專利名稱：：包含接枝的腐殖酸失液量控制添加劑的水泥組合物及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及固井(cementing)操作。更具體地說，本發(fā)明涉及包含接枝共聚物失液量控制添加劑的水泥組合物，所述接枝共聚物失液量控制添加劑包含腐殖酸鹽的主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體。本發(fā)明還涉及將所述組合物用于固井操作的方法。
背景技術(shù)：
：井用水泥組合物通常用于地下操作中，特別地，地下井構(gòu)造和補(bǔ)注操作。例如，在地下井構(gòu)造中，將管柱(例如，外殼和襯套)運(yùn)入井眼中，并就地膠裝。就地對(duì)管柱膠裝的方法通常被稱為"初次固井"。在典型的初次固井操作中，水泥組合物泵入井眼壁和置于井眼中的管柱外表面之間的環(huán)形空間中。水泥組合物在環(huán)形空間中固化，由此形成硬化的、基本上不可滲透的水泥環(huán)形鞘，所述環(huán)形鞘支撐并將管柱定位于井眼中，將管柱的外表面與地層粘合。另外，圍繞管柱的固化水泥的環(huán)形鞘的作用是防止液體流入環(huán)形空間，以及保護(hù)管柱不被腐蝕。水泥組合物還用于封堵和廢棄操作中，以及補(bǔ)注水泥操作，如擠水泥和替換水泥塞。為了使所述地下固井操作成功，水泥組合物典型地包含失液量控制添加劑以降低水泥組合物的失液量，例如，當(dāng)它們接觸不可滲透的地層和區(qū)域時(shí)。過多的失液量會(huì)導(dǎo)致水泥組合物變得過早脫水，這限制了可以泵入的水泥組合物的量。歸因于該過早脫水，需要過量的泵壓以定位該水泥組合物，潛在地導(dǎo)致地層的破壞和/或井眼的不穩(wěn)定。迄今為止，已經(jīng)將特定的聚合物用作固井操作中的失液量控制添加劑。例如，已經(jīng)將纖維素材料，如羥乙基纖維素和羧甲基羥乙基纖維素用作失液量控制添加劑。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺或N，N-二甲基丙烯酰胺的共聚物也已經(jīng)被用作失液量控制添加劑。另外，包含木質(zhì)素或褐煤的主鏈和包括至少一種選自如下基團(tuán)的側(cè)鏈基團(tuán)的接枝共聚物已經(jīng)用作失液量控制添加劑2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯腈和N,N-二甲基丙烯酰胺。然而，這些失液量控制添加劑在高溫(例如，至少約500°F(260。C))下不能提供失液量控制的理想水平和/或顯示不理想的性能(例如，分散性)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及固井操作。更具體地說，本發(fā)明涉及水泥組合物，其包含接枝共聚物失液量控制添加劑，所述接枝共聚物失液量控制添加劑包含腐殖酸鹽主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體。在一方面，本發(fā)明提供井用水泥組合物。所述井用水泥組合物包含水，水泥，和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體，所述接枝共聚物的主鏈包括腐殖酸鹽。在另一方面，本發(fā)明提供井用水泥組合物。所述井用水泥組合物包含水，水凝水泥，和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主鏈和接枝單體。該主鏈包含腐殖酸鹽，該接枝單體包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽、丙烯酰胺、丙烯酸鹽、和二烯丙基二甲基氯化銨。在另一方面，本發(fā)明提供井用水泥組合物。所述井用水泥組合物包含水，水凝水泥，和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主鏈和接枝單體。該主鏈包含腐殖酸鹽，該接枝單體包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽、丙烯酰胺、乙烯基膦酸鹽、和二烯丙基二甲基氯化銨。本發(fā)明還涉及在固井操作中將接枝共聚物用作失液量控制添加劑的用途，所述接枝共聚物包含腐殖酸鹽的主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體。在另一方面，本發(fā)明提供在地層中固井的方法。所述固井的方法包括將水泥組合物引入地層中。所述水泥組合物包含水、水泥、和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物。所述接枝共聚物包含主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體。所述接枝共聚物的主鏈包括腐殖酸鹽。在另一方面，本發(fā)明提供在地層中固井的方法。所述固井的方法包括將水泥組合物引入管柱和地層之間的空間中。所述水泥組合物包含水、水泥、和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物。所述接枝共聚物包含主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體。所述接枝共聚物的主鏈包括腐殖酸鹽。所述方法還包括使所述水泥組合物在管柱和地層之間的空間中固化。在閱讀以下的具體實(shí)施方式的描述后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及固井操作。更具體地說，本發(fā)明涉及水泥組合物，其包含接枝共聚物失液量控制添加劑，所述接枝共聚物失液量控制添加劑包含腐殖酸鹽的主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS⑧酸)、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸(VPA)、二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)和它們的鹽的接枝單體。本發(fā)明還涉及在固井操作中將接枝共聚物用作失液量控制添加劑的用途，所述接枝共聚物包含腐殖酸鹽的主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS⑧酸)、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸(VPA)、二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)和它們的鹽的接枝單體。盡管這些接枝共聚物在許多固井應(yīng)用中在降低水泥組合物的失液量方面是有效的，但是它們應(yīng)該特別地在高溫應(yīng)用中在降低失液量方面是有用的，例如，在具有井底流通溫度(BHCT)至少約500。F(260。C)的井中。本發(fā)明的水泥組合物的一個(gè)示例性實(shí)施方式包含水、水泥和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，該接枝共聚物包含腐殖酸鹽的主鏈和至少四種選自AMPS酸、丙烯酰胺、丙烯酸、VPA、DADMAC和它們的鹽的接枝單體。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解該示例性的水泥組合物通常應(yīng)該具有適合于特定應(yīng)用的密度。舉例來說，該水泥組合物的示例性實(shí)施方式可以具有約S磅每加侖("ppg")至約21ppg的密度。在本發(fā)明的水泥組合物的示例性實(shí)施方式中所用的水可以是淡水或鹽水(例如，包含一種或多種溶于其中的鹽的水、海水、粗鹽水、飽和的鹽水等)。通常來說，水可以來自任何來源，前提是其不含有不理想地影響水泥組合物的過量的化合物?？傊梢砸宰銐虻牧看嬖谝孕纬煽杀盟偷臐{液。在示例性的實(shí)施方式中，水相對(duì)于水泥的重量("bwoc")以約33重量％至約200重量％的量存在。在示例性的實(shí)施方式中，水以約35重量％至約70重量Q/。bwoc的量存在。本發(fā)明的水泥組合物的示例性實(shí)施方式包含水泥。適合用于地下固井操作的多種水泥的任一可以用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中。合適的實(shí)例包括水凝水泥，其包含鈣、鋁、硅、氧和/或硫，在與水反應(yīng)時(shí)固化和硬化。所述水凝水泥包括，但不限于硅酸鹽水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高鋁含量水泥、爐渣水泥、硅石水泥和它們的組合。在特定的實(shí)施方式中，水凝水泥可以包含硅酸鹽水泥。在一些實(shí)施方式中，適合用于本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中的硅酸鹽水泥根據(jù)AmericanPetroleumInstitute,」尸/iS/eci/cofriow》/AfafenVaf/saweTeW/wg々rifTe//Cewew&,APISpecification10，F(xiàn)ifthEd.,July1，1990被分級(jí)為ClassA,C,H，和G水泥。另外，本發(fā)明的水泥組合物的示例性實(shí)施方式包含失液量控制添加劑。如前述所提及，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含腐殖酸鹽的主鏈，其中腐殖酸鹽被至少四種選自如下的單體接枝八1^>8@酸、丙烯酰胺、丙烯酸、VPA、DADMAC和它們的鹽?？傊@些接枝共聚物在多種固井操作中在降低水泥組合物的失液量方面是有效的。舉例來說，這些接枝共聚物在高溫應(yīng)用，例如在具有BHCT至少約500°F(260°C)的井中，特別適合用作失液量控制添加劑。通常，接枝共聚物的主鏈包括腐殖酸鹽。一般，腐殖酸是源于有機(jī)物質(zhì)的分解的化合物。舉例來說，腐殖酸可以包括在有機(jī)物質(zhì)如死亡植物的分解產(chǎn)生的污物、煤和泥煤中發(fā)現(xiàn)的異黑色素(allomelanins)。另外，在示例性實(shí)施方式中，主鏈還可以包括聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙垸、聚環(huán)氧丙垸、聚乙烯亞胺和它們的組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解腐殖酸可以用堿性溶液(如氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化銨)處理，以在水中溶解腐殖酸。舉例來說，用堿性溶液處理腐殖酸通常會(huì)將一部分腐殖酸溶解或分散進(jìn)溶液中。所述溶液可以然后被濃縮以增加腐殖酸含量或可以直接用于聚合中。接枝共聚物可以包含足夠量的腐殖酸鹽主鏈以提供理想水平的失液量控制。在示例性實(shí)施方式中，主鏈相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)可以以約5重量％至約95重量％的量存在于接枝共聚物中。在示例性實(shí)施方式中，主鏈相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)可以以約10重量％至約50重量％的量存在于接枝共聚物中。在示例性實(shí)施方式中，主鏈相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)可以以約10重量％至約20重量％的量存在于接枝共聚物中。如前述所提及，接枝共聚物的腐殖酸鹽主鏈被至少四種選自如下的單體接枝八匿8@酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA，DADMAC和它們的鹽。一般，接枝單體存在于以無規(guī)方式連結(jié)至腐殖酸鹽主鏈的側(cè)基中。舉例來說，以無規(guī)方式連結(jié)至腐殖酸鹽主鏈的各個(gè)側(cè)基可以包含一種或多種單體。不被理論所束縛，據(jù)信多種單體(例如，，8@酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA和DADMAC中的至少四種)連接在腐殖酸鹽主鏈中產(chǎn)生的自由基處。在示例性實(shí)施方式中，在引發(fā)聚合反應(yīng)之前，至少四種選自，8@酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA,DADMAC和它們的鹽的單體可以與腐殖酸鹽混合。通常，接枝共聚物可以包含足夠量的這些接枝單體以提供理想水平的失液量控制。在示例性實(shí)施方式中，接枝單體相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)可以以約5重量％至約95重量％的量存在于接枝共聚物中。在示例性實(shí)施方式中，接枝單體相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)可以以約50重量％至約90重量％的量存在于接枝共聚物中。在示例性實(shí)施方式中，接枝單體相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)可以以約80重量％至約90重量％的量存在于接枝共聚物中。示例性的失液量控制添加劑包括接枝有^\>5@酸鹽，丙烯酰胺,丙烯酸鹽和DADMAC的腐殖酸鹽主鏈。這些接枝單體各自在示例性的接枝共聚物中可以以多種不同的摩爾比存在。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約1:1至約4:1的八]^8@酸鹽:丙烯酰胺摩爾比。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約1:1至約10:1的八旨8@酸鹽:丙烯酸鹽摩爾比。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約i:i至約io:l的八]^8@酸鹽:0^]^(:摩爾比。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約4:3:2:1至約4:1:0.5:0.1的八]\>8@酸鹽:丙烯酰胺:丙烯酸鹽DADMAC摩爾比。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約4:3:1:1至約4:2:1:0.25的AMPS酸鹽:丙烯酰胺:丙烯酸鹽:DADMAC摩爾比。另一示例性的失液量控制添加劑包括接枝有AMPS②酸鹽，丙烯酰胺，VPA鹽，DADMAC的腐殖酸鹽主鏈。這些接枝單體各自在示例性的接枝共聚物中可以以多種不同的摩爾比存在。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約1:1至約4:1的AMPS酸鹽:丙烯酰胺摩爾比。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約2:1至約10:1的AMPS酸鹽:VPA鹽摩爾比。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約i:i至約io:l的AMPS⑧酸鹽:DADMAC摩爾比。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約4:4:1:2至約4:1:0丄0.1的AMPS^酸鹽:丙烯酰胺:VPA鹽DADMAC摩爾比。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有約4:4:1:2至約4:2:1:0.25的^^8@酸鹽:丙烯酰胺:VPA鹽DADMAC摩爾比。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解存在于接枝共聚物中的各個(gè)接枝單體的量取決于多種因素，包括成本、使用溫度、接枝共聚物的理想分子量、分散性質(zhì)和失液量控制的理想量。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解合適的接枝共聚物可以是酸的形式或鹽的形式。如所述理解，可以制備多種接枝共聚物的鹽，例如，通過用堿性試劑中和酸形式的AMPS⑧酸，丙烯酸單體和/或VPA單體。舉例來說，合適的堿性試劑可以包括氫氧化鈉、氫氧化銨等。所述中和例如可以在接枝共聚物的聚合之前或之后發(fā)生。舉例來說，AMPS⑧酸的鹽(如AJVO^酸的鈉鹽)可以用于接枝共聚物的聚合中。另外，歸因于示例性水泥組合物中存在的鈣離子，例如可以發(fā)生單體的中和。失液量控制添加劑應(yīng)該以足夠的量包含于本發(fā)明的水泥組合物的示例性實(shí)施方式中以提供理想水平的失液量控制。在示例性實(shí)施方式中，失液量控制添加劑在水泥組合物的示例性實(shí)施方式中可以以約0.1%至約5e/。bwoc的量存在。在示例性實(shí)施方式中，失液量控制添加劑在水泥組合物的示例性實(shí)施方式中可以以約0.2%至約3%bwoc的量存在。用作根據(jù)本發(fā)明的失液量控制添加劑的接枝共聚物的示例性實(shí)施方式可以利用任何合適的聚合技術(shù)制備。舉例來說，合適的接枝共聚物可以利用多種自由基聚合技術(shù)中的任一種制備。在這些制備接枝共聚物的示例性實(shí)施方式的自由基技術(shù)中所用的引發(fā)劑通常可以包括氧化還原引發(fā)劑，其能夠在腐殖酸中產(chǎn)生自由基，所述自由基通過與單體反應(yīng)引發(fā)聚合。多種高銻鹽和其它化合物可以合適地促進(jìn)自由基引發(fā)，過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原體系可以用于制備腐殖酸接枝共聚物的示例性實(shí)施方式。在特定的實(shí)施方式中，可以將水用作聚合反應(yīng)中的溶劑。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解還可以使用其它能夠溶解反應(yīng)物的溶劑。還可以加入適合用于地下固井操作的其它添加劑至水泥組合物的示例性實(shí)施方式中。所述添加劑的實(shí)例包括分散劑、緩凝劑、促進(jìn)劑、消泡劑、堵漏材料、鹽、粉煤灰、纖維、強(qiáng)度衰減添加劑、加重劑、玻璃化頁巖、輕質(zhì)添加劑(例如，膨潤(rùn)土、硬瀝青、玻璃珠等)和它們的組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明公開的基礎(chǔ)上將能夠容易地確定對(duì)于特定應(yīng)用和理想的結(jié)果有用的添加劑的類型和數(shù)量。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明的水泥組合物的示例性實(shí)施方式可以用于多種地下應(yīng)用中，包括初次固井和補(bǔ)注水泥。水泥組合物的示例性實(shí)施方式可以被引入地層中并使其在其中固化。水泥組合物的示例性實(shí)施方式可以包含水、水泥和包括接枝共聚物的失液量控制添加劑，所述接枝共聚物包含腐殖酸鹽主鏈和至少四種選自八1^>8@酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA，DADMAC和它們的鹽的接枝單體。舉例來說，在示例性的初次固井的實(shí)施方式中，可以將水泥組合物引入在地層和位于地層中的管柱之間的空間中。使水泥組合物固化以形成在地層和管柱之間的空間中的硬化塊。另外，在示例性補(bǔ)注水泥的實(shí)施方式中，例如在擠水泥操作或替換水泥塞中可以使用水泥組合物。為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)，給出如下的某些特定示例性實(shí)施方式的實(shí)例。如下的實(shí)施例決不限制或限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例實(shí)施例1根據(jù)如下過程制備包含接枝有至少四種選自如下單體的腐殖酸鹽主鏈的共聚物AMPS酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA，DADMAC和它們的鹽。首先，將腐殖酸鈉、水、消泡劑和乙二胺四乙酸(EDTA)加入至反應(yīng)器容器中。然后向該容器中，加入58重量％的AMPS酸的鈉鹽溶液、48重量％的丙烯酰胺溶液、丙烯酸(或如下表所述的VPA)和DADMAC。將該混合物在用氮?dú)獯祾邥r(shí)加熱并保持在約158°F(70。C)的溫度一小時(shí)。一小時(shí)后，加入過硫酸銨以引發(fā)聚合。將該混合物保持在約158°F(70。C)兩小時(shí)。兩小時(shí)后，加入焦亞硫酸鈉，然后使混合物冷卻。當(dāng)混合物達(dá)到室溫時(shí)，加入50%的氫氧化鈉溶液以將pH范圍調(diào)節(jié)至約7至約8。共聚物的制備中所用的各個(gè)組分的重量百分?jǐn)?shù)列于下表中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>實(shí)施例2進(jìn)行如下系列測(cè)試以將本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式的性能與描述于U.S.Pat.No.4,676,317中HALAD-413失液量添加劑比較。相應(yīng)地，制備包含如下組分的樣品水泥組合物PortlandClassH水泥,HR-12緩凝劑(0.6%bwoc)，自由水控制添加劑(0.1%bwoc)，失液量控制添加劑(1%bwoc)和足量的水以提供16.4ppg的密度。HR-12緩凝劑是來自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥固化緩凝劑。另夕卜，所用的自由水控制添加劑是羥乙基纖維素，來自于HamburtonEnergyServices,Inc。關(guān)于失液量控制添加劑，樣品No.1包含HALAD-413失液量添加劑作為失液量控制添加劑。樣品Nos.2-9包含本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式，其具有腐殖酸濃度為12重量％至16重量％，接枝單體的摩爾比如下表所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>制備后，將各個(gè)樣品水泥組合物傾倒入具有325-目篩的預(yù)熱池中，在1,000psi和如下表所列的溫度下進(jìn)行失液量測(cè)試30分鐘。根據(jù)APIRPIOB，RecommendedPracticesforTestingWellCements進(jìn)行失液量測(cè)試。另外地，根據(jù)上述的APPRP10B使用FannModel35粘度計(jì)在下表所列的溫度下測(cè)定樣品水泥組合物的流變學(xué)性質(zhì)。這些測(cè)試的結(jié)果列于下表中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>因此，實(shí)施例2表明使用本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式與HALAD-413失液量添加劑相比，提供了改善的失液量控制和更理想的流變學(xué)。實(shí)施例3在高溫下進(jìn)行如下另外的測(cè)試以將本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式的性能與HALAD-413失液量添加劑比較。相應(yīng)地，制備包含如下組分的樣品水泥組合物PortlandClassH水泥，HI^-12緩凝劑，自由水控制添加劑，SSA-1強(qiáng)度穩(wěn)定劑，失液量控制添加劑和足量的水以提供16.4ppg的密度。所用的自由水控制添加劑是羥乙基纖維素，來自于HalliburtonEnergyServices,Inc。樣品No.10不包含自由水控制添加劑。SSA-1是強(qiáng)度穩(wěn)定劑(晶體硅石)，來自于HalliburtonEnergyServices,Inc.。各個(gè)樣品中包含的特定的失液量控制添加劑列于下表中。制備后，在1,000psi和如下表所列的溫度下進(jìn)行失液量測(cè)試。對(duì)于該系列的測(cè)試，使用設(shè)定在不高于400°F的溫度和不高于2,000psi的壓力下測(cè)試的攪拌失液量裝置測(cè)定失液量。攪拌失液量裝置描述于APIRP10B-2/ISO10426-2section10中。對(duì)于這些失液量測(cè)試，將樣品在測(cè)試池中攪拌并同時(shí)升高溫度至測(cè)試溫度。在樣品達(dá)到測(cè)試溫度后，停止池內(nèi)部的槳的旋轉(zhuǎn)，將池旋轉(zhuǎn)以將樣品緊靠過濾介質(zhì)(325-目篩)，測(cè)定失液量。來自樣品的濾液流進(jìn)過濾收集室，其具有施加至其的背壓以保持對(duì)于含有鹽的任何測(cè)試不沸騰。這些測(cè)試的結(jié)果列于下表中。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>因此，實(shí)施例3表明使用本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式與HALAD-413失液量添加劑相比，可以提供改善的失液量控制。實(shí)施例4進(jìn)行另外的測(cè)試以評(píng)價(jià)本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式的性能。相應(yīng)地，制備包含如下組分的樣品水泥組合物PortlandClassG水泥，SSA-1強(qiáng)度穩(wěn)定劑(35%bwoc),HR-5緩凝劑(0.3%bwoc),Microbond膨脹添加劑(0.1%bwoc),失液量控制添加劑(1%bwoc),311^&1^@水泥添加劑(10%bwoc)，膨潤(rùn)土(2%bwoc)和足量的水以提供15.2ppg的密度。HR-5緩凝劑是來自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥固化緩凝劑。Microbondm膨脹添加劑是來自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥添加劑。SilicalitZ水泥添加劑是細(xì)分散的高表面積的無定形硅石，來自于HalliburtonEnergyServices,Inc.。各個(gè)樣品中包含的特定的失液量控制添加劑列于下表中。制備后，將各個(gè)樣品水泥組合物傾倒入具有325-目篩的預(yù)熱池中，在l，OOOpsi和如下表所列的溫度下進(jìn)行失液量測(cè)試30分鐘。根據(jù)APIRP10B,RecommendedPracticesforTestingWellCements進(jìn)行失液量測(cè)試。另外地，根據(jù)上述的APPRP10B使用FarmModel35粘度計(jì)在下表所列的溫度下測(cè)定樣品水泥組合物的流變學(xué)性質(zhì)。這些測(cè)試的結(jié)果列于下表中。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>因此，實(shí)施例4表明使用本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式可以提供理想的失液量控制和流變學(xué)。實(shí)施例5進(jìn)行另外的測(cè)試以評(píng)價(jià)本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式的性能。相應(yīng)地，制備包含如下組分的樣品水泥組合物PortlandClassH水泥，SSA-1強(qiáng)度穩(wěn)定劑(35%bwoc),SCR-100緩凝劑(0.75%bwoc),CFR-3水泥分散劑(0.75%bwoc),HR-25緩凝劑(0.1%bwoc),失液量控制添加劑(1%bwoc)和足量的水以提供17.5的密度。HR-25緩凝劑是來自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥固化緩凝劑。SCR-100緩凝劑是來自于HalliburtonEnergyServices,Inc的水泥固化緩凝劑。CFR-3水泥分散劑是來自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥分散劑。包含于各個(gè)樣品中的特定失液量控制添加劑列于下表中。制備后，將各個(gè)樣品水泥組合物傾倒入具有325-目篩的預(yù)熱池中，在1,000psi和如下表所列的溫度下進(jìn)行失液量測(cè)試30分鐘。根據(jù)APIRP10B,RecommendedPracticesforTestingWellCements進(jìn)行失液量測(cè)試。這些測(cè)試的結(jié)果列于下表中。表6樣品No.密度(PPg)失液量控制添加劑(P/。bwoc)溫度(°F)Howco粘度計(jì)讀數(shù)失液量(cc/30min.)0min20min2117.5HALAD-41318018141002217.5腐殖酸接枝共聚物2B180171358因此，實(shí)施例5表明使用本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式與HALAD-413失液量添加劑相比提供改善的失液量控制。實(shí)施例6進(jìn)行壓縮強(qiáng)度和增稠時(shí)間測(cè)試以與HALAD-413失液量添加劑比較包含本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式的樣品水泥組合物的性能。相應(yīng)地，制備包含如下組分的樣品水泥組合物PortlandClassH水泥，SSA-1強(qiáng)度穩(wěn)定劑(35%bwoc),自由水控制添加劑(0.1%bwoc),HR-12緩凝劑,失液量控制添加劑(1%bwoc)和足量的水以提供16.4的密度。所用的自由水控制添加劑是羥乙基纖維素，來自于HalliburtonEnergyServices,Inc.。包含于各個(gè)樣品中的特定失液量控制添加劑列于下表中。制備后，根據(jù)APIRPIOB,RecommendedPracticesforTestingWellCements將各個(gè)樣品水泥組合物在列于下表的溫度下經(jīng)受48小時(shí)的壓縮強(qiáng)度測(cè)試和增稠時(shí)間測(cè)試。這些測(cè)試的結(jié)果列于下表中。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>因此，實(shí)施例6表明使用本發(fā)明的失液量控制添加劑的示例性實(shí)施方式可以提供理想的增稠時(shí)間和壓縮強(qiáng)度。因此，本發(fā)明被改善以獲得提及的目的和優(yōu)點(diǎn)以及其內(nèi)在的目的和優(yōu)點(diǎn)。上述公開的特定的實(shí)施方式僅是示例性的，本發(fā)明可以具有各種改進(jìn)和替代方式。然而，應(yīng)該理解的是本發(fā)明不旨在于限定于這些公開的特定實(shí)施方式。而是，本發(fā)明包括落入由本發(fā)明的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的所有改進(jìn)、等價(jià)物和替代物。權(quán)利要求1、井用水泥組合物，其包含水；水泥；和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體，所述主鏈包括腐殖酸鹽。2、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，相對(duì)于所述水泥，所述水以約35重量％至約70重量％的量存在。3、如權(quán)利要求l所述的井用水泥組合物，其中所述水選自淡水和鹽水。4、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中所述水泥包含水凝水泥。5、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述水泥包含選自硅酸鹽水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高鋁含量水泥、爐渣水泥、硅石水泥和它們的組合的水凝水泥。6、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約10重量％至約50重量％的主鏈，并且其中所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約50重量％至約90重量％的至少四種接枝單體。7、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述主鏈包含選自聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚乙烯亞胺和它們的組合的單體單元。8、如權(quán)利要求l所述的井用水泥組合物，其中，所述接枝單體包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽、丙烯酰胺、丙烯酸鹽和二烯丙基二甲基氯化銨。9、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述接枝共聚物包含摩爾比為約4:3:2:1至約4:1:0.5:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽:丙烯酰胺丙烯酸鹽:二烯丙基二甲基氯化銨。10、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述接枝共聚物包含摩爾比為約4:4:1:2至約4:1:0.1:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽:丙烯酰胺:乙烯基膦酸鹽:二烯丙基二甲基氯化銨。11、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述主鏈基于干重以約10重量％至約20重量％的量存在于所述接枝共聚物中。12、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述失液量控制添加劑相對(duì)于所述水泥以約0.1重量％至約5重量％的量存在于所述水泥組合物中。13、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述井用水泥組合物包含選自分散劑、緩凝劑、促進(jìn)劑、消泡劑、堵漏材料、鹽、粉煤灰、纖維、強(qiáng)度衰減添加劑、加重劑、玻璃化頁巖、輕質(zhì)添加劑和它們的組合的添加劑。14、如權(quán)利要求1所述的井用水泥組合物，其中，所述井用水泥組合物包含晶體硅石。15、井用水泥組合物，其包含水；水凝水泥；和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主鏈和接枝單體，所述主鏈包含腐殖酸鹽，所述接枝單體包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽、丙烯酰胺、丙烯酸鹽和二烯丙基二甲基氯化銨。16、如權(quán)利要求15所述的井用水泥組合物，其中，所述接枝共聚物包含如下接枝單體摩爾比為約4:3:2:1至約4:1:0.5:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽:丙烯酰胺:丙烯酸鹽:二烯丙基二甲基氯化銨。17、如權(quán)利要求15所述的井用水泥組合物，其中，所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約10重量％至約50重量％的量的主鏈，并且其中所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約50重量％至約90重量％的量的至少四種接枝單體。18、井用水泥組合物，其包含水；水凝水泥；和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主鏈和接枝單體，所述主鏈包含腐殖酸鹽，所述接枝單體包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽、丙烯酰胺、乙烯基膦酸鹽和二烯丙基二甲基氯化銨。19、如權(quán)利要求18所述的井用水泥組合物，其中，所述接枝共聚物包含摩爾比為約4:4:1:2至約4:1:0.1:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽:丙烯酰胺:乙烯基膦酸鹽:二烯丙基二甲基氯化銨。20、如權(quán)利要求18所述的井用水泥組合物，其中，所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約10重量％至約50重量％的量的主鏈，并且其中所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約50重量％至約卯重量％的量的至少四種接枝單體。21、在地層中固井的方法，其包括將水泥組合物引入地層中，所述水泥組合物包含水；水泥；和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體，所述主鏈包括腐殖酸鹽。22、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，相對(duì)于所述水泥，所述水以約35重量％至約70重量％的量存在。23、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述水選自淡水和鹽水。24、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述水泥包含水凝水泥。25、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述水泥包含選自硅酸鹽水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高鋁含量水泥、爐渣水泥、硅石水泥和它們的組合的水凝水泥。26、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約10重量％至約50重量％的主鏈，并且其中所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約50重量％至約90重量％的至少四種接枝單體。27、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述主鏈包含選自聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙垸、聚環(huán)氧丙烷、聚乙烯亞胺和它們的組合的單體單元。28、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述接枝單體包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽、丙烯酰胺、丙烯酸鹽和二烯丙基二甲基氯化銨。29、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含摩爾比為約4:3:2:1至約4:1:0.5:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽:丙烯酰胺:丙烯酸鹽:二烯丙基二甲基氯化銨。30、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含2-丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸鹽、丙烯酰胺、乙烯基膦酸鹽和二烯丙基二甲基氯化銨。31、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含摩爾比為約4:4:1:2至約4:1:0丄0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽:丙烯酰胺:乙烯基膦酸鹽:二烯丙基二甲基氯化銨。32、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述失液量控制添加劑相對(duì)于所述水泥以約0.1重量％至約5重量％的量存在于所述水泥組合物中。33、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，將所述水泥組合物引入地層中包括將所述水泥組合物引入具有井底流通溫度至少約500°F的井眼中。34、如權(quán)利要求21所述的方法，其包括使所述水泥組合物在地層中固化。35、在地層中固并的方法，其包括將水泥組合物引入管柱和地層之間的空間中，所述水泥組合物包含水；水泥；和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體，所述主鏈包括腐殖酸鹽；和使所述水泥組合物在管柱和地層之間的空間中固化。36、如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約10重量％至約50重量％的主鏈，并且其中所述接枝共聚物包含相對(duì)于所述接枝共聚物以干重計(jì)約50重量％至約90重量％的至少四種接枝單體。37、如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含如下接枝單體摩爾比為約4:3:2:1至約4:1:0.5:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽:丙烯酰胺:丙烯酸鹽:二烯丙基二甲基氯化銨。38、如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含如下接枝單體摩爾比為約4:4:1:2至約4:1:0丄0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鹽:丙烯酰胺:乙烯基膦酸鹽:二烯丙基二甲基氯化銨。39、如權(quán)利要求35所述的方法，其中，將所述水泥組合物引入管柱和地層之間的空間中包括將所述水泥組合物引入具有井底流通溫度至少約500°F的井眼中。40、如權(quán)利要求35所述的方法，其包括將管柱運(yùn)進(jìn)穿透地層的井眼中。全文摘要本發(fā)明提供一種水泥組合物，其包含水、水泥和失液量控制添加劑，所述失液量控制添加劑包括接枝共聚物。所述接枝共聚物包含主鏈和至少四種選自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化銨和它們的鹽的接枝單體。所述接枝共聚物的主鏈包括腐殖酸鹽。所述水泥組合物可以用于固井操作。文檔編號(hào)C09K8/487GK101631842SQ200880002130公開日2010年1月20日申請(qǐng)日期2008年1月10日優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日發(fā)明者B·J·金,D·C·布倫內(nèi)斯,J·查特吉,S·J·劉易斯申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司