互研磨。在另一個實施方式中，未膨脹珍珠巖可以與水凝水泥及火山浮巖相互研磨。研磨的珍珠巖/水泥混合物可以含有以混合物的約25%至約75%的量的水凝水泥和以混合物的約25%至約75%的量的未膨脹珍珠巖。水凝水泥可以是歸類為ASTM型V水泥的波特蘭水泥。根據本發明，可以組合水凝水泥和未膨脹珍珠巖並將其研磨至適用於固井操作的任何尺寸。在組合之前可以研磨水凝水泥和未膨脹珍珠巖。研磨的珍珠巖/水泥混合物可以具有約0.1微米至約400微米，可替代地，約0.5微米至 約50微米，以及可替代地，約0.5微米至約10微米的平均粒徑。平均粒徑對應於按照商購可獲得的粒徑分析儀如由MalvernInstruments，Worcestershire，英國製造的那些測定的d50值。未膨脹珍珠巖可以按照足以提供所需耐壓強度、密度、成本降低、和/或降低的碳足跡的量包含在可固化組合物中。未膨脹珍珠巖可以以水凝膠結組分的按重量計約1%至約75%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。水凝膠結組分包括可固化組合物水力固化，或者硬化，而產生耐壓強度的那些組分或組分組合，包括，例如，未膨脹珍珠巖、CKD、粉煤灰、火山浮巖、爐渣、石灰、頁巖等。在某些實施方式中，未膨脹珍珠巖可以以約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、或約70%的量存在。在一個實施方式中，未膨脹珍珠巖可以以水凝膠結組分的按重量計約5%至約50%範圍內的量存在於可固化組合物中。在另一個實施方式中，未膨脹珍珠巖可以以水凝膠結組分的按重量計約10%至約40%範圍內的量存在。在又一個實施方式中，未膨脹珍珠巖可以以水凝膠結組分的按重量計約20%至約30%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的未膨脹珍珠巖的合適用量。可固化組合物通常可以包含CKD。通常，在水泥生產中收集大量通常會作為廢物處置的CKD。廢物CKD的處置可對水泥生產增加不良成本，以及與其處置相關的環境問題。來自不同水泥生產商的CKD的化學分析取決於許多因素而變化，包括具體的爐料（入窯生料，kilnfeed）、水泥生產運行效率、以及相關的粉塵收集系統。CKD一般可以包含許多氧化物，如SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、和K2O。CKD一般可以表現出水凝膠結性質，因為其可以在水存在下發生固化和硬化。根據本發明的實施方式，CKD尤其可以用於代替較高成本的水凝膠結組分，如波特蘭水泥，致使可固化組合物更加經濟。另外，CKD代替波特蘭水泥能夠致使可固化組合物的碳足跡降低。可以以足以提供期望的耐壓強度、密度、成本節約、和/或降低的碳足跡的量使CKD包括在可固化組合物中。CKD可以以水凝膠結組分的按重量計約1%至約95%範圍的量存在於本發明的可固化組合物中。CKD可以以約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、或約90%的量存在。CKD可以以水凝膠結組分的按重量計約5%至約95%範圍內的量存在於可固化組合物中。或者，CKD可以以水凝膠結組分的按重量計約50%至約90%範圍內的量存在。或者，CKD可以以水凝膠結組分的按重量計約60%至約80%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選的應用要包含的CKD合適的用量。可固化組合物還可以包含火山浮巖。通常，火山浮巖是一種能夠表現出水凝膠結性能（似水泥性能，cementitiousproperty）的火山巖，因為在熟石灰和水存在下可以固化和硬化。熟石灰可以組合火山浮巖使用，例如，為火山浮巖固化提供足夠的鈣離子。根據本發明的實施方式，火山浮巖尤其可以用於代替較高成本的水凝膠結組分，如波特蘭水泥，致使可固化組合物更加經濟。正如先前提及，代替波特蘭水泥應該也導致可固化組合物的碳足跡降低。在火山浮巖存在的情況下，火山浮巖可以按照足以為具體應用提供所需耐壓強度、密度、成本降低和/或降低的碳足跡的量存在。火山浮巖可以以水凝膠結組分的按重量計約1%至約95%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。例如，火山浮巖可以以約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、或約90%的量存在。火山浮巖可以以水凝膠結組分的按重量計約5%至約95%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。或者，火山浮巖可以以水凝膠結組分的按重量計約5%至約80%範圍內的量存在。或者，火山浮巖可以以水凝膠結組分的按重量計 約10%至約50%範圍內的量存在。或者，火山浮巖可以以水凝膠結組分的按重量計約25%至約50%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的火山浮巖的合適用量。可以在可固化組合物中使用的水包括，例如，淡水，鹹水（鹽水，saltwater）（例如，包含溶解於其中的一種或多種鹽的水），鹽水（brine）（例如，由地層產生的飽和鹹水），海水，或它們的組合。一般而言，這種水可以來自任何來源，條件是水不含可能不良影響可固化組合物中其它組分的過量化合物。優選地，可以以足以形成可泵送的料漿的量包含水。水可以以水凝膠結組分的按重量計約40%至約200%範圍內的量包含於本發明的可固化組合物中。或者，可以以水凝膠結組分的按重量計約40%至約150%範圍內的量包含水。本領域普通技術人員受益於本發明公開，將會找到對於所選應用要包含的水的合適用量。可固化組合物還可以包含石灰。石灰可以是熟石灰。可固化組合物中可以包括石灰，例如，以與可固化組合物的其它組分如火山浮巖、粉煤灰、礦渣、和/或頁巖形成水凝性組合物。在石灰存在的情況下，石灰可以按照足夠於具體應用的量包含於可固化組合物中。石灰可以以水凝膠結組分的按重量計約1%至約40%範圍內的量存在。例如，石灰可以以約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、或約35%的量存在。例如，石灰可以以水凝膠結組分的按重量計約5%至約20%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的石灰的合適用量。應當理解的是，可以減少甚至避免可固化組合物中波特蘭水泥的使用，以提供例如期望的成本節約和/或降低的碳足跡。因此，本發明的可固化組合物可以包含波特蘭水泥的量為0%至約75%。例如，波特蘭水泥可以以約1%、5%、約10%、約15%、約20%、約24%、約25%、約30%、約35%、約40%、約50%、約55%、約60%、約65%、或約70%的量存在。波特蘭水泥可以以約0%至約20%範圍內的量存在。或者，波特蘭水 泥可以以約0%至10%範圍內的量存在。或者，可固化組合物可以基本上沒有波特蘭水泥。如本文中所使用的，術語「基本上沒有」意指小於水凝膠結組分的按重量計約1%。可固化組合物可以含有波特蘭水泥的量小於水凝膠結組分的按重量計約0.1%，可替代地，小於水凝膠結組分的按重量計約0.01%。舉例來說，可固化組合物中可以沒有波特蘭水泥，因為可固化組合物不含有波特蘭水泥。波特蘭水泥包括根據1990年7月1日美國石油協會的API油井水泥材料和測試規範，API規範10第5版（AmericanPetroleumInstitute，APISpecificationforMaterialsandTestingforWellCements，APISpecification10，FifthEd.）分類為A、C、G和H類的那些水泥。另外，波特蘭水泥還包括分類為ASTMI、II、或III型的那些水泥。合適的水凝水泥的一個實例包含波特蘭水泥和火山浮巖的混合物。水泥/火山浮巖混合物可以含有以混合物的按重量計約25%至約75%的量的波特蘭水泥和以混合物的按重量計約25%至約75%的量的火山浮巖。優選地，水泥/火山浮巖混合物含有按重量計約40%的波特蘭水泥和按重量計約60%的火山浮巖。水凝水泥可以包含與火山浮巖相互研磨的波特蘭水泥。波特蘭水泥可以歸類為ASTMV型水泥。根據本發明，可以組合波特蘭水泥和火山浮巖並研磨至適用於固井操作的任何尺寸。在組合之前可以研磨波特蘭水泥和火山浮巖。優選地，波特蘭水泥和火山浮巖的水泥/火山浮巖混合物具有約0.1微米至約400微米，可替代地，約0.5微米至約50微米，並且可替代地，約0.5微米至約10微米的平均粒徑。平均粒徑對應於按照商購可獲得的粒徑分析儀如由MalvernInstruments，Worcestershire，英國製造的那些測定的d50值。合適的水泥、火山浮巖混合物的實例可以獲自HalliburtonEnergyServices公司，商標名為FineCemTM925水泥。據信，與火山浮巖互研磨的水凝水泥當與未膨脹珍珠巖組合用於可固化組合物中時可以提供協同效應。例如，據信未膨脹珍珠巖和水泥/火山浮巖混合物的組合，尤其是在升高的油井鑽孔溫度下，可以提供顯著更高的 耐壓強度。因此，未膨脹珍珠巖和水泥/火山浮巖混合物的組合尤其適用於升高的油井鑽井溫度下的可固化組合物，如高於約80℉，可替代地高於約120℉，可替代地高於約140℉的溫度。可固化組合物還可以包含粉煤灰。各種粉煤灰可以是適合的，包括根據1990年7月1日美國石油協會的API油井水泥材料和測試規範，API規範10第5版（AmericanPetroleumInstitute，APISpecificationforMaterialsandTestingforWellCements，APISpecification10，FifthEd.）分類為C類和F類的粉煤灰。C類粉煤灰同時包括氧化矽和石灰而使之，當與水混合時，其應該固化而形成硬化塊。F類粉煤灰一般並不含有足夠的石灰，因此通常對於F類粉煤灰需要另外的鈣離子源才能形成水凝組合物。石灰可以與F類粉煤灰按照粉煤灰的按重量計約0.1%至約25%的量混合。在一些情況下，這種石灰可以是熟石灰。粉煤灰合適的實例包括，但不限於，A石灰添加劑，可商購獲自HalliburtonEnergyServices公司。在存在粉煤灰的情況下，粉煤灰一般可以按照足以提供所需耐壓強度、密度和/或成本的量包含於可固化組合物中。粉煤灰可以以水凝膠結組分的按重量計約1%至約75%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。優選地，粉煤灰可以以水凝膠結組分的約10%至約60%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的粉煤灰的合適用量。可固化組合物還可以包含礦渣水泥。可以適用的礦渣水泥包含爐渣（礦渣，slag）。爐渣一般並不含足夠的鹼性材料，因此礦渣水泥可以進一步包含鹼以生產可以與水反應而固化形成硬化塊的水凝組合物。合適的鹼來源的實例包括，但不限於，氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、石灰、以及它們的組合。在存在礦渣水泥的情況下，礦渣水泥一般可以按照足以提供所需耐壓強度、密度和/或成本的用量包含於可固化組合物中。礦渣水泥可以以水凝 膠結組分的按重量計約1%至約75%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。礦渣水泥可以以水凝膠結組分的按重量計約5%至約50%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的礦渣水泥的合適用量。可固化組合物還可以包含偏高嶺土。一般而言，偏高嶺土是一種可以通過將高嶺粘土加熱至，例如，600至約800℃的溫度範圍而製備的白色的火山灰。偏高嶺土可以以水凝膠結組分的按重量計約1%至約75%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。偏高嶺土可以以水凝膠結組分的按重量計約10%至約50%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的偏高嶺土的合適用量。可固化組合物還可以包含頁巖。可固化組合物中包含的頁巖尤其可以與過量石灰反應而形成合適的固井材料，例如，矽酸鈣水合物。各種頁巖可以是適合的，包括含有矽、鋁、鈣、和/或鎂的那些。合適的頁巖實例包括玻璃化頁巖。合適的玻璃化頁巖的實例包括，但不限於，PRESSUR-SEALFINELCM材料和PRESSUR-SEALCOARSELCM材料，這可以商購獲自TXIEnergyServices公司。一般而言，頁巖可以具有對於具體應用所需的任何粒徑分布。頁巖可以具有約37微米至約4,750微米範圍的粒徑分布。在存在頁巖的情況下，頁巖可以按照足以提供所需耐壓強度、密度和/或成本的用量包含於本發明可固化組合物中。頁巖可以按照水凝膠結組分的按重量計約1%至約75%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。例如，可以以水凝膠結組分的按重量計約10%至約35%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的頁巖的合適用量。可固化組合物還可以包含沸石。沸石一般是多孔鋁矽酸鹽礦物，可以是天然的或合成的物質。合成沸石是基於與天然沸石相同類型的結構單元，並可以包含鋁矽酸鹽水合物。正如本文中所用的術語「沸石」是指所有 的天然和合成形式的沸石。合適的沸石實例詳細描述於美國專利號7,445,669中。沸石的合適來源的實例可以獲自加拿大的C2CZeoliteCorporationofCalgary。沸石可以按照水凝膠結組分的按重量計約1%至約65%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。例如，沸石可以以水凝膠結組分的按重量計約10%至約40%範圍內的量存在。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的沸石的合適用量。可固化組合物還可以包含固化延遲劑。正如本文中所用的術語「固化延遲劑」是指延遲本發明可固化組合物固化的添加劑。合適的固化延遲劑的實例包括，但不限於，鋁、鹼金屬、鹼土金屬、磺基烷基化木質素的金屬鹽、有機酸（例如，羥基羧酸）、包含丙烯酸和馬來酸的共聚物、以及它們的混合。合適的磺基烷基化木質素的一個實例包括磺基甲基化木質素。合適的固化延遲劑更詳細地公開於美國專利號Re.31,190中，其全部公開通過引用併入本文。合適的固化延遲劑可商購自HalliburtonEnergyServices公司，商標名為SCRTM100、和SCRTM500延遲劑。一般而言，在使用固化延遲劑時，固化延遲劑可以按照足以提供所需固化延遲的量包含於本發明的可固化組合物中。固化延遲劑可以以水凝膠結組分的按重量計約0.1%至約5%範圍內的量存在於本發明的可固化組合物中。本領域普通技術人員受益於本公開，將會找到對所選應用要包含的固化延遲劑的合適用量。可選地，受益於本公開，可以根據本領域技術人員認為合適的，將其它附加添加劑加入到本發明的可固化組合物中。這類添加劑的實例包括，但不限於，強度退化劑、固化加速劑、增重劑、輕量劑、氣體發生劑、機械性能增強劑、堵漏材料、濾失控制劑（過濾控制劑，filtration-controladditive）、分散劑、降失水劑（降濾失劑，流體損失控制劑，fluidlosscontroladditive）、消泡劑、起泡劑、油溶脹性粒子、水溶脹性粒子、觸變劑、以及它們的混合。這些和其它添加劑的實例包括結晶二氧化矽、無定形二氧化矽、煅制二氧化矽（氣相二氧化矽）、鹽、纖維、水合性粘土、微球、 穀殼灰、彈性體、彈性體粒子、樹脂、膠乳、以及它們的組合等。本領域內具有普通技能的人員受益於本公開，將易於能夠確定適用於具體應用和所需結果的添加劑的類型和用量。正如本領域普通技術人員的理解，可固化組合物可以適用於許多地下應用，包括初級固井和修補固井。可以將可固化組合物引入到地層並允許在其中固化。例如，可以將可固化組合物放置於地層與位於地層中的管路之間的空間內。水凝膠結組分可以包含例如水以及未膨脹珍珠巖、CKD、或火山浮巖中的一種或多種。在初次固井實施方式中，例如，可以將可固化組合物引入到地層和位於地層中的管路（例如，管柱、襯管）之間的空間中。可以允許可固化組合物固化以在地層和管路之間的空間中形成硬化水泥的環形護套。除此之外，固化的可固化組合物可以形成阻隔層，防止鑽井孔中的流體遷移。固化的可固化組合物也可以，例如，支撐鑽井孔中的管路。在修補固井實施方式中，可固化組合物可以用於，例如，擠壓固井操作或代替水泥塞。舉例而言，可固化組合物可以置於鑽井孔中以堵塞地層中、礫石填充層中、管路中、水泥環（水泥護套，水泥外殼，cementsheath）、和/或水泥環和管路之間的微環隙中的空隙或裂口。為了便於更好理解本發明，以下給出了一些實施方式某些方面的實施例。以下的實施例絕不能理解為限制或界定本發明的範圍。實施例1製備了一系列樣品並根據API規範10進行24-h壓碎強度試驗以分析包含未膨脹珍珠巖的可固化組合物的耐受力性能。允許樣品組合物在以下表中所示溫度的水浴中固化24h。在從水浴中移出之後立即採用TiniusOlsen測試儀測定壓碎強度。壓碎強度試驗結果在下表中給出。對14.2ppg且含水、波特蘭H級水泥、研磨的未膨脹珍珠巖、石灰、和水的樣品進行1-6號試驗，如以下表中所示。研磨的未膨脹珍珠巖是來自HessPumiceProducts的IM-325，具有約325目美國標準篩目（U.S.StandardMesh）的粒徑。對密度為14.2ppg且含水、波特蘭H級水泥、火山浮巖、和石灰的樣品進行7-8號試驗，如以下表中所示。火山浮巖尺寸為約200目美國標準篩目。對密度為14.2ppg且含水、研磨的水泥/火山浮巖混合物（FineCemTM925水泥）、未膨脹珍珠巖、石灰、和水的樣品進行9-14號試驗，如以下表中所示。研磨的水泥/火山浮巖混合物包含與火山浮巖（按重量計60%）互研磨的波特蘭V型水泥（按重量計40%）。研磨的水泥/火山浮巖混合物具有平均粒徑範圍為約1至約4微米。未膨脹珍珠巖是來自HessPumiceProducts的IM-325，具有約325目美國標準篩目的粒徑。在以下表中，重量百分比基於樣品中波特蘭水泥、水泥/火山浮巖混合物、火山浮巖、和未膨脹珍珠巖的重量，而加侖/袋（gal/sk）基於94-磅袋裝的波特蘭水泥、水泥/火山浮巖混合物、火山浮巖、和未膨脹珍珠巖。表1壓碎強度試驗由此實施例1表明，用未膨脹珍珠巖代替至少一部分波特蘭水泥可以提高可固化組合物的壓碎強度。在140℉下，例如，相比於採用按重量計100%波特蘭水泥的2號試驗的674psi壓碎強度，採用未膨脹珍珠巖的6號和4號試驗具有886psi和777psi的壓碎強度。實施例1進一步表明，研磨火山浮巖/水泥混合物與未膨脹珍珠巖組合可對可固化組合物產生協同效應，因為這種組合可以提供升高溫度下的壓碎強度。在140℉下，例如採用研磨的火山浮巖/水泥混合物和未膨脹珍珠巖的12號和14號試驗具有2740psi和2610psi的壓碎強度。這種壓碎強度顯著高於採用100%波特蘭水泥的組合物的壓碎強度（674psi，140℉）和採用並未研磨至精細粒徑的波特蘭水泥和火山浮巖的組合物（835psi和734psi，140℉）。這種研磨的火山浮巖/水泥混合物和未膨脹珍珠巖組合的耐壓強度升高不能僅歸引於未膨脹珍珠巖的添加，因為這種組合具有比向波特蘭水泥中添加未膨脹珍珠巖（777psi和886psi，140℉）所觀察到的顯著更高的壓碎強度。另外，研磨的火山浮巖/水泥混合物和未膨脹珍珠巖組合的耐壓強度升高不能僅歸因於研磨的火山浮巖/水泥混合物的添加，因為這種組合具有比單獨採用研磨的火山浮巖/水泥混合物（1877，140℉）所觀察到的顯著更高的壓碎強度。實施例2製備了另外系列的可固化組合物樣品並對包含CKD和未膨脹珍珠巖的可固化組合物的耐受力性能進行分析。允許樣品組合物在以下表中所示溫度的水浴中固化24h或72h。在從水浴中移出之後立即採用TiniusOlsen測試儀測定壓碎強度。壓碎強度試驗結果在下表中給出。對密度為14.2ppg且含水、CKD、研磨的未膨脹珍珠巖、和石灰的樣品進行15-28號試驗，如以下表中所示。樣品進一步按照按重量計約0.4%的量包含水泥固化延遲劑（CFR-3TM水泥固化延遲劑，HalliburtonEnergyServices公司）。研磨的未膨脹珍珠巖是來自HessPumiceProducts的IM-325，具有約325目美國標準篩目的粒徑。在以下表中，重量百分比基於樣品中CKD和未膨脹珍珠巖的重量，而加侖/袋（gal/sk）基於94-磅袋裝的CKD和未膨脹珍珠巖。表2壓碎強度試驗實施例2由此表明，未膨脹珍珠巖可以用於增強含CKD的組合物的壓碎強度。另外，這種效應在升高的溫度下尤其顯著。在140℉下，例如，相比於採用按重量計100%CKD的16號試驗的267psi的24-h壓碎強度，採用75%的CKD和25%的未膨脹珍珠巖的20號試驗具有969psi的24-h壓碎強度。實施例3製備了另外系列的可固化組合物樣品並對包含CKD和未膨脹珍珠巖的可固化組合物的耐受力性能進行分析。允許樣品組合物在以下表中所示溫度的水浴中固化24h。在從水浴中移出之後立即採用TiniusOlsen測試儀測定壓碎強度。壓碎強度試驗結果在下表中給出。對密度為14.2ppg且含水、CKD、研磨的未膨脹珍珠巖、和石灰的樣品進行29-37號試驗，如以下表中所示。樣品進一步按照按重量計約0.4%的量含有水泥分散劑。研磨的未膨脹珍珠巖是來自HessPumiceProducts的IM-325，具有約325目美國標準篩目的粒徑。對密度為14.2ppg且含水、波特蘭H級水泥、火山浮巖、和石灰的樣品進行7-8號試驗，如以下表中所示。火山浮巖尺寸為約200目美國標準篩目。在以下表中，重量百分比基於樣品中CKD和未膨脹珍珠巖的重量，而加侖/袋（gal/sk）基於94-磅袋裝的CKD和未膨脹珍珠巖。表3壓碎強度試驗實施例3由此表明，未膨脹珍珠巖可以用於增強含CKD的組合物的壓碎強度。例如，如上表中所示，樣品的壓碎強度隨著樣品未膨脹珍珠巖濃度從按重量計0%升高至40%而穩定升高。實施例4製備了另外系列的可固化組合物樣品並對包含CKD和未膨脹珍珠巖的可固化組合物的耐受力性能進行分析。允許樣品組合物在以下表中所示溫度的水浴中固化24h。在從水浴中移出之後立即採用TiniusOlsen測試儀測定壓碎強度。壓碎強度試驗結果在下表中給出。對密度為14.2ppg且含水、CKD、珍珠巖、和石灰的樣品進行38-43號試驗，如以下表中所示。樣品進一步按照按重量計約0.4%的量含有水泥分散劑。38號和39號試驗含有來自HessPumiceProducts平均粒徑為約325目美國標準篩目的研磨未膨脹珍珠巖（IM-325）。42號和43號試驗含有膨脹珍珠巖。在以下表中，重量百分比基於樣品中CKD和未膨脹珍珠巖的重量，而加侖/袋（gal/sk）基於94-磅袋裝的CKD和未膨脹珍珠巖。表4壓碎強度試驗實施例4由此表明，相比於未研磨的珍珠巖礦石和膨脹珍珠巖，未膨脹珍珠巖對含CKD的組合物提供了優良的強度增強作用。實際上，具有膨脹珍珠巖的樣品由於可混合性問題甚至不能進行測試。實施例5製備了另外系列的可固化組合物樣品並進一步分析包含CKD和未膨脹珍珠巖的可固化組合物。允許樣品組合物在以下表中所示溫度的水浴中固化24h。在從水浴中移出之後立即採用TiniusOlsen測試儀測定壓碎強度。壓碎強度試驗結果在下表中給出。每一個樣品的增稠時間也根據API規範10在140℉下進行測定。對密度為12.5ppg且含CKD、珍珠巖、和石灰的樣品進行44-56號試驗，如以下表中所示。樣品進一步含有按重量計約0.4%的量的水泥分散劑和水泥固化延遲劑（水泥延遲劑，HalliburtonEnergyServices公司）。45號、48號、51號、和54號試驗含有來自HessPumiceProducts的平均粒徑約為314美國標準篩目的研磨的未膨脹珍珠巖（IM-325）。46號、49號、52號、和55號試驗含有未研磨的珍珠巖礦石，具有約190微米的平均粒徑（d50）。47號、50號、53號、和56號試驗含有膨脹珍珠巖。在以下表中，重量百分比基於樣品中CKD和未膨脹珍珠巖的重量，而加侖/袋（gal/sk）基於94-磅袋裝的CKD和未膨脹珍珠巖。表5壓碎強度和增稠時間試驗實施例5由此表明，相比於未研磨的珍珠巖礦石和膨脹珍珠巖，未膨脹珍珠巖對含CKD的組合物提供了增強的強度。按照類似於前一實施例的方式，採用膨脹珍珠巖的樣品由於可混合性問題甚至不能進行測試。實施例6製備了另外系列的可固化組合物樣品並進一步分析包含CKD和未膨脹珍珠巖的可固化組合物。允許樣品組合物在以下表中所示溫度的水浴中固化24h。在從水浴中移出之後立即採用TiniusOlsen測試儀測定壓碎強度。壓碎強度試驗結果在下表中給出。對密度為12.5ppg且含水、波特蘭V型水泥、CKD、未研磨的珍珠巖礦石、和火山浮巖的樣品進行57號試驗，如以下表中所示。未研磨的珍珠巖礦石具有約190微米的平均粒徑（d50）。火山浮巖具有約4微米的平均粒徑（d50）。對密度為12.5ppg且含水、研磨的水泥/火山浮巖混合物、CKD、和研磨的未膨脹珍珠巖的樣品進行58號試驗。研磨的水泥/火山浮巖混合物包含與火山浮巖（按重量計60%）互研磨的波特蘭V型水泥（按重量計40%）。研磨的水泥/火山浮巖混合物具有約1-4微米的平均粒徑。研磨的未膨脹珍珠巖是來自HessPumiceProducts的IM-325，具有約325目美國標準篩目的粒徑。在以下表中，重量百分比基於樣品中CKD、水泥、珍珠巖、火山浮巖、和/或火山浮巖/水泥混合物的重量，而加侖/袋（gal/sk）基於樣品中94-磅袋裝的CKD、水泥、珍珠巖、火山浮巖、和/或火山浮巖/水泥混合物。表6壓碎強度試驗實施例6表明，相比於具有標準水泥、火山浮巖、和未研磨的珍珠巖礦石的組合物，組合研磨的火山浮巖的未膨脹珍珠巖對於含CKD的組合物提供了增強的強度。應該理解到，組合物和方法以術語「包括」，「含有」或「包含」各種組分或步驟而進行了描述，組合物和方法也可以「基本上由」或「由」各種組分和步驟「組成」。為了簡潔起見，只有某些範圍明確公開於本文中。然而，任何下限的範圍可以組合任何上限而引述並未明確引述的範圍，以及，任何下限的範圍可以組合任何其他下限而引述未明確引述的範圍，按照相同的方式，任何上限的範圍可以組合任何其他上限而引述並未明確引述的範圍。此外，每當公開具有下限和上限的數值範圍時，都專門公開了任何數字和落入此範圍的任何所包含的範圍。具體而言，本文中公開的每一範圍的值（形式為，「約a至約b」，或等價地，「約a至b」，或等價地，從約a-b」）都應該理解為給出了較寬範圍的值內涵蓋的每個數字和範圍，即使沒有明確引述也是如此。因此，每個點或各個值都可以用作組合了任何其他點或各個值或任何其它下限或上限的其本身的下限或上限，而引述並未明確引述的範圍。因此，本發明充分適應於獲得提到的這些目的和優點以及其中所固有的那些。上述公開的具體實施方式僅僅是說明性的，因為本發明可以通過受益於本文的教導，按照本領域技術人員顯而易見的不同而等價的方式進行修改和實施。雖然討論了各個實施方式，但是本發明涵蓋了所有這些實施方式的所有組合。此外，除了按照所附權利要求的描述以外，並不意在限制本文中所示的結構和設計的細節。此外，除非由專利權人另外明確而清晰地定義，在權利要求中的術語具有其平常的普通含義。因此，很明顯，以上公開的具體示例性說明的實施方式可以進行替換和修改而所有或這些變化被認為在本發明的範圍和精神之內。當前第1頁1 2 3