CN1103752C - 浇注水泥组合物和该组合物在油井或类似地方进行注浆的用途 - Google Patents

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Abstract

用于向油井或类似地方浇注水泥的组合物，其中包括30%到100%(依水泥重量为基准计)颗粒大小在40-60筛目范围的橡胶颗粒。根据本发明加入橡胶颗粒在产生低密度泥浆的同时保持低的水泥渗透率。本发明的组合物对于向诸如多级侧钻井中的钻孔段和分支连接处之类经受极端动应力的区域浇注水泥尤其有利。

Description

浇注水泥组合物和该组合物在油井 或类似地方进行注浆的用途
本发明涉及钻探油井、气井、水井、地热井或类似井的技术。更准确地，本发明涉及适用于注浆经受极端动应力的段的浇注水泥组合物。
通常，深度大于几百米的井被下套管，地下结构和套管之间的环形空间在整个或部分深度上被灌注水泥。浇注水泥的主要作用是防止孔穿过的不同地层之间发生流体交换，以及控制流体进入井中，尤其限制进水。在开采区，套管、水泥和构层都要钻几厘米深的孔。
在油井的整个寿命期间，位于油井环形空间中的水泥受到许多应力。当填充于其中的流体变化时或者当额外的压力被施加在油井上时，比如当钻探泥浆被完井液替代或被增产措施操作中使用的流体替代时，套管内部的压力可以增加或减小。温度的变化也可以在水泥中产生应力，至少在钢和水泥的温度达到平衡之前的过渡期间是这样的。在上述大多数情形下，加压过程足够慢以致于能作为静态过程进行处理。
但是，水泥经受其它实质为动态的应力，或者因为这些压力在很短的一段时期内出现，或者因为它们在较大或较小程度上是周期性或反复性的。钻孔不仅仅引起井内中的几百个钢筋承受过压，该过压以冲击波的形式散开。另外，抛射物穿过水泥时，钻孔会产生冲击，该冲击使围绕该孔的地区遭受遍布几米长的强力。
在水泥中产生动应力和如今在油井操作中非常普通的另一工艺就是为了产生一个侧钻而在注水泥管套中开一窗口的过程。对钢进行几米深的碾磨以及随后进行侧钻使水泥遭受经常是不可逆转性损害的冲击和震动。
本发明目的是提供用于灌注水泥于尤其为油井或遭受极强烈动应力的类似井中的区域如穿孔带和侧钻分支汇合处的新配方。
发表于1997年的SPE(石油工程师协会“Society of PetroleumEngineers”)年会和展览会(SPE 38598，1997年10月5-8日)的一篇文章，以及在1997年9月23日提交的法国专利申请FR9711821中，Marc Thiercelin等人已经公开了水泥护层破裂的可能性依赖于套管的热弹性、水泥和油井周围的地层。对导致水泥护层破裂的机理的详细分析已经表明随油井中压力和/或温度增加的水泥护层破裂的可能性直接与水泥的抗拉强度有关，并且随着水泥抗拉强度RT与它的杨氏模量E的比值增加而减小。
杨氏模量表征材料的弹性。所以为了增加比值RT/E，应当选择低杨氏模量材料，换句话说选择高弹性材料。
一种已知的增加硬化水泥弹性的途径是通过掺水来减小水泥浆密度。但是，那样将导致泥浆稳定性变坏并且尤其导致液相和固相分离。当然，可以通过增加如硅酸钠这种材料来部分地控制这种现象，但是硬化水泥的渗透性仍然很高，这意味着不能满足其隔离区域以阻止液体迁移的主要功能，或者至少不能保证这种隔离的持久性。还有，较轻的水泥具有较低的机械强度，尤其是有较低的冲击强度，这显然对为遭受巨大机械应力的地区如钻孔区而设计的水泥形成一种障碍。
本发明的目的是提供较轻的用回收橡胶补强的油井水泥。废橡胶颗粒减小了泥浆密度，这样，其次还影响系统的弹性；橡胶颗粒主要不能改善水泥的机械特性。
众所周知，在建筑业中，水泥中包括橡胶颗粒可以改善刚性、耐久性和弹性(比如参见N.N.Eldin and A.B.Sinouci，《作为混凝土骨料的橡胶-轮胎颗粒》，土木工程材料杂志，5，4，478-497(1993))。例如，组成中包含橡胶颗粒的混凝土可以用于公路建设以吸收震动，作为声音吸收材料用于防噪壁面，还可以用于构筑建筑物以吸收地震期间的震波。对于这些用途，橡胶颗粒的目的主要是改善混凝土的机械特性。
已知添加废橡胶颗粒(颗粒大小范围4-20目)用于油井水泥行业(Wellcementing 1990，E.B Nelson，Schlumberger Educational Services)以改善冲击强度和弯曲强度。对机械特性的这种改善还在俄国专利SU-1384724和SU-1323699中公开。更近一些，美国专利US-A-5779787已经提出来自回收汽车轮胎颗粒的用途，颗粒大小为10/20目(850-2000μm)或20/30目(600～850μm)，以改善硬化水泥的机械特性，尤其是它们的弹性、耐久性和膨胀特性。应当注意到该美国专利披露的泥浆密度在1.72g/cm3到2.28g/cm3的范围。
与现有技术公开内容相比，本发明的目的是提供一种泥浆，其密度不超过1.70g/cm3以及该密度可以如低至1.44g/cm3。换句话说，本发明在于通过用有一个密度接近水(1.2g/cm3)的橡胶颗粒置换一部分混合水来制备一种低密度泥浆。这样就产生具备低渗透性和改进的冲击强度的水泥。其次，橡胶颗粒还可以通过减小其杨氏模量赋予该体系以弹性。这导致渗透性减小、系统可压缩性降低和抗冲击性增强，即使橡胶颗粒不是主要改善水泥的机械特性。
本发明的水泥浆主要由水泥、水和30％至100％(以水泥重量为基准计)比如通过磨碎回收汽车轮胎得到的颗粒大小为40-60目(250～425μm)范围的橡胶颗粒构成。使用的橡胶颗粒来自汽车工业的回收轮胎。通过磨碎或低温粉碎轮胎来获得。尤其优选直径范围是250μm到400μm的颗粒。这样的颗粒尺寸产生具有合适流变能力的可泵送泥浆。
本发明的配方最好基于如美国石油协会(American PetroleumInstitute)(API)标准第10款定义的A，B，C，G和H类波特兰水泥。尤其优选G类波特兰水泥，但是也可以充分利用本领域公知的其它水泥。对于低温应用场合，高铝水泥尤其合适，对于低温井(比如深水井)，波特兰/灰泥混合物也合适，或水泥/硅石混合物(比如温度超过120℃的井)。
用于构成泥浆的水最好是低矿物质水如自来水。可以任选地使用其它水，如海水，但通常不是优选的。
本发明的组合物还包括常规地用于大部分水泥灌注组合物的添加剂，比如分散剂、消泡剂、悬浮剂、水泥缓凝剂或促凝剂，以及防钻液漏失剂。
在一个变型中，还可以通过添加浇注的无定型金属纤维来增强水泥灌浆组合物。比如，从US-A-4520859中已知浇注的无定型金属纤维，可以通过将一个熔融金属薄带浇注到一冷的卷筒中获得。迅速冷却能阻止结晶化，该金属以无定型原料形式固化。使用的纤维长度-或更严密地称为带-典型地大约是十毫米，最好是5到15mm的范围。
将浇注的无定型金属纤维加入本发明的水泥浆中，其数量为相对水泥的重量是1％到25％重量纤维，也就是说典型地纤维浓度大约为50到200kg/m3。
在增加弯曲断裂模量以及该模量与杨氏模量的比值的同时，添加浇注的无定型金属纤维还可以有利地补偿由添加橡胶颗粒导致的抗压强度的减小。
下面通过实施例来说明本发明。
实施例1
采用非最佳配方说明本发明的主要原理。除分散剂之外，它们不包括水泥灌浆添加剂。在本实施例中，从美国轮胎回收公司，Inc.，美国Jacksonville得到的回收橡胶。它的商品名是“废胶末40目”。它的密度是1.2g/cm3，其粒度测定是40目(425μm)。
水泥泥浆由G类Portland Dyckerhoff North水泥、回收橡胶颗粒、水、和分散剂组成。表1给出各配方；它们是在同样温度下被研究(170 °F，即76.7℃)。分散剂是液体形式的聚萘磺酸盐.。
表1：水泥泥浆配方
配方 密度(ppg-g/cm3) 水(体积％) 橡胶(体积％) 水泥(体积％) 其他添加剂(＝分散剂)体积％
 A  12.0-1.44  50.0  32.5  17.5  0
 B  13.1-1.56  55.0  20.2  24.8  0
 C  13.6-1.63  49.9  22.5  27.5  0.1
 D  14.1-1.69  44.7  24.7  30.3  0.3
 E  15.2-1.82  49.6  12.5  37.5  0.4
 F  16.4-1.97  53.5  0  44.8  1.7
·ppg是“磅/加仑”的缩写。
用API 10中推荐的程序测量水泥泥浆的流变能力和游离水。在实验室温度下混合后马上测量流变性，流变性在某温度下调节20分钟后测量。结果示于表2。PV表示塑性粘度，TY表示屈服点。
表2：流变性和游离水
配方     混合后的流变性 在76.7℃下调节后的流变性 两小时后的游离水(ml)
PV(mPa.s) TY(Pa) PV(mPa.s) TY(Pa)
 A  58.8  1.9  87.1  9.3  0
 B  25.2  2.4  97  32.4  0
 C  48.5  5.3  98.3  11.6  0
 D  120.2  7.7  179.9  12.6  0
 E  57.8  1.9  87  25.3  0
 F  50.8  1.7  24.0  1.9  1
屈服试验在3cm×3cm×12cm在76.7℃和20.68MPa(3000psi)下保持3天的水泥泥浆得到的棱镜上进行。抗压试验在边长为5cm(2英寸)的在76.7℃和20.68MPa下经过3天后得到的立方体上进行。
弯曲强度(破裂模量Mr和杨氏弯曲模量Ef)和抗压强度(抗压强度Cs和杨氏抗压模量Ec)结果示于表3中。弯曲强度比抗张强度更容易测量。凭经验估计弯曲强度高达抗张强度的两倍。
表3：机械特性
配方 Mr(MPa)  Ef(MPa) Mr/Ef(×1000) CS(MPa) Ec(MPa) CS/Ec(×1000)
 A  1.29  516.70  2.52  2.88  496.65  5.80
 B  1.98  963.58  2.07  5.73  1049.10  5.48
 C  2.90  1320.12  2.21  7.93  1431.87  5.63
 D  3.31  1678.04  2.02  12.46  2416.31  5.17
 E  5.45  3223.38  1.71  20.21  3608.18  5.61
 F  9.05  6042.4  1.52  27.51  4800.88  5.82
上述结果显示出水泥泥浆中橡胶颗粒浓度增加同时导致：
·其破裂模量减小；
·其抗压强度减小；
·其杨氏弯曲模量以及杨氏抗压模量减小；
·其弯曲破裂模量与杨氏弯曲模量的比值增加。
为了比较这些不同系统，定义一个弹性标准(下面用MT表示)：如果一种水泥的弯曲破裂模量与它的杨氏弯曲模量比值较高，则认为该水泥是较好的。例如，该弹性标准可以在图1中看到，这里示出的水泥抗张强度是水泥杨氏弯曲模量的函数。利用下面的假设得到该图：套管外直径是8 1/2”(21.6cm)和内直径是7”(17.8cm)，钢的等级是35lb/ft(52kg/m)，假设井中压力增加为5000psi(34.5Mpa)。
该图显示出三种岩石类型(硬岩，中性岩和不良固结岩)需要的最低必要条件。得到的每条曲线确定了对所述几何形状与对于该实施例选择的压力增加具备良好水泥强度所需的最低条件。对于一种已知岩石，如果一种水泥特性(抗张强度和杨氏弯曲模量)使它位于曲线上方，则认为该水泥是令人满意的。
不论何种岩石，配方A到E均满足弹性标准。
但是，这些趋势直接与由橡胶颗粒浓度增加引起的密度减小和由此引起的系统孔隙率的减小有关。这样为不同配方测量在76.7℃和20.68Mpa(3000psi)下固化3天后得到的不同水泥试样的孔隙率。
测量孔隙率的原理如下。从某一温度和压力下凝固的硬化水泥中切下长1cm、直径12.7mm(1/2英寸)的圆柱体。将其在冷冻干燥器中干燥约两周，而且认为在这期间将其重量损失作为时间的函数进行研究。当样品干燥时(在某一时间内相当于一个恒定重量)，用一氦比重计测量其真实体积或骨架体积Vs；从圆柱体的外部直径获得平均体积Vb。两体积差(Vb-Vs)给出孔隙体积从而给出氦所能进入的材料的孔隙率Φ。
泥浆的孔隙率Φ是配方中的水和液体添加剂的体积百分比。对于每一配方，计算橡胶的体积百分数，并将有效孔隙率Φ确定为材料孔隙率加上橡胶体积百分数的和。结果示于表4。
表4：孔隙率Φ结果
配方 Φ泥浆(1)％ Φ材料(2)％ 橡胶体积(3)％ Φ有效(2)+(3)％
 A  50  40.7  32.5  73.2
 B  55  42.5  20.2  62.7
 C  50  37.6  22.5  60.1
 D  45  32.1  24.8  56.9
 E  50  30.9  12.5  43.4
 F  55  25.3  0  25.3
图2和3示出杨氏弯曲模量和弯曲破裂模量如何作为有效孔隙率的函数变化；可以看出杨氏模量作为有效孔隙率的函数几乎线性地减小，在70％孔隙率后有一饱和极限值(图2)。同样的评定用于弯曲破裂模量(图3)。
总之，磨碎的橡胶颗粒可以减小泥浆密度，从而再影响系统的弹性。主要地，橡胶颗粒不能改善水泥的机械特性。
实施例2
给出完整配方的实施例。
水泥泥浆由等级G Portland Dyckerhoff North水泥、回收橡胶颗粒、水和不同添加剂(防泡剂和缓凝剂；缓凝剂根据温度而不同)。表5列出配方。配方1和7不包含橡胶颗粒。配方2到5包含40筛目橡胶，与前面实施例相同。配方6用45筛目(355μm)的橡胶，可以方便地从Vredenstein Rubber Resources，Maastricht，Netherlands编号ECORR RNM 45，得到，密度为1.2g/cm3。
已经研究了如泥浆密度和最佳温度等参数的影响。对于120℃或更高的温度，石英粉用于恢复强度问题。
重要的是将橡胶颗粒和水泥进行干混合。否则，可以看到混合后橡胶不良结合或向表面迁移。
表5：被研究的配方
Tm(℃) 密度(g/cm3) 水(％体积) 橡胶(％体积) 水泥(％体积) 其它添加剂(％体积)
 1  76.7  1.68  67.3  0  31.7  1.0
 2  76.7  1.68  44.5  24.8  30.3  0.4
 3  121.1  1.68  45.3  21.6  22.9  10.2
 4  150  1.68  46.0  21.6  22.9  9.5
 5  76.7  1.44  50.0  32.5  17.1  0.4
 6  76.7  1.68  44.2  24.8  30.3  0.7
 7  76.7  1.44  79.3  0  20.2  0.5
下表给出“其它添加剂”的详细组成。
石英粉％bwoc 缓凝剂(l/m3水泥) 抗沉降剂％bwoc 消泡剂(n3水泥 增量剂％bwoc
 1  0  10.7  /  4.0  4
 2  0  8.02  0.26  /  /
 3  35  14.71  0.34  /  /
 4  35  0.60*  0.34  /  /
 5  0  /  /  /  1.7
 6  0  13.37  /  /  /
 7  0   /  /  4.0  1.7
·bwoc是“按水泥重量计”的缩写。
*0.60％ bwoc，在该温度下用的缓凝剂是固体。
对于配方1和5，增量剂是膨润土。对于配方7，用硅酸钠。应当注意所有配方都是最佳的，使得获得2到6小时范围的增稠时间。用API 10(美国石油协会)推荐的程序测量水泥浆的流变性和自由水。结果示于表6中。
表6：流变性和自由水
配方 增稠时间(min)   混合后的流变性   Tm*下经过调节的流变性   2小时后的自由水
  PV(mPa.s)   TY(Pa)   PV(mPa.s)   TY(Pa)   ml
  1   354   12.7   1.7   11.2   12.8   3
  2   333   97.3   15.6   215.6   17.0   2
  3   372   119.7   13.9   61.6   7.1   1
  4   260   152.5   8.1   101.6   8.5   0
  5   128   96.2   20.3   75.4   8.5   0
  6   262   290.8   0.9   175.8   23.7   2
  7   未测   9.2   4.7   8.5   4.1   0
*对于配方3和4，因为技术原因流变性是在85℃测量的，而不是在表
5中所示的温度Tm下测量的。
实施例3
试验32筛目颗粒尺寸(500μm)的磨碎的橡胶颗粒。
在该实施例中，两种泥浆配方如前面实施例中描述被使用：实施例1的配方D，实施例2的配方2；将它们两个都配制为14ppg(1.68g/cm3)，具有45％泥浆孔隙率，并且包括31％ bwoc橡胶颗粒。唯一变化是橡胶颗粒的制造者及颗粒尺寸不同，32筛目(500μm)大小颗粒代替40筛目(425μm)大小的颗粒。
有新橡胶来源的配方D不是API可混合的，橡胶的一部分留在表面上。即使，例如分散剂(聚萘硫酸盐)额外的浓度乘以2，这种现象仍会持续存在。
关于配方2，观察到泥浆是不良API混合物以及在调节后水泥浆非常浓，因此浇注困难。为了通过省去抗沉淀剂和保留缓凝剂来减少粘性，在表面上不再看到颗粒之前，需要在混合期间以12000rpm混合10分钟，在某一温度下混合和调节之后得到的流体非常稠并且难以浇注。
实施例4
测量了含回收和磨碎橡胶颗粒的水泥泥浆的弯曲和压缩机械特性。精确配方在实施例1中已给出。另外，通过与前述组成进行比较，添加一种密度为1.89g/cm3的NET(配方8)，唯一添加剂是4.01l/m3的消泡剂，并且不含橡胶颗粒。
在高压和高温容器中在某一压力和温度下保持几天的系统上研究了磨碎的橡胶颗粒对固化水泥机械特性的影响，该系统模仿油井中遇到的情况。
在表5所示的调节温度下，在与实施例1相同的条件下进行弯曲和加压试验；相同的缩写用于下面表7中。从弯曲和压缩试验中，通过在0到最大负荷位移(相应于破裂)的排量上积分负荷排量曲线获得破裂释放能量。
表7：机械特性
   Mr(Mpa)   Ef(Mpa) Mr/Ef(×1000) 破裂能量，弯曲(J)   CS(MPa)   Ec(MPa)   CS/Ec(×1000)   破裂能量，加压(J)
  1   6.69   3758.81   1.81   0.0437   22.88   3341.82   6.88   12.97
  2   3.44   2213.71   1.57   0.0223   9.97   1370.72   7.31   7.94
  3   3.61   1849.87   1.98   0.0292   9.51   2062.34   4.58   5.37
  4   4.68   2905.07   1.63   0.0318   13.81   2589.84   5.62   8.71
  5   1.11   443.05   2.52   0.0122   2.51   647.67   3.88   1.79
  6   4.24   2383.70   1.78   0.0305   13.78   2897.45   4.77   6.97
  7   1.19   504.22   2.37   0.0101   3.21   519.64   6.24   1.88
  8   8.47   5021.56   1.69   0.0706   36.61   6257.28   5.85   16.22
对于密度为1.68g/cm3(14ppg)的配方，增加橡胶颗粒可以减小弯曲破裂模量，还可以减小杨氏模量。但是，弯曲破裂模量与杨氏模量的比仍然高并满足前面确定的弹性标准。用橡胶颗粒缓凝系统是可能的，对于所研究的整个温度范围，获得的水泥能满足弹性标准。
靠添加橡胶颗粒可以减小抗压强度，但其强度值仍然是能够接受的。
对不同水泥泥浆配方测量了硬化材料的孔隙率。实施例1中确定了测量材料孔隙率的原理。孔隙率结果示于表8中。正如所料，结果显示增加橡胶颗粒减小了最终材料(比如，比较配方1和配方2)的孔隙率Φ。如实施例1中所示，可以看到杨氏弯曲模量也作为有效孔隙率的函数而几乎线性降低，该有效孔隙率在76.76℃的所有最佳配方下有70％孔隙率(图4)后呈现饱和极限值。同样的评价适于弯曲破裂模量(图5)。
实施例1的结论对于最佳组成也有效：磨碎的橡胶颗粒减小泥浆的密度，从而影响系统的弹性；主要地，橡胶颗粒不能改善水泥的机械特性。
表8：特性结果
配方 φ泥浆(1)％ φ材料(2)％ 橡胶体积(3)％ φ有效(2)+(3)
 1  68  45.7  0  45.7
 2  45  29.7  24.8  54.5
 3  46  37.3  21.6  58.9
 4  46  36.6  21.6  58.2
 5  50  43.9  32.5  76.4
 6  45  30.5  24.8  55.3
 7  79  65.5  0  65.5
 8  60  36.9  0  36.9
实施例5
密度为14ppg的基础泥浆由波特兰水泥、橡胶颗粒和水组成(前述实施例中的配方2)。向这种基础泥浆中加入无定型金属浇注纤维或带，该纤维可以从法国，Chalon-sur-sane的SEVA公司以商标为Fibraflex 5mm得到。对不同的纤维浓度进行研究。
采用与前述实施例相同的条件，在170℃下进行弯曲试验。结果示于表9和10中。表9涉及弯曲强度(破裂模量Mr和杨氏弯曲模量Ef)。表10涉及抗压强度(抗压强度Cs和杨氏抗压模量Ec)。
表9：机械特性：弯曲试验
纤维浓度(g/l) Mr(MPa)  Ef(MPa) Mr/Ef(×1000) 能量(J)
 0  3.44  2213.71  1.57  0.0223
 30  4.07  2328.83  1.75  0.0287
 60  4.48  2772.52  1.65  0.0402
 100  5.05  2551.87  2.01  0.0602
表10：机械特性：压力试验
Fibraflex浓度(g/l) CS(MPa)  Ec(MPa) CS/Ec(×1000) 能量(J)
 0  9.97  1370.72  7.31  7.94
 30  14.00  2545.63  5.52  6.95
 90  14.04  2521.05  5.58  7.35
可以看出，加入纤维可以增加弯曲破裂模量和破裂模量与杨氏模量的比值。可以看出从弯曲试验得到的破裂能量有同样的趋势。由橡胶颗粒和纤维的混合物形成的水泥导致优良的抗压强度。
还有，图6是作为弯曲试验期间施加的负荷的函数的排量(displacement)的曲线。可以看出，在没有橡胶颗粒的水泥和有磨碎橡胶颗粒的水泥之间没有增加负荷。但是，有橡胶颗粒的后破裂行为与不含橡胶颗粒的水泥大不相同。其抗断强度通过磨碎的橡胶颗粒而被改善，该后破裂行为通过橡胶和纤维的混合物得到进一步改善。
在多级侧钻井中抗断强度是一个重要参数。
实施例6
在与弯曲和加压试验相同条件和相同时间内，水泥样品是在某一压力(3000psi，20.68MPa)和温度(170°F，76.76℃)下产生的。对得到的硬化材料钻取直径为51.4mm，长为25mm的土样。
潮湿的样品放在Hassler型单元中，该单元给样品施加10到100bar的侧限压力。用一台色谱泵将一小股流量恒定的水(范围0.010毫升/分钟到0.80毫升/分钟)通过样品送出。测量并记录样品侧的压差。记录的值相当于平衡值。单位为毫达西(mDa)的渗透率K用达西定律计算： K = 14700 QμL AP
这里Q是单位为ml/s的流量，μ是单位为mPa.s的水的粘度。L是单位为cm的样品长度，A是单位为cm2的样品的表面积，P是单位为psi(1psi＝6.89kPa)的压差。
不同配方的结果示于表17中，说明加入橡胶颗粒可以减小水泥的渗透率。
表10：渗透率结果
配方 密度(g/cm3) 橡胶％bwoc 水渗透率毫达西
 1  1.67  0  0.0076
 2  1.67  31  0.0015
 7  1.44  0  0.1380
 8  1.89  0  0.0010
实施例7
在水泥样品上进行冲击试验。这些试验包括使1米长的抛射物落在固化水泥盘上。盘是圆形的，直径70mm，厚10mm。根据时间测量和记录动态负荷。
无橡胶颗粒的水泥(配方1和7)用作脆性材料，估计被样品吸收的能量低于10焦耳。如表11所示，被配制有橡胶颗粒的水泥吸收的能量明显地更高。
表11：有弹性颗粒的冲击结果
配方 能量(J)
 1  7.4
 2  25.3
 7  4.0
在浇注多级侧钻井时这种优良的震动性能尤其重要。
实施例8
在一个环形膨胀模具中，模拟油井环境测量水泥泥浆在某一温度下凝固期间的线膨胀。该模子由两个平的圆盘组成，它们分别位于一个可延伸的环形物两侧，该环形物的末端有两个定位针；整体构成一个直径100mm的厚度较小(22mm)的圆柱体。两个圆盘用螺钉固定在一起。将被研究的水泥泥浆倒进模具中，将模具放在76.76℃的恒温水槽中。整个试验中保持泥浆与水接触。
凝固期间，如果水泥膨胀，可延伸的环形物的外直径也膨胀，环形物的两个定位针之间距离增加。
水泥泥浆的线膨胀L由下列关系得到：
     L＝(D2-D1)×10.95
这里L用百分比表示，D1是用英寸表示的用测微计测量的固化开始前的距离，D2是用英寸表示的用测微计测量的固化后的距离，10.95是考虑了模具几何形状的常数。
膨胀结果示于表12，表中示出含橡胶颗粒的泥浆具有优良的膨胀特性。
表12：膨胀结果
橡胶％bwoc  1天后的线膨胀％ 2天后的线膨胀％ 7天后的线膨胀％
 0  0  0  0
 31  0.25  0.28  0.28
 71  0.15  0.25  0.29
                         实施例9
用含有配方2的泥浆进行混炼性和可泵性试验，该配方密度为1.67g/cm3，含31％ bwoc橡胶颗粒。
橡胶与水泥进行干混，然后添加到含混合水的槽中。得到的混合物是均匀的，用油田常规使用的三级泵进行循环不成问题。
在具有后添加橡胶过程的进一步试验中可以观察到混合的问题。因此在本领域，对于橡胶颗粒与水泥浆的混合，干混合是优选方法。

Claims (6)

1.用于向油井或类似地方浇注水泥的组合物，其中包括水泥、水、和以水泥重量为基准计30％-100％橡胶颗粒，其特征在于该橡胶颗粒尺寸是250～425μm，泥浆密度低于1.7g/cm3。
2.根据权利要求1的浇注水泥组合物，其特征在于所述橡胶颗粒的直径范围是250μm-400μm。
3.根据上述权利要求中任一项的浇注水泥组合物，其特征在于所述橡胶颗粒通过来自汽车工业的回收轮胎获得。
4.根据上述权利要求中任一项的浇注水泥组合物，其特征在于还包括浇注非晶态金属纤维，其与水泥重量之比为1％到25％。
5.根据上述权利要求中任一项的浇注水泥组合物，其特征在于还包括一种或多种下列类型的添加剂：悬浮剂、分散剂、消泡剂、缓凝剂、水泥促凝剂、和防钻液漏失剂。
6.权利要求1到5中任一项的浇注水泥组合物在诸如多级侧钻井中钻孔段和分支连接处之类经受极端动应力的浇注层中的用途。
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