專利名稱：：使用包含水泥窯粉塵的可固化組合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及膠結(jié)操作，更具體地，涉及包含水和水泥窯粉塵("CKD")的可固化組合物，及其相關(guān)的使用方法。
背景技術(shù)：
：可固化組合物可用于多種地下應(yīng)用。這里使用的術(shù)語"可固化組合物"指任何能隨著時間固化形成硬化物的組合物?？晒袒M合物的一個實例包含水硬水泥和水?？赡苌婕翱晒袒M合物的地下應(yīng)用包括但不限于初次注水泥(primarycementing)、補(bǔ)注7K泥(remedialcementing)禾口鉆井操作?？晒袒M合物還可用于表面應(yīng)用中，比如，建筑膠結(jié)(constmctioncementing)?？晒袒M合物可用于初次注水泥操作中，從而將管柱(比如套管(casing)和襯管(liners))膠結(jié)在井眼中。在進(jìn)行初次注水泥時，可將可固化組合物泵入位于井眼壁和其中的管柱之間的環(huán)形空間中?？晒袒M合物在環(huán)形空間中固化，從而形成硬化水泥的環(huán)形環(huán)套(例如，水泥殼(cementsheath))支撐和定位井眼中的管柱(pipestHng)，并將管柱的外表面膠結(jié)到井眼壁?？晒袒M合物還可用于補(bǔ)注水泥操作中，比如密封管柱或水泥殼中的空隙。這里使用的術(shù)語"空隙"指任何類型的空間，包括斷層(fractures)、孔穴(holes)、裂縫(cracks)、溝道(channels)、空間(spaces)等。這種空隙可以包括管柱中的孔穴或裂縫；水泥殼中的孔穴、裂縫、空間或溝道；以及水泥殼和油井套管(wellcasing)或地層的外表面之間的極小空間(一般稱為"微環(huán)(microannuli)")。密封這種空隙可以防止不需要的液體流(例如，油、氣體、水等)和/或微細(xì)固體物進(jìn)出井眼。無論是否有意，人們己嘗試過通過向空隙中引入物質(zhì)并使它留在其中來密封這類空隙。如果該物質(zhì)不能填入空隙中，可在空隙上形成橋(bridge)、補(bǔ)片(patch)或環(huán)，以可能地使不需要的液流終止。迄今，在終止不需要的流體通過這種空隙的方法中使用的物質(zhì)包括包含水和水硬水泥的可固化組合物，其中該方法使用水壓迫使可固化組合物進(jìn)入空隙中。一旦置入空隙中，可使所述可固化組合物變硬。補(bǔ)注水泥操作也可用來密封地層部分或礫石充填體部分。所述地層部分可包括地層的可滲透部分和地層中的斷層(天然的或其它)及其它可使不需要的液流進(jìn)出井眼的地層部分。礫石充填體部分包括那些希望防止不需要的液流進(jìn)出井眼的礫石充填體部分。術(shù)語"礫石充填體"常用于指置于井眼中的大量顆粒材料(比如砂子)，以至少部分地減少疏松地層顆粒遷移進(jìn)入井眼中。雖然無篩(screenless)礫石裝填操作變得越來越常見，礫石裝填操作通常包括將礫石充填體篩子置于理想的地層部分附近的井眼中，用分級的顆粒材料填充篩子和井眼之間的環(huán)形區(qū)周圍，以防止和抑制地層固體隨產(chǎn)生的液體流過礫石充填體。其中，該方法可使密封礫石充填體部分防止不需要的液流，而不需要移除礫石充填體?？晒袒M合物還可在地層中鉆井眼時使用。比如，在鉆井眼中，在有些情況下可能需要改變井眼方向。在有些情況下，可固化組合物可用來促進(jìn)方向變化，比如，通過在水泥的'硬化物中鉆導(dǎo)向孔(常稱作"分離塞(kickoffplug)")置于井眼中。某些地層可引起鉆頭(drillbit)在特定的方向打鉆。比如，在豎井(verticalwdl)中，這種情況可導(dǎo)致井眼偏離豎直方向而不合要求。在定向井(directionalwell)(鉆井方向和豎直方向成角度)中，在豎直地鉆了井眼的初始部分后，由地層誘導(dǎo)的方向可使沿所需的路徑變得困難。在那些以及其它情況下，可使用特殊的定向鉆井工具，比如造斜器(whipstock)、彎曲向下機(jī)械化爭占井組合(bentsub-downholemotorizeddrillcombination)等。通常，定向鉆井工具或使用的工具可以是定向的，以便在要求的方向上以相對于上述井眼要求的角度形成導(dǎo)孔。當(dāng)導(dǎo)孔鉆了較短的距離時，移出專用工具，如果需要，可在沿新路徑鉆井時繼續(xù)使用這些工具。為保證后續(xù)鉆井沿著導(dǎo)孔，可能有必要在置于井眼中的分離塞中鉆導(dǎo)孔。在這些情況下，在鉆導(dǎo)孔之前，可向井眼中引入可固化組合物，并使之固化以在其中形成分離塞。然后可在分離塞中鉆導(dǎo)孔，分離塞的高強(qiáng)度有助于保證后續(xù)鉆井沿著導(dǎo)孔的方向進(jìn)行。迄今使用的可固化組合物通常包含硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥通常是可固化組合物的成本的主要部分。為了減少這種可固化組合物的成本，可固化組合物可在硅酸鹽水泥之外包括其它組分或用其它組分代替硅酸鹽水泥。這種組分可包括粉煤灰、礦渣水泥、頁巖、偏高嶺土、微細(xì)水泥等。這里使用的術(shù)語"粉煤灰"指粉碎的或磨碎的煤燃燒的殘渣，其中由煙道氣攜帶的粉煤灰可以回收(比如，通過靜電沉淀回收)。這里使用的術(shù)語"礦渣"指?；?、在鑄鐵的生產(chǎn)中形成的高爐副產(chǎn)物，且通常包含鐵礦中發(fā)現(xiàn)的氧化雜質(zhì)。礦渣水泥通常包含礦渣和堿(比如，諸如氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、或石灰)以制造可固化組合物，當(dāng)與水結(jié)合時，所述可固化組合物可固化形成硬化物。在水泥的制造過程中，生成常稱作"CKD"的廢料。這里使用的術(shù)語"CKD"指部分煅燒的窯爐進(jìn)料，其在水泥的制造過程中從氣流中除去并在集塵器中收集。通常，在水泥的生產(chǎn)過程中收集到大量的CKD，常當(dāng)作廢料處理。廢料CKD的處理會給水泥的生產(chǎn)增加不希望的成本，還需考慮與其處理相關(guān)的環(huán)境問題。從各種水泥生產(chǎn)中得到的CKD的化學(xué)分析取決于多種因素，包括特定的窯爐進(jìn)料、水泥生產(chǎn)操作的效率及相關(guān)的集塵系統(tǒng)。CKD—般可包含多種氧化物，比如Si02、A1203、Fe203、CaO、MgO、S03、Na2C^nK20。發(fā)明概述本發(fā)明涉及膠結(jié)操作，更具體地，涉及包含水和CKD的可固化組合物，及其相關(guān)的使用方法。在一個實施方案中，本發(fā)明提供下述方法，其包括(a)提供包含水和CKD的可固化組合物；(b)將所述可固化組合物引入地層中；以及下述(c)、(d)、(e)或(f)中的至少一個步驟(c)使所述可固化組合物在位于井眼中的管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)部分中固化；(d)使所述可固化組合物固化以密封位于井眼中的管柱中的空隙，或位于管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)中的水泥殼中的空隙；(e)使所述可固化組合物固化以密封礫石充填體部分或地層部分；或(f)使所述可固化組合物固化形成分離塞；在分離塞中鉆孔；并通過分離塞中的孔鉆井眼。本發(fā)明的另一個實施方案提供膠結(jié)位于井眼中的管柱的方法，其包括提供包含水和CKD的可固化組合物；將所述可固化組合物引入管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)中；并使所述可固化組合物在環(huán)形區(qū)中固化形成硬化物。本發(fā)明的另一個實施方案提供密封礫石充填體部分或地層部分的方法，其包括提供包含水和CKD的可固化組合物；將所述可固化組合物引入礫石充填體部分或地層部分；并使所述可固化組合物在礫石充填體部分或地層部分中形成硬化物。本發(fā)明的另一個實施方案提供密封位于井眼中的管柱中的空隙，或位于管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)的水泥殼中的空隙的方法，其包括提供包含水和水泥窯粉塵的可固化組合物；將所述可固化組合物引入空隙中；并使所述可固化組合物在空隙中固化以形成硬化物。本發(fā)明的另一個實施方案提供改變鉆井眼的方向的方法，其包括提供包含水和CKD的可固化組合物；將所述可固化組合物引入井眼中鉆進(jìn)方向要改變的位置；使所述可固化組合物固化以在井眼中形成分離塞；在分離塞中鉆孔；并通過分離塞中的孔鉆井眼。本發(fā)明的特征和優(yōu)勢對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行多種改變，但這種改變?nèi)栽诒景l(fā)明的精神之內(nèi)。優(yōu)選實施方案本發(fā)明涉及膠結(jié)操作，更具體地，涉及包含水和CKD的可固化組合物，及其相關(guān)的使用方法。本發(fā)明的可固化組合物可用于多種地下應(yīng)用，包括初次注水泥、補(bǔ)注水泥及鉆井操作。本發(fā)明的可固化組合物還可用于表面應(yīng)用(比如建筑膠結(jié))。本發(fā)明的可固化組合物在一個實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物包含水和CKD。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物可以是發(fā)泡的，比如包含水、CKD、氣體和表面活性劑。發(fā)泡可固化組合物可用于比如希望可固化組合物重量輕的地方。其它任選的添加劑也可按需要包括于本發(fā)明的可固化組合物中，所述添加劑包括但不限于水硬水泥、粉煤灰、礦渣水泥、頁巖、沸石、偏高嶺土及它們的組合等。得益于本公開，本發(fā)明的可固化組合物可按照本領(lǐng)域技術(shù)人員的需要，具有適合于特定應(yīng)用的密度。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物的密度可以在約8磅/加侖("ppg")-約16磅/加侖的范圍內(nèi)。在發(fā)泡的實施方案中，本發(fā)明的發(fā)泡可固化組合物的密度可以在約8-約13ppg的范圍內(nèi)。本發(fā)明的可固化組合物中使用的水可包括淡水、鹽水(例如，含一種或多種鹽溶解于其中的水)、咸水(例如，由地層制造的飽和鹽水)、海水或它們的組合。通常，所述水可來自于任何來源，只要它不含過量的會對可固化組合物中的其它成分產(chǎn)生不利影響的化合物。在一些實施方案中，所述水的量可以足夠形成可泵漿料(pumpableslmry)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中水的量可以在約40-約200重量％的范圍內(nèi)。這里使用的術(shù)語"重量"，在此處使用指可固化組合物中組分的百分比，意思是相對于可固化組合物干燥成分的重量，在本發(fā)明的可固化組合物中含有的重量。在一些實施方案中，水的量可以在約40-約150重量％的范圍內(nèi)?？晒袒M合物中CKD的量應(yīng)足以提供所需的抗壓強(qiáng)度、密度、和/或成本降低。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中CKD的量可以在約0.01-100重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中CKD的量可以在約5-100重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中CKD的量可以在約5-約80重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中CKD的量可以在約10-約50重量％的范圍內(nèi)。本發(fā)明的可固化組合物可任選地包含水硬水泥(hydrauliccement)。根據(jù)本發(fā)明，可以使用多種水硬水泥，包括但不限于那些包含鈣、鋁、硅、氧、鐵和/或硫的水硬水泥，其通過和水反應(yīng)固化并硬化。合適的水硬水泥包括但不限于硅酸鹽水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高礬土含量水泥、礦渣水泥、硅石水泥及它們的組合。在某些實施方案中，水硬水泥可包含硅酸鹽水泥。在一些實施方案中，根據(jù)AmericanPetroleumInstitute,爿尸/S/eczycaf/owM她n'^aw/7fe幼'wgybr股〃Cewe她,APISpecification10,Fi他Ed.,July1,1990將適合于本發(fā)明的硅酸鹽水泥分成A類、C類、H類和G類水泥。目前，可固化組合物中水硬水泥的量通常足以提供所需的抗壓強(qiáng)度、密度和/或降低成本。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中水硬水泥的量可以在0-約100重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中水硬水泥的量可以在0-約95重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中水硬水泥的量可以在約20-約95重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中水硬水泥的量可以在約50-約90重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，適用的火山灰水泥包含粉煤灰。多種粉煤灰可以是適用白勺，包括禾艮據(jù)AmericanPetroleumInstitute,爿尸/5^ec^ca/Zo"/orawJreWwg/^"腸〃C柳e"to,APISpecification10，F(xiàn)ifthEd.,July1,1990分類為C類和F類的粉煤灰。C類粉煤灰同時包含硅石和石灰，當(dāng)和水混合時，其固化形成硬化物。F類粉煤灰通常不含足夠的石灰，因此F類粉煤灰需要另外的鈣離子來源，以和水形成可固化組合物。在一些實施方案中，石灰可以以粉煤灰的重量的約O.l-約25重量°/。的范圍內(nèi)的量與F類粉煤灰混合。在一些情況下，所述石灰可以是熟石灰。粉煤灰的合適的實例包括但不限于"POZMIXA"水泥添加劑，可從HalliburtonEnergyServices,Inc.,Duncan,Oklahoma貝勾得。目前，可固化組合物中粉煤灰的量通常足以提供所需的抗壓強(qiáng)度、密度和/或降低成本。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中粉煤灰的量可以在約5-約75重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中粉煤灰的量可以在約10-約60重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，適用的礦渣水泥可包含礦渣。礦渣通常不含足夠的堿性材料，因此礦渣水泥還可包含堿以得到可與水反應(yīng)以固化形成硬化物的可固化組合物。堿的合適的來源的實例包括但不限于氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、石灰及它們的組合。目前，可固化組合物中礦渣水泥的量通常足以提供所需的抗壓強(qiáng)度、密度和/或降低成本。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中礦渣水泥的量可以在0-約99.9重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中礦渣水泥的量可以在約5-約75重量％的范圍內(nèi)。在某些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物還可包含偏高嶺土。通常，偏高嶺土是可通過加熱高嶺土(比如，加熱到約600-約800°C的范圍內(nèi)的溫度)制備的白色火山灰。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中偏高嶺土的含量在約5-約95重量％的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，偏高嶺土的含量可以在約10-約50重量°/。的范圍內(nèi)。在某些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物還可包含頁巖。其中，可固化組合物中包括的頁巖可以與過量的石灰反應(yīng)形成適當(dāng)?shù)哪z結(jié)材料(例如水合硅酸鈣)。有多種合適的頁巖，包括那些包含硅、鋁、鈣和/或鎂的頁巖。合適的頁巖的實例包括玻璃狀頁巖(vitrifiedshale)。玻璃狀頁巖的合適的實例包括但不限于"PRESSUR-SEALFINELCM"材料和"PRESSUR-SEALCOARSELCM"材料，它們可從TXIEnergyServices,Inc.,Houston,Texas購得。通常，所述頁巖的粒徑分布可以根據(jù)特定應(yīng)用的需要而具有任何粒徑分布。在某些實施方案中，所述頁巖的粒徑分布在約37-約4750微米的范圍內(nèi)。目前，本發(fā)明的可固化組合物中頁巖的量足以提供所需的抗壓強(qiáng)度、密度和/或降低成本。在一些實施方案中，頁巖的含量可以在約5-約75重量%的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，頁巖的含量可以在約10-約35重量％的范圍內(nèi)。得益于本公開，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以知道對于所選應(yīng)用適當(dāng)?shù)捻搸r量。在某些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物還可包含沸石。沸石通常是多孔鋁硅酸鹽礦物，是天然的或合成材料。合成沸石基于與天然沸石相同的結(jié)構(gòu)單元，并可包含鋁硅酸鹽水合物。這里使用的術(shù)語"沸石"指所有天然和合成形式的沸石。在某些實施方案中，用于本發(fā)明的合適的沸石可以包括"方沸石"(水合鈉鋁硅酸鹽)、"硅鋁鋰石"(鋰鋁硅酸鹽)、"鍶沸石"(水合鍶鋇,丐鋁硅酸鹽)、"菱沸石"(水合鈣鋁硅酸鹽)、"斜發(fā)沸石"(水合鈉鋁硅酸鹽)、"八面沸石"(水合鈉鉀l丐鎂鋁硅酸鹽)、"交沸石"(水合鋇鋁硅酸鹽)、"片沸石"(水合鈉鈣鋁硅酸鹽)、"濁沸石"(水合鈣鋁硅酸鹽)、"中沸石"(水合鈉鈣鋁硅酸鹽)、"鈉沸石"(水合鈉鋁硅酸鹽)、"方堿沸石"(水合鉀鈉鈣鋇鋁硅酸鹽)、"鈣十字沸石"(水合鉀鈉鈣鋁硅酸鹽)、"鈣沸石"(水合f丐鋁硅酸鹽)、"淡紅沸石"(水合鈣鋁硅酸鹽)、"輝沸石"(水合鈉韓鋁硅酸鹽)和"桿沸石"(水合鈉鈣鋁硅酸鹽)及它們的組合。在某些實施方案中，用于本發(fā)明的合適的沸石包括菱沸石和斜發(fā)沸石。合適的沸石來源的實例可由C2CZeoliteCorporationofCalgary,Canada購得。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中沸石的量可以在約5-約65重量％的范圍內(nèi)。在某些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中沸石的量可以在約10-約40重量％的范圍內(nèi)。在某些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物還可包含緩凝劑。這里使用的術(shù)語"緩凝劑"指延遲本發(fā)明的可固化組合物的固化的添加劑。合適的緩凝劑的實例包括但不限于磺酸垸基化木質(zhì)素(sulfoalkylatedHgnins)的銨鹽、堿金屬鹽、堿土金屬鹽、金屬鹽，羥基羧酸類，包含丙烯酸或馬來酸的共聚物及它們的組合。合適的磺酸烷基化木質(zhì)素的一個實例包含磺酸甲基化木質(zhì)素。合適的緩凝劑在美國專利No.Re.31,l卯中有更詳細(xì)的披露，其全部公開在此以引用的方式并入本申請中。合適的緩凝劑可從HalliburtonEnergyServices,Inc.購得，商品名為"HR4"、"HR5"、"HR7"、"HR12"、"HR15"、"HR25"、"SCR100"禾口"SCRTM500"。通常，在使用時，本發(fā)明的可固化組合物中包括的緩凝劑的量可足以提供所需的固化延遲。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物中緩凝劑的量可以在約0.1-約5重量％的范圍內(nèi)。任選地，得益于本公開，本發(fā)明的可固化組合物中可以添加本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為合適的其它附加添加劑。這種添加劑的實例包括但不限于促進(jìn)劑、減重劑、高比重添加齊l」(heavyweightadditives)、堵漏材料、過濾控制劑(filtrationcontroladditive)、分散劑及它們的組合。這些添加劑的合適的實例包括結(jié)晶二氧化硅化合物、無定形二氧化硅、鹽、纖維、水合性粘土(hydratableclays)、微球體、火山灰石灰、膠乳水泥(latexcement)、觸變添加劑、它們的組合等。本發(fā)明的可固化組合物的實例可包含水和CKD。得益于本公開，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所需，本發(fā)明的這種可固化組合物還可包含任何上述添加劑，以及任何適用于地下應(yīng)用的多種其它添加劑。本發(fā)明的可固化組合物的另一個實施例可包含水和CKD，以及包含下列物質(zhì)中的至少一種的添加劑粉煤灰；頁巖；沸石；礦渣水泥；偏高嶺土；及它們的組合。得益于本公開，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所需，本發(fā)明的這種可固化組合物還可包含任何上述添加劑，以及任何適用于地下應(yīng)用的多種其它添加劑。如前所述，在某些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物可用氣體發(fā)泡。在一些實施方案中，本發(fā)明的發(fā)泡可固化組合物可包含水、CKD、氣體和表面活性劑。得益于本發(fā)明公開，本發(fā)明的發(fā)泡可固化組合物還可如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所需包含其它合適的添加劑(比如之前述及的)。本發(fā)明的發(fā)泡可固化組合物使用的氣體可以是任何適用于使可固化組合物發(fā)泡的氣體，包括但不限于空氣、氮氣或它們的組合。通常，本發(fā)明的發(fā)泡可固化組合物中氣體的量應(yīng)足以形成所需泡沫。在某些實施方案中，本發(fā)明的發(fā)泡可固化組合物中氣體的量可以在組合物體積的約10-約80%的范圍內(nèi)。在發(fā)泡時，本發(fā)明的可固化組合物還包含表面活性劑。在一些實施方案中，表面活性劑包含發(fā)泡和穩(wěn)定化表面活性劑組合物。這里使用的"發(fā)泡和穩(wěn)定化表面活性劑組合物"指包含一種或多種表面活性劑的組合物，其中，其可用來促進(jìn)可固化組合物的發(fā)泡并穩(wěn)定由此得到的發(fā)泡可固化組合物。本發(fā)明的可固化組合物可使用任何合適的發(fā)泡和穩(wěn)定化表面活性劑組合物。合適的發(fā)泡和穩(wěn)定化表面活性劑組合物可包括但不限于烷基醚硫酸鹽的銨鹽、椰油酰胺丙基甜菜堿表面活性劑、椰油酰胺丙基二甲基氧化胺表面活性劑、氯化鈉和水的混合物；垸基醚硫酸鹽的銨鹽表面活性劑、椰油酰胺丙基羥磺甜菜堿表面活性劑、椰油酰胺丙基二甲基氧化胺表面活性劑、氯化鈉和水的混合物；水解角蛋白；乙氧基化醇醚硫酸鹽表面活性劑、垸基或烯烴酰胺丙基甜菜堿表面活性劑和垸基或烯烴二甲胺氧化物表面活性劑的混合物；(X-烯磺酸鹽表面活性劑和甜菜堿表面活性劑的水溶液；及它們的組合。在某一個實施方案中，發(fā)泡和穩(wěn)定化表面活性劑組合物包含垸基醚硫酸鹽的銨鹽、椰油酰胺丙基甜菜堿表面活性劑、椰油酰胺丙基二甲基氧化胺表面活性劑、氯化鈉和水的混合物。這種混合物的合適的實例是"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑，可從HalliburtonEnergyServices,Inc.購得。合適的發(fā)泡和穩(wěn)定化表面活性劑組合物在美國專利No.6,797,054、6,547,871、6,367,550、6,063,738和5,897,699中有描述，其全部公開在此以引用的方式并入本申請中。通常，本發(fā)明的發(fā)泡可固化組合物中表面活性劑的量可以足以提供合適的泡沫。在一些實施方案中，以水的體積計(bvow)，表面活性劑的量可以在約0.8-約5%的范圍內(nèi)。本發(fā)明的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的可固化組合物可用于多種地下應(yīng)用中，包括但不限于初次注水泥、補(bǔ)注水泥和鉆井操作。本發(fā)明的可固化組合物還可用于表面應(yīng)用，比如，建筑膠結(jié)。本發(fā)明方法的實例包括提供包含水和CKD的本發(fā)明的可固化組合物；將所述可固化組合物置于待膠結(jié)處；并使可固化組合物在那里固化。在一些實施方案中，待膠結(jié)處可在地面以上(比如，在建筑膠結(jié)中)。在一些實施方案中，待膠結(jié)處可在地層中(比如，在地下應(yīng)用中)。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物可以發(fā)泡。得益于本公開，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所需，本方法中可用的本發(fā)明的可固化組合物還可包含任何上述添加劑，以及任何適用于地下應(yīng)用的多種其它添加劑。本發(fā)明方法的另一個實例是膠結(jié)位于井眼中的管柱(例如，套管、可膨脹套管、襯管等)的方法。這種方法的實例可包括提供包含水和CKD的本發(fā)明的可固化組合物；將所述可固化組合物引入管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)；并使所述可固化組合物在環(huán)形區(qū)中固化以形成硬化物。通常，在大多數(shù)情況下，硬化物應(yīng)將管柱固定在井眼中。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物可以發(fā)泡。得益于本發(fā)明公開，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所需，在本方法中可用的本發(fā)明的可固化組合物還可包含任何上述添加劑，以及任何適用于地下應(yīng)用的多種其它添加劑。本發(fā)明方法的另一個實施例是密封礫石充填體部分或地層部分的方法。這種方法的實例可包括提供包含水和CKD的本發(fā)明的可固化組合物；將所述可固化組合物引入礫石充填體部分或地層部分；并使可固化組合物在所述部分中固化以形成硬化物。地層部分可包括地層的可滲透部分和地層中的斷層(天然的或其它)及其它可使不需要的液流進(jìn)出井眼的地層部分。礫石充填體部分包括那些希望防止不需要的液流進(jìn)出井眼的礫石充填體部分。其中，該方法可使礫石充填體部分密封，以在不需要移除礫石充填體的情況下防止不需要的液流。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物可發(fā)泡。得益于本發(fā)明公開，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所需，本方法中可用的本發(fā)明的可固化組合物還可包含任何上述添加劑，以及任何適用于地下應(yīng)用的多種其它添加劑。本發(fā)明方法的另一個實施例是密封位于管柱(例如，套管、可膨脹套管、襯管等)或水泥殼中的空隙的方法。通常，管柱位于井眼中，而水泥殼可位于井眼中的管柱與井眼壁之間的環(huán)形區(qū)中。這種方法的實例可包括提供包含水和CKD的可固化組合物；將所述可固化組合物引入空隙中；并使可固化組合物在空隙中固化以形成硬化物。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物可以發(fā)泡。得益于本發(fā)明公開，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所需，本方法中可用的本發(fā)明的可固化組合物還可包含任何上述添加劑，以及任何適用于地下應(yīng)用的多種其它添加劑。.當(dāng)密封管柱中的空隙時，在一些實施方案中，本發(fā)明方法還可包括定位管柱中的空隙；通過在管柱中限定與空隙相通的空間來隔離空隙；其中可固化組合物可從該空間引入空隙中?？墒褂萌魏魏线m的技術(shù)和/或裝置來隔離空隙，包括橋塞(bridgeplug)、裝填機(jī)(packers)等。可使用任何合適的技術(shù)來定位管柱中的空隙。當(dāng)密封水泥殼中的空隙時，在一些實施方案中，本發(fā)明方法還可包括定位水泥殼中的空隙；在管柱中制造貫穿空隙的穿孔；通過所述穿孔限定管柱中與空隙相通的空間來隔離空隙；其中將所述可固化組合物通過穿孔引入空隙中?？墒褂萌魏魏线m的技術(shù)定位管柱中的空隙?？墒褂萌魏魏线m的技術(shù)在管柱中制造穿孔，比如，穿孔槍(perforatinggun)。可使用任何合適的技術(shù)和/或裝置隔離空隙，包括橋塞、裝填機(jī)等。本發(fā)明方法的另一個實施例是改變鉆井眼的方向的方法。這種方法的實例可包括提供包含CKD的可固化組合物；將所述可固化組合物引入井眼中鉆進(jìn)方向要改變的位置；使所述可固化組合物固化以在井眼中形成分離塞；在分離塞中鉆孔；并通過分離塞中的孔鉆井眼。在一些實施方案中，本發(fā)明的可固化組合物可以發(fā)泡。得益于本發(fā)明公開，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所需，本方法中可用的本發(fā)明的可固化組合物還可包含任何上述添加劑，以及任何適用于地下應(yīng)用的多種其它添加劑。通常，鉆井操作應(yīng)繼續(xù)沿著鉆通分離塞的孔的方向?？墒褂萌魏魏线m的技術(shù)來鉆井眼和分離塞中的孔，包括旋轉(zhuǎn)鉆孔、頓鉆鉆井(cabletooldrilling傳。在一些實施方案中，可在分離塞附近放置一種或多種定向鉆井工具。合適的定向鉆井工具包括但不限于造斜器、彎曲向下機(jī)械化鉆井合等。定向鉆井工具可用于在分離塞中鉆孔，以將該孔定位于所需的方向。任選地，在分離塞中鉆孔之后，可以從井眼中移出定向鉆井工具。為便于更好地理解本發(fā)明，下面給出了一些實施方案的某些方面。但下列實施例不以任何方式限制或限定本發(fā)明的范圍。實施例1在室溫下制備一系列樣品可固化組合物，并根據(jù)APISpecification10在140nF下進(jìn)行48小時的抗壓強(qiáng)度試驗。樣品組合物包含水、A類CKD和A類硅酸鹽水泥?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>實施例2在室溫下制備No.6和7樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10分別在140。F和240°F下進(jìn)行稠化時間(thickeningtime)和流體損失(fluidloss)試驗。.No.6樣品組合物包含水、A類硅酸鹽水泥(50重量％)、A類CKD(50重量％)、"HALAD23"流體損失控制劑(0.75重量％)和"HR-5"緩凝劑(0.25重量％)。因此，No.6樣品組合物的硅酸鹽水泥與CKD的重量比約為50:50。該樣品的密度為14.84ppg。"HALAD23"添加劑是纖維素基流體損失控制齊U，可從HalliburtonEnergyServices,Inc.,Duncan,Oklahoma購得。"HR-5"緩凝劑是木質(zhì)素磺酸鹽緩凝劑，可從HalliburtonEnergyServices,Inc.,Dimcan，Oklahoma貝勾得。No.7樣品組合物包含水、A類硅酸鹽水泥(50重量％)、A類CKD(50重量％)、"HALAD413"流體損失控制劑(0.75重量％)和"HR-12"緩凝劑(0.3重量％)。因此，No.7樣品組合物的硅酸鹽水泥與CKD的重量比約為50:50。該樣品的密度為14.84ppg。"HALAD⑧413"添加劑是接枝共聚物流體損失控制齊U，可從HalliburtonEnergyServices,Inc.,Duncan,Oklahoma購得。"HR-12"緩凝劑是木質(zhì)素磺酸鹽和羥基羧酸緩凝劑的混合物，可從HalliburtonEnergyServices,Inc.,Duncan,Oklahoma貝勾得。流體損失和稠化時間試驗的結(jié)果顯示于下表中。未發(fā)泡可固化組合物稠化時間和流體損失試驗A類水泥和A類CKD<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>實施例3在室溫下制備一系列可固化組合物的樣品，并根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行48小時的抗壓強(qiáng)度試驗。樣品組合物包含水、H類CKD和H類硅酸鹽水泥?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表3未發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗H類水泥和H類CKD<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>實施例4在室溫下制備No.13和14樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10分別在140°F和240°F下進(jìn)行稠化時間和流體損失試驗。No.13樣品組合物包含水、H類硅酸鹽水泥(50重量。/0)、H類CKD(50重量％)、"HALAD23"流體損失控制劑(0.75重量％)和0.25重量％的"HR-5"緩凝劑(0.25重量％)。因此，No.13樣品組合物的硅酸鹽水泥與CKD的重量比約為50:50。該樣品的密度為16ppg。No.14樣品組合物包含水、H類硅酸鹽水泥(50重量。/。)、H類CKD(50重量％)、"HALAD413"流體損失控制劑(0.75重量％)和"HR-12"緩凝齊U(0.3重量％)。因此，No.14樣品組合物的硅酸鹽水泥與CKD的重量比約為50:50。該樣品的密度為16ppg。流體損失和稠化時間試驗的結(jié)果顯示于下表中。表4未發(fā)泡可固化組合物稠化時間和流體損失試驗H類水泥和H類CKD<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>實施例5在室溫下制備一系列可固化組合物的樣品，并根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行48小時的抗壓強(qiáng)度試驗。樣品組合物包含水、G類CKD和G類硅酸鹽水泥?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表5未發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗G類水泥和G類CKD<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>實施例6在室溫下制備No.20和21樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10分別在140°F和240°F下進(jìn)行稠化時間和流體損失試驗。No.20樣品組合物包含水、G類硅酸鹽水泥(50重量。/。)、G類CKD(50重量％)、"HALAD⑧23"流體損失控制劑(0.75重量％)和"HR-5"緩凝劑(0.25重量％)。因此，No.20樣品組合物的硅酸鹽水泥與CKD的重量比約為50:50。該樣品的密度為15.23ppg。No.21樣品組合物包含水、G類硅酸鹽水泥(50。/c))、G類CKD(50。/。)、"HALAD⑧413"流體損失控制劑(0.75重量％)和"HR-12"緩凝劑(0.3重量％)。因此，No.21樣品組合物的硅酸鹽水泥與CKD的重量比約為50:50。該樣品的密度為15.23ppg。流體損失和稠化時間試驗的結(jié)果顯示于下表中。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>因此，實施例l-6表明包含硅酸鹽水泥和CKD的可固化組合物可具有用于特定應(yīng)用的合適的稠化時間、抗壓強(qiáng)度和/或流體損失性能。實施例7按照下述步驟制備一系列發(fā)泡的樣品組合物。對于各樣品，制備包含水、A類硅酸鹽水泥和A類CKD的基底樣品組合物。CKD和硅酸鹽水泥的量如下表所示有所差異。然后向各基底樣品組合物中以2%bvow的量加入"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品組合物發(fā)泡降至約12ppg。制備后，得到的發(fā)泡的樣品組合物根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行72小時的抗壓強(qiáng)度試驗?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表7發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗A類水泥和A類CKD<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>實施例8按照下述步驟制備一系列發(fā)泡的樣品組合物。對于各樣品，制備包含水、H類硅酸鹽水泥和H類CKD的基底樣品組合物。CKD和硅酸鹽水泥的量如下表所示有所差異。然后向各基底樣品組合物中以2%bvow的量加入"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品組合物發(fā)泡降至約12ppg。制備后，得到的發(fā)泡的樣品組合物根據(jù)APISpecification10在140。F下進(jìn)行72小時的抗壓強(qiáng)度試驗。抗壓強(qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表8發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗H類水泥和H類CKD<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>實施例9按照下述步驟制備一系列發(fā)泡的樣品組合物。對于各樣品，制備包含水、G類硅酸鹽水泥和G類CKD的基底樣品組合物。CKD和硅酸鹽水泥的量如下表所示有所差異。然后向各基底樣品組合物中以2%bvow的量加入"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品組合物發(fā)泡降至約12ppg。制備后，得到的發(fā)泡的樣品組合物根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行72小時的抗壓強(qiáng)度試驗?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表9發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗G類水泥和G類CKD<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>因此，實施例7-9表明包含硅酸鹽水泥和CKD的發(fā)泡可固化組合物可具有用于特定應(yīng)用的合適的抗壓強(qiáng)度。實施例10在室溫下制備一系列可固化樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在140。F下經(jīng)過24小時的抗壓強(qiáng)度試驗。在各樣品中包括足夠的水以提供約14.2ppg的密度。抗壓強(qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表10未發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗A類水泥、A類CKD、頁巖、粉煤灰和石灰<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"桐'料。制備一系列樣品組合物，并按照APISpecification10在140°F下進(jìn)行稠化時間試驗。No.44樣品組合物包含水、A類硅酸鹽水泥(26重量。/。)、"POZMIXA"水泥添加劑(61重量％)、熟石灰(13重量％)、"HALAD23"流體損失控制劑(0.6重量％)和"HR-5"緩凝劑(0.1重量。/。)。該樣品的密度為14.2ppg。No.45樣品組合物包含水、A類硅酸鹽水泥(19.5重量。/。)、A類CKD(6.5重量％)、"POZMIXA"水泥添加劑(61重量％)、熟石灰(13重量％)、"HALAD23"流體損失控制劑(0.6重量％)和"HR-5"緩凝劑(O.l重量%)。該樣品的密度為14.2ppg。玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料-。No.46樣品組合物包含水、A類硅酸鹽水泥(19.5重量％)、A類CKD(3.25重量％)、玻璃化頁巖(3.25重量°/。)、"POZMIXA"水泥添加劑(61重量％)、熟石灰(13重量％)、"HALAD23"流體損失控制劑(0.6重量％)和"HR-5"緩凝劑(O.l重量％)。該樣品的密度為14.2ppg。玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。流體損失和稠化時間試驗的結(jié)果顯示于下表中。表11未發(fā)泡可固化組合物稠化時間試驗<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"桐料。實施例12在室溫下制備一系列可固化樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在140。F下經(jīng)過24小時的抗壓強(qiáng)度試驗。各樣品中包括足夠的水以提供約14.2ppg的密度?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表12未發(fā)泡可固化組合物稠化時間試驗H類水泥、H類CKD、頁巖、粉煤灰和石灰<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。實施例13制備No.54樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行流體損失測試。No.54樣品組合物包含水、H類硅酸鹽水泥(19.5重量。/。)、H類CKD(3.3重量％)、玻璃化頁巖(3.3重量％)、"POZMIXA"水泥添加劑(61重量％)、熟石灰(13重量o/。)、"HALAD⑧23"流體損失控制劑(0.6重量％)和"HR-5"緩凝劑(O.l重量％)。該樣品的密度為14.2ppg。因此，No.54樣品組合物的硅酸鹽水泥與CKD的重量比為75:25。玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。該流體損失試驗的結(jié)果顯示于下表中。表13<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材利.。實施例14在室溫下制備一系列可固化樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在140。F下經(jīng)過24小時的抗壓強(qiáng)度試驗。各樣品中包括足夠的水以提供約14.2ppg的密度?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表14<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。因此，實施例10-14表明包含硅酸鹽水泥、CKD、粉煤灰、熟石灰和任選的玻璃化頁巖的可固化組合物可具有用于特定應(yīng)用的合適的抗壓強(qiáng)度、稠化時間和/或流體損失性能。實施例15按照下述步驟制備一系列發(fā)泡的樣品組合物。對于各樣品，制備包含水、A類硅酸鹽水泥、A類CKD、玻璃化頁巖、"POZMIXA"水泥添加劑(61重量％)和熟石灰(13重量％)的基底樣品組合物。該樣品的密度為14.2ppg。使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。CKD、硅酸鹽水泥和玻璃化頁巖的量如下表所示有所差異。然后向各基底樣品組合物中以2。/。bvow的量加入"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品組合物發(fā)泡降至約12ppg。制備后，得到的發(fā)泡的樣品組合物根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行10天的抗壓強(qiáng)度試驗。抗壓強(qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表15發(fā)泡抗壓強(qiáng)度試驗A類水泥、A類CKD、頁巖、粉煤灰和石灰<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。實施例16按照下述步驟制備一系列發(fā)泡的樣品組合物。對于各樣品，制備包含水、A類硅酸鹽水泥、A類CKD、玻璃化頁巖、"POZMIXA"水泥添加劑(61重量％)和熟石灰(13重量％)的基底樣品組合物。該樣品的密度為14.2ppg。使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。CKD、硅酸鹽水泥和玻璃化頁巖的量如下表所示有所差異。然后向各基底樣品組合物中以2%bvow的量加入"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品組合物發(fā)泡降至約12ppg。制備后，得到的發(fā)泡的樣品組合物根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行72小時的抗壓強(qiáng)度試驗。抗壓強(qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表16發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗A類水泥、A類CKD、頁巖、粉煤灰和石灰樣品A類硅酸鹽水泥(重量％)A類CKD(重量%)玻璃化頁巖'(重量%)POZMIXA添力口劑(重量％)熟石灰c重量％)〗40。F下72小時抗壓強(qiáng)度(psi)No.68260061131057No.6919.56.506113969No.7020.75.306113984No.7119.43.33.36113921No,7220.72,652.656113811No.7323.31.351.356113969使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEAL⑧FINELCM"桐豐|-。實施例17按照下述步驟制備No.74發(fā)泡的樣品組合物。制備包含水、G類硅酸鹽水泥(19.5重量。/。)、G類CKD(6.5重量％)、"POZMIXA"水泥添加劑(61重量％)和熟石灰(13重量％)的基底樣品組合物。該基底樣品的密度為14.2ppg。然后向各基底樣品組合物中加入2%bvow的量的"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品組合物發(fā)泡降至約12ppg。制備后，得到的發(fā)泡的樣品組合物根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行72小時的抗壓強(qiáng)度試驗?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表17發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗G類水泥、G類CKD、粉煤灰和石灰樣品G類硅酸鹽水泥(重量％)G類CKD(重量％)POZMIXA添加劑(重量％)熟石灰(重量％)140°F下72小時抗壓強(qiáng)度(psi)No.7419.56.56113777因此，實施例15-17表明包含硅酸鹽水泥、CKD、粉煤灰、熟石灰和任選的玻璃化頁巖的發(fā)泡可固化組合物可具有用于特定應(yīng)用的合適的抗壓強(qiáng)度。實施例18在室溫下制備一系列可固化樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在180。F下進(jìn)行24小時的抗壓強(qiáng)度試驗。該樣品包含水、A類CKD、A類硅酸鹽水泥、沸石、玻璃化頁巖和熟石灰。使用的玻璃化頁巖為"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。各組分的量如下表所示有所差異?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表18未發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗A類水泥、A類CKD、沸石、頁巖和石灰<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。實施例19按照下述步驟制備No.81發(fā)泡的樣品組合物。制備包含水、A類沸石硅酸鹽水泥、A類CKD和沸石的基底樣品組合物。該基底樣品的密度為14.2ppg。然后加入2。/。bvow的量的"ZdNESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品組合物發(fā)泡降至約12ppg。制備后，得到的發(fā)泡的樣品組合物根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行72小時的抗壓強(qiáng)度試驗?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表19<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>實施例20在室溫下制備No.82樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在180°F下進(jìn)行24小時的抗壓強(qiáng)度試驗。No.82樣品組合物包含水、H類硅酸鹽水泥、H類CKD、沸石和玻璃化頁巖。使用的玻璃化頁巖為"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。抗壓強(qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表20未發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗H類水泥、H類CKD、沸石和頁巖<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"桐'料。實施例21在室溫下制備No.83樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行稠化時間和流體損失試驗。No.83樣品組合物包含A類硅酸鹽水泥(50重量°/0)、A類CKD(25重量％)、沸石(12.5重量％)、玻璃化頁巖(12.5重量％)、"HALAD23"流體損失控制劑(0.75重量％)和"HR-5"緩凝劑(0.5重量％)。該樣品的密度為12.75ppg。使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。流體損失和稠化時間試驗的結(jié)果顯示于下表中。表21未發(fā)泡可固化組合物稠化時間和流體損失試驗:A類水泥、A類CKD、沸石和頁巖A類硅酸A類沸石玻璃化頁140。F下至70BC在140°F下30蓉鹽水泥CKD(重量虔量巖'(重量的稠化時間(分分鐘的液體損(重量％)%)%)%)鐘:小時)耗(ml)No.83502512.512.58:54196使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材-料。因此，實施例18-21表明包含硅酸鹽水泥、CKD、沸石和任選的玻璃化頁巖的發(fā)泡的和未發(fā)泡的可固化組合物可具有用于特定應(yīng)用的合適的抗壓強(qiáng)度。實施例22在室溫下制備一系列可固化樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在190°F下進(jìn)行24小時的抗壓強(qiáng)度試驗。該樣品組合物包含水、礦渣水泥、H類CKD、H類硅酸鹽水泥、碳酸鈉和熟石灰。所述礦渣水泥含有6重量%的碳酸鈉。各組分的量如下表所示有所差異?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表22未發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗H類水泥、H類CKD、礦渣水泥和石灰樣品密度(ppg)H類硅酸鹽水泥(重量%)H類CKD(重量%)礦渣水泥(重量％)熟石灰(重量％)190。F下24小時抗壓強(qiáng)度(psi;iNo.8413.2050455123.6No.8513.6050500170.3No.86143050200183.2No.87153020500563實施例23在室溫下制備一系列發(fā)泡的可固化樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行72小時的抗壓強(qiáng)度試驗。對于各樣品，基底樣品組合物包含水、礦渣水泥、H類CKD、H類硅酸鹽水泥和熟石灰。各組分的量如下表所示有所差異。所述礦渣水泥含有6重量％的碳酸鈉。然后向各基底樣品組合物中以2%bvow的量加入"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品可固化組合物發(fā)泡降至約11ppg。制備后，得到的發(fā)泡的樣品可固化組合物根據(jù)APISpecification10在140°F下進(jìn)行72小吋的抗壓強(qiáng)度試驗?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表23<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>因此，實施例22-23表明包含CKD、礦渣水泥、任選的水硬水泥和任選的熟石灰的發(fā)泡的和未發(fā)泡的可固化組合物可具有用于特定應(yīng)用的合適的抗壓強(qiáng)度。實施例24在室溫下制備一系列可固化樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在180°F下進(jìn)行24小時的抗壓強(qiáng)度試驗。樣品組合物包含水、硅酸鹽水泥、CKD、偏高嶺土和玻璃化頁巖。各組分的量如下表所述有所差異。使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。該系列試驗使用了A類硅酸鹽水泥，只是在No.93樣品中使用了H類硅酸鹽水泥。該系列試驗使用了A類CKD，只是在No.93樣品中使用了H類CKD?？箟簭?qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表24抗壓強(qiáng)度試驗水泥CKD、偏高嶺土和頁巖<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。實施例25在室溫下制備一系列發(fā)泡的可固化樣品組合物，并根據(jù)APISpecification10在80。F下進(jìn)行72小時的抗壓強(qiáng)度試驗。對于各樣品，制備包含水、硅酸鹽水泥、CKD、偏高嶺土和玻璃化頁巖的基底樣品組合物。各組分的量如下表所述有所差異。使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。該系列試驗使用了A類硅酸鹽水泥，只是在No.96樣品中使用了H類硅酸鹽水泥。該系列試驗使用了A類CKD，只是在No.96樣品中使用了H類CKD。然后在各基底樣品組合物中加入2%bvow的量的"ZONESEAL2000"發(fā)泡劑。接著，使各基底樣品組合物發(fā)泡以降至下表中所示的密度。抗壓強(qiáng)度試驗的結(jié)果顯示于下表中。表25發(fā)泡可固化組合物抗壓強(qiáng)度試驗水泥、CKD、偏高嶺土和頁巖<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>使用的玻璃化頁巖是"PRESSUR-SEALFINELCM"材料。因此，實施例24-25表明包含水硬水泥、CKD、偏高嶺土和任選的玻璃化頁巖的發(fā)泡的和未發(fā)泡的可固化組合物可具有用于特定應(yīng)用的合適的抗壓強(qiáng)度。因此，本發(fā)明很適合實現(xiàn)這里提到的以及其中固有的目的和優(yōu)勢。雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員可做很多改變，但這種改變包括在附加的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神內(nèi)。除非專利權(quán)人另外做了明確和清楚的定義，權(quán)利要求中的術(shù)語具有它們明白的、普通的含義。權(quán)利要求1.一種方法，其包括(a)提供包含水和水泥窯粉塵的可固化組合物；(b)將所述可固化組合物引入地層中；以及下述(c)、(d)、(e)或(f)中的至少一個步驟(c)使所述可固化組合物在位于井眼中的管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)部分中固化；(d)使所述可固化組合物固化以密封位于井眼中的管柱中的空隙，或位于管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)中的水泥殼中的空隙；(e)使所述可固化組合物固化以密封礫石充填體部分或地層部分；或(f)使所述可固化組合物固化形成分離塞；在分離塞中鉆孔；并通過分離塞中的孔鉆井眼。2、權(quán)利要求1的方法，其中所述水包含下列物質(zhì)中的至少一種淡水；咸水；鹽水；海水；及它們的組合。3、權(quán)利要求l的方法，其中所述可固化組合物中水泥窯粉塵的含量在約5-100重量％的范圍內(nèi)。4、權(quán)利要求l的方法，其中所述可固化組合物還包含水硬水泥。5、權(quán)利要求4的方法，其中所述可固化組合物中水硬水泥的含量在約0-約95重量％的范圍內(nèi)。6、權(quán)利要求l的方法，其中所述可固化組合物還包含下列物質(zhì)中的至少一種粉煤灰；頁巖；沸石；礦渣水泥；偏高嶺土；及它們的組合。7、權(quán)利要求l的方法，其中所述可固化組合物還包含下列物質(zhì)中的至少一種緩凝劑；促進(jìn)劑；堵漏材料；過濾控制劑；分散劑及它們的組合。8、權(quán)利要求1的方法，其中所述可固化組合物中水泥窯粉塵的含量在約10-約50重量％的范圍內(nèi)；且所述可固化組合物還包含含量在約50-約90重量％范圍內(nèi)的硅酸鹽水泥。9、膠結(jié)位于井眼中的管柱的方法，其包括提供包含水和水泥窯粉塵的可固化組合物；將所述可固化組合物引入管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)中；并使所述可固化組合物在環(huán)形區(qū)中固化形成硬化物。10、權(quán)利要求9的方法，其中所述可固化組合物還包含下列物質(zhì)中的至少一種水硬水泥；粉煤灰；頁巖；沸石；礦渣水泥；偏高嶺土；及它們的組合。11、權(quán)利要求9的方法，其中所述可固化組合物中水泥窯粉塵的含量在約10-約50重量％的范圍內(nèi)；且所述可固化組合物還包含含量在約50-約卯重量％范圍內(nèi)的硅酸鹽水泥。12、權(quán)利要求9的方法，其中所述硬化物將管柱固定在井眼中。13、密封礫石充填體部分或地層部分的方法，其包括提供包含水和水泥窯粉塵的可固化組合物；將所述可固化組合物引入礫石充填體部分或地層部分；并使所述可固化組合物在礫石充填體部分或地層部分中形成硬化物。14、權(quán)利要求13的方法，其中所述可固化組合物還包含下列物質(zhì)中的至少一種水硬水泥；粉煤灰；頁巖；沸石；礦渣水泥；偏高嶺土；及它們的組合。15、權(quán)利要求13的方法，其中所述可固化組合物中水泥窯粉塵的含量在約10-約50重量％的范圍內(nèi)；且所述可固化組合物還包含含量在約50-約90重量％范圍內(nèi)的硅酸鹽水泥。16、密封位于井眼中的管柱中的空隙，或位于管柱和井眼壁之間的環(huán)形區(qū)的水泥殼中的空隙的方法，其包括提供包含水和水泥窯粉塵的可固化組合物；將所述可固化組合物引入空隙中；并使所述可固化組合物在空隙中固化以形成硬化物。17、權(quán)利要求16的方法，其中所述可固化組合物還包含下列物質(zhì)中的至少一種水硬水泥；粉煤灰；頁巖；沸石；礦渣水泥；偏高嶺土；及它們的組合。18、權(quán)利要求16的方法，其中所述空隙在管柱中。19、權(quán)利要求18的方法，其還包括定位管柱中的空隙；并通過限定管柱中與空隙相通的空間來隔離空隙；其中將所述可固化組合物從所述空間引入空隙中。20、權(quán)利要求16的方法，其中所述空隙在水泥殼中。21、權(quán)利要求20的方法，其還包括定位水泥殼中的空隙；在管柱中制造貫穿空隙的穿孔；通過所述穿孔限定管柱中與空隙相通的空間來隔離空隙；其中將所述可固化組合物通過穿孔引入空隙中。22、權(quán)利要求16的方法，其中所述可固化組合物中水泥窯粉塵的含量在約10-約50重量％的范圍內(nèi)；且所述可固化組合物還包含含量在約50-約90重量％范圍內(nèi)的硅酸鹽水泥。23、改變鉆井眼的方向的方法，其包括.-提供包含水和水泥窯粉塵的可固化組合物；將所述可固化組合物引入井眼中鉆進(jìn)方向要改變的位置；使所述可固化組合物固化以在井眼中形成分離塞；在分離塞中鉆孔；并通過分離塞中的孔鉆井眼。24、權(quán)利要求23的方法，其中所述可固化組合物還包含下列物質(zhì)中的至少一種水硬水泥；粉煤灰；頁巖；沸石；礦渣水泥；偏高嶺土；及它們的組合。25、權(quán)利要求23的方法，其中所述可固化組合物中水泥窯粉塵的含量在約10-約50重量％的范圍內(nèi)；且所述可固化組合物還包含含量在約50-約卯重量％范圍內(nèi)的硅酸鹽水泥。26、權(quán)利要求23的方法，其中在分離塞中鉆孔的步驟包括使用定向鉆井工具。27、權(quán)利要求26的方法，其還包括在分離塞中鉆孔的步驟之后，從井眼移出所述定向鉆井工具。全文摘要本發(fā)明提供包含水和水泥窯粉塵的可固化組合物。所述可固化組合物任選地可以包含添加劑，所述添加劑包含下列物質(zhì)中的至少一種粉煤灰；頁巖；礦渣水泥；沸石；偏高嶺土；及它們的組合。所述可固化組合物任選地可以用氣體發(fā)泡。本發(fā)明還提供膠結(jié)方法，其包括提供所述可固化組合物；將可固化組合物引入待膠結(jié)處；并使可固化組合物在那里凝固。所述待膠結(jié)處可以在地面以上或在地層中。文檔編號C04B28/02GK101305069SQ200680042004公開日2008年11月12日申請日期2006年8月24日優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日發(fā)明者B·J·金,C·W·羅迪,D·C·布倫內(nèi)斯,J·查特吉申請人:哈利伯頓能源服務(wù)公司