RU2634671C2 - Водные цементные композиции, включающие частицы, которые активируются, чтобы регулировать реологию, когда водорастворимые части частиц высвобождаются в присутствии воды - Google Patents
Водные цементные композиции, включающие частицы, которые активируются, чтобы регулировать реологию, когда водорастворимые части частиц высвобождаются в присутствии воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634671C2 RU2634671C2 RU2015105171A RU2015105171A RU2634671C2 RU 2634671 C2 RU2634671 C2 RU 2634671C2 RU 2015105171 A RU2015105171 A RU 2015105171A RU 2015105171 A RU2015105171 A RU 2015105171A RU 2634671 C2 RU2634671 C2 RU 2634671C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- particles
- soluble
- aqueous
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 199
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 131
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 126
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims description 71
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003129 oil well Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 48
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 43
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 33
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 31
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 31
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 28
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 28
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 14
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 claims description 13
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 13
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 13
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 12
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 11
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 11
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 7
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 150000003926 acrylamides Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920000233 poly(alkylene oxides) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000223 polyglycerol Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 claims description 2
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 claims description 2
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 claims 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 230000036571 hydration Effects 0.000 abstract description 8
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- -1 polysaccharide ethers Chemical class 0.000 description 22
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 16
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229920003091 Methocel™ Polymers 0.000 description 14
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 13
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 11
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 11
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 10
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 10
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 10
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 10
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 10
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 description 8
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 8
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 7
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 229920003090 carboxymethyl hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 6
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 6
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 6
- 229920003125 hypromellose 2910 Polymers 0.000 description 6
- 229940031672 hypromellose 2910 Drugs 0.000 description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 4
- PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N Sodium azide Chemical compound [Na+].[N-]=[N+]=[N-] PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N glyoxal Chemical compound O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 4
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 238000001542 size-exclusion chromatography Methods 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000005550 wet granulation Methods 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N beta-cyclodextrin Chemical compound OC[C@H]([C@H]([C@@H]([C@H]1O)O)O[C@H]2O[C@@H]([C@@H](O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O3)[C@H](O)[C@H]2O)CO)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]3O[C@@H]1CO WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 3
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical class O=C.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 3
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 3
- 229960003943 hypromellose Drugs 0.000 description 3
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 3
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- HNTGIJLWHDPAFN-UHFFFAOYSA-N 1-bromohexadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCBr HNTGIJLWHDPAFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IGDUBEZMULCNAF-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-dodecylphenoxy)methyl]oxirane Chemical group CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1OCC1OC1 IGDUBEZMULCNAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 229920000896 Ethulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001859 Ethyl hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 229920005551 calcium lignosulfonate Polymers 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 2
- 235000019326 ethyl hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- CBYZIWCZNMOEAV-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;naphthalene Chemical class O=C.C1=CC=CC2=CC=CC=C21 CBYZIWCZNMOEAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 2
- 229940015043 glyoxal Drugs 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229920003130 hypromellose 2208 Polymers 0.000 description 2
- 229940031707 hypromellose 2208 Drugs 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920000417 polynaphthalene Polymers 0.000 description 2
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229920005552 sodium lignosulfonate Polymers 0.000 description 2
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- RFRMMZAKBNXNHE-UHFFFAOYSA-N 6-[4,6-dihydroxy-5-(2-hydroxyethoxy)-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxy-2-(hydroxymethyl)-5-(2-hydroxypropoxy)oxane-3,4-diol Chemical compound CC(O)COC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1C(O)C(OCCO)C(O)OC1CO RFRMMZAKBNXNHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M Butyrate Chemical compound CCCC([O-])=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Natural products CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 244000007835 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 1
- 229920000858 Cyclodextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000001116 FEMA 4028 Substances 0.000 description 1
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 1
- 229920001479 Hydroxyethyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011175 beta-cyclodextrine Nutrition 0.000 description 1
- 229960004853 betadex Drugs 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000029142 excretion Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- NVVZQXQBYZPMLJ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;naphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound O=C.C1=CC=C2C(S(=O)(=O)O)=CC=CC2=C1 NVVZQXQBYZPMLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 239000011361 granulated particle Substances 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M hexanoate Chemical compound CCCCCC([O-])=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011396 hydraulic cement Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229920003063 hydroxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229940031574 hydroxymethyl cellulose Drugs 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 238000009476 low shear granulation Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- GRVDJDISBSALJP-UHFFFAOYSA-N methyloxidanyl Chemical group [O]C GRVDJDISBSALJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound C1=CC=C2C(S(=O)(=O)O)=CC=CC2=C1 PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVBGVZZKJNLNJU-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2-sulfonic acid Chemical class C1=CC=CC2=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C21 KVBGVZZKJNLNJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- IZHYRVRPSNAXGV-UHFFFAOYSA-M potassium;naphthalene-1-sulfonate Chemical compound [K+].C1=CC=C2C(S(=O)(=O)[O-])=CC=CC2=C1 IZHYRVRPSNAXGV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 1
- HIEHAIZHJZLEPQ-UHFFFAOYSA-M sodium;naphthalene-1-sulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(S(=O)(=O)[O-])=CC=CC2=C1 HIEHAIZHJZLEPQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 125000003011 styrenyl group Chemical class [H]\C(*)=C(/[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000003458 sulfonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000002255 vaccination Methods 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
- C04B18/022—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by an organic binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B16/02—Cellulosic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/02—Alcohols; Phenols; Ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/38—Polysaccharides or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/06—Inhibiting the setting, e.g. mortars of the deferred action type containing water in breakable containers ; Inhibiting the action of active ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/06—Inhibiting the setting, e.g. mortars of the deferred action type containing water in breakable containers ; Inhibiting the action of active ingredients
- C04B40/0633—Chemical separation of ingredients, e.g. slowly soluble activator
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
- C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
- C09K8/487—Fluid loss control additives; Additives for reducing or preventing circulation loss
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/138—Plastering the borehole wall; Injecting into the formation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/44—Thickening, gelling or viscosity increasing agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
Abstract
Данное изобретение обеспечивает достижение технического результата в части улучшенного регулирования водоотдачи, гидратации, осаждения и разделения водных цементирующих композиций в широких температурных и временных интервалах. Изобретение относится к способу изготовления водной цементирующей суспензии, способу изготовления конструкции нефтяной скважины, к водной цементирующей композиции. Данное изобретение основано по меньшей мере частично на частицах с выделением в воду, используемых в качестве добавок для композиций, при этом частицы активируются, чтобы регулировать реологию, когда водорастворимые части частиц высвобождаются в присутствии воды. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к разработке состава водных цементирующих композиций с добавками для снижения водоотдачи. Более конкретно, данное изобретение относится к разработке состава водных цементирующих композиций с добавками для снижения водоотдачи или противоосаждающими добавками в форме частиц, содержащих один или несколько водорастворимых полимеров, функциональность которых скрыта до тех пор, пока водорастворимые части частиц не высвобождаются в присутствии воды в ответ на инициирующие факторы времени и температуры. Данные композиции применимы для образования упрочняющих структур в нефтяных, газовых, геотермальных и водяных скважинах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Цементирование скважины используют для упрочнения скважинных конструкций в нефтяных, газовых, геотермальных и водяных скважинах. Цементирование скважины включает приготовление раствора гидравлического(-их) цемента(-ов), воды и необязательно других компонентов, который затем закачивают в требуемое место размещения. Например, композиция может быть закачана в кольцеобразную полость между обсадной трубой скважины и окружающими геологическими формациями или в необсаженный ствол скважины ниже обсадной колонны. Цели цементирования включают предотвращение коррозии, обеспечение конструкционного упрочнения и иной защиты конструкций скважин, и обеспечение разобщения пластов.
Вода является ключевым компонентом цементного раствора. Вода должна присутствовать для схватывания и отверждения цемента надлежащим образом. Это означает, что соотношение воды и цемента необходимо существенным образом поддерживать во время подачи, схватывания и отверждения цемента. Однако, особенно при повышенных температурах, вода может нежелательным образом отделяться или иным образом утрачиваться из раствора. Потеря фильтрата является обычной проблемой, когда вода убывает из раствора в окружающие пористые формации, находящиеся при более низком давлении. Кроме того, без надлежащей реологии компоненты раствора также могут разделяться, причем более тяжелые компоненты осаждаются под действием силы тяжести. Это также приводит к плохому схватыванию и отверждению.
Для того чтобы уменьшить водоотдачу и обеспечить более благоприятную реологию, добавки для снижения водоотдачи включают в водные цементирующие композиции. Добавки для снижения водоотдачи могут также предотвращать осаждение и разделение цементного раствора. К сожалению, имеется мало добавок для снижения водоотдачи, которые эффективно функционируют выше 190°F (88°C) и еще меньше тех, которые эффективно функционируют выше 250°F (121°C). Однако цементирующие композиции, применяемые в скважинах, часто испытывают более высокие температуры в этих интервалах. Другая проблема заключается в том, что некоторые добавки для снижения водоотдачи являются эффективными лишь при повышенных температурах, когда добавки загружают в увеличенных количествах. Это является проблематичным, поскольку избыточные количества добавок могут вызывать создание чрезмерной, преждевременной вязкости и также приводят к увеличенным затратам на обработку. Это затрудняет закачивание загущенных композиций в удаленные места скважин. Другая проблема заключается в том, что многие добавки являются активными, как только они включены в состав цементирующих композиций. Однако во многих видах применения было бы лучше, если бы добавки не являлись функциональными до тех пор, пока композиции не закачаны в требуемое место размещения. Кроме того, вследствие удаленного расположения типичных мест размещения в скважинах, является непрактичным добавление добавок после размещения.
Соответственно, сохраняется настоятельная потребность в добавках для снижения водоотдачи, обладающих функциональностью при высокой температуре, функциональность которых может быть задержана регулируемым образом.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение предлагает стратегии улучшенного регулирования водоотдачи, гидратации, осаждения и разделения водных цементирующих композиций на протяжении широкого температурного интервала. Данное изобретение основано, по меньшей мере отчасти, на модифицированных частицах с выделением в воду, используемых в качестве добавок для композиций. Выделение в воду означает, что частицы содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер таким образом, что частицы выделяют его в присутствии воды, высвобождая водозагущающие, водорастворимые части частиц. Во многих вариантах осуществления выделяющиеся части содержат, по меньшей мере, один или несколько водорастворимых полимеров, включенных в частицы с выделением в воду. Таким образом, частицы активируются, чтобы регулировать реологию, когда водорастворимые части частиц высвобождаются в присутствии воды. Обычно скорость высвобождения выделяющихся частей увеличивается с повышением температуры. С практической точки зрения, функциональность частиц в отношении модификации реологии задерживается, однако реализуется все в большей степени по мере того, как прогрессирует выделение.
Формование водорастворимого полимера первоначально в виде множества частиц, которые способны к выделению в водную среду при растворении, дает значительные преимущества в эксплуатационных качествах. Вначале, функции водорастворимого полимера в отношении модификации реологии маскируются, по меньшей мере, до некоторой степени за счет формы частиц, как это имеет место при подаче. Соответственно, добавка первоначально оказывает минимальное влияние на смешивание и доставку цементирующих композиций к требуемым местам размещения. Это делает возможным закачивание композиций в удаленные места скважин очень простым образом. Затем, реагируя на временную задержку и температуру, водорастворимые части частиц высвобождаются из частиц в окружающий раствор, где функциональность водорастворимых частей в отношении загустевания водной среды быстро активируется. В частности, активация приводит к быстрому созданию вязкости, а также к обеспечению защиты от водоотдачи, разделению компонентов и оседания.
Активированные частицы также могут значительным образом задерживать гидратацию цементирующей композиции, увеличивая рабочее время. Частицы функционируют на протяжении широкого интервала температур, включая повышенные температуры, например, 250°F (121°C) или более.
Важным является то, что активация дополнительных функций посредством высвобождения составляющего водорастворимого полимера в значительной степени зависит от размера частиц. Это означает, что интервалы размеров частиц могут быть выбраны таким образом, чтобы получить требуемые инициирующие факторы времени и температуры для истекания наружу и соответствующего растворения выделяемых частей частиц. Таким образом, требуемые выделение, растворение, и соответствующие профили активации легко подготавливаются заранее посредством выбора частиц подходящего(их) размера(ов). Комбинации размеров частиц могут быть использованы для того, чтобы активация могла происходить при нескольких или последовательно наступающих временах и температурах. Соответственно, могут быть использованы частицы разного размера, чтобы независимым образом оптимизировать вязкость и высокотемпературные характеристики. Также полагают, что частицы могли бы защищать цементные растворы от миграции газа.
В одном аспекте, данное изобретение относится к способу изготовления водной цементирующей композиции, включающему следующие стадии:
(a) предоставление частиц с выделением в воду, указанные частицы с выделением в воду содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер таким образом, что частицы выделяют его в присутствии воды, высвобождая водозагущающие, водорастворимые части частиц, указанные части содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер; и
(b) предоставление возможности включения частиц в водную цементирующую композицию, содержащую частицы, неорганический отверждаемый в воде цемент, диспергент и водный жидкий носитель.
В другом аспекте, данное изобретение относится к способу изготовления конструкции нефтяной скважины, включающему следующие стадии:
(a) предоставление водной цементирующей композиции, содержащей неорганический отверждаемый в воде цемент, множество частиц и водный жидкий носитель, в которой частицы содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер таким образом, что частицы выделяют его в присутствии воды, высвобождая водозагущающие, водорастворимые части частиц, указанные части содержат по меньшей мере один водорастворимый полимер;
(b) предоставление возможности размещения водной цементирующей композиции в месте скважинной конструкции таким образом, что композиция затвердевает и отверждается в данном месте расположения, формируя посредством этого часть скважинной конструкции.
В другом аспекте, данное изобретение относится к водной цементирующей композиции, содержащей:
(a) водный жидкий носитель;
(b) неорганический отверждаемый в воде цемент в смеси с жидким носителем; и
(c) множество частиц, диспергированных в композиции, указанные частицы содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер таким образом, что частицы выделяют его в присутствии воды, высвобождая водозагущающие, водорастворимые части частиц, указанные части содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер.
В другом аспекте, данное изобретение относится к комплекту для добавки к бетону, содержащему:
(a) множество частиц, указанные частицы содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер таким образом, что частицы выделяют его в присутствии воды, высвобождая водозагущающие, водорастворимые части частиц, указанные части содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер; и
(b) инструкции по предоставлению возможности включения частиц в водную цементирующую композицию, содержащую частицы, неорганический отверждаемый в воде цемент, диспергент и водный жидкий носитель.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой график загустевания, показывающий температуру, давление и консистенцию для Примера 4 как функцию от времени.
Фиг. 2 представляет собой график загустевания, показывающий температуру, давление и консистенцию для Примера 5 как функцию от времени.
Фиг. 3 представляет собой график загустевания, показывающий температуру, давление и консистенцию для Примера 6 как функцию от времени.
Фиг. 4 представляет собой график загустевания, показывающий температуру, давление и консистенцию для Примера 7 как функцию от времени.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Варианты осуществления данного изобретения, описанные ниже, не предназначены являться исчерпывающими или ограничивающими данное изобретение точными формами, представленными в приведенном ниже подробном описании. Вернее, целью выбранных и описанных вариантов осуществления является то, что это может облегчить оценку и понимание другими специалистами в данной области техники принципов и видов практического применения данного изобретения.
Водоотдача, или подобная терминология, относится к любой мере воды, вытекшей или утраченной из раствора на протяжении некоторого времени. Водоотдачу измеряют при 250°F (121°C) в соответствии с Методическими рекомендациями для испытания цементов для скважин, в Методических рекомендациях API 10B-2, 23-е издание (2002), и выражают в мл/30 минут. В соответствии с данным изобретением, растворы измеряют при давлении 1000 фунтов-сила на квадратный дюйм избыточного давления (фунтов на кв. дюйм изб. давления) и указанной температуре испытания.
Свободная вода, как использовано в данном документе, относится к водной фазе, которая легко отделяется от раствора при разделении под действием силы тяжести на протяжении некоторого времени. В отношении проверки на свободную воду см. Методические рекомендации для испытания цементов для скважин, Методические рекомендации API 10A, 23-е издание (2002). Коротко говоря, приготавливают цементный раствор и доводят его до температуры испытания. Раствор затем заливают в измерительный цилиндр, который помещают в водяную баню, поддерживаемую при температуре испытания. Свободной водой является количество воды, в объемных процентах, которая отделяется по прошествии двух часов. Свободную воду определяют при 190°F (88°C).
Пластическую вязкость (PV), при использовании в отношении раствора, вычисляют как разность между показанием вискозиметра при 300 об/мин (θ300) и показанием вискозиметра при 100 об/мин (θ100), умноженную на 1,5. Другими словами, PV = Вязкость (θ300-θ100)×1,5. Пластическую вязкость измеряют при указанной температуре испытания с помощью ротационного вискозиметра в соответствии с порядком и процедурами, определенными в API RP 13B-1.
Предел текучести (YP) относится к гидродинамическому сопротивлению цементного раствора. Он рассчитывается из пластической вязкости следующим образом: предел текучести (фунты/100 футов2 (1 фунт/100 футов2 = 0,4788 Па))=θ300-пластическая вязкость. Предел текучести измеряют при указанной температуре испытания с помощью ротационного вискозиметра в соответствии с порядком и процедурами, определенными в API RP 13B-1. Величины определяют при 80°F (27°C) и затем после выдерживания при 190°F (88°C) в течение 20 минут.
По весу цемента (bwoc, содержание добавки по весу сухого цемента) относится к массовому проценту содержания добавки, которая может быть жидкостью, твердым веществом или газом, при добавлении к цементной композиции, в расчете на цементный(е) компонент(ы) композиции. Например, 2 масс. части добавки, которая добавлена к 100 масс. частям цемента и 40 частям по массе водного жидкого носителя, присутствуют в количестве 2% bwoc.
Водные цементирующие композиции по данному изобретению обычно содержат водный жидкий носитель; по меньшей мере, один неорганический отверждаемый в воде цемент в смеси с жидким носителем; и множество частиц, диспергированных в композиции, указанные частицы содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер таким образом, что частицы выделяют его в присутствии воды, высвобождая водозагущающие, водорастворимые части частиц, указанные части содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер. В некоторых типичных вариантах осуществления частицы содержат обратимую гелевую матрицу, производную, по меньшей мере, отчасти от водорастворимого полимера, такого как один или несколько гидрофобно модифицированных, водорастворимых полисахаридов. Как описано ниже, такие варианты осуществления могут быть получены из сравнительно тонкого порошка, содержащего один или несколько водорастворимых полимеров, однако полагают, что одинаковость частиц тонкого порошка не сохраняется, когда порошок компаундируют, чтобы образовать гелевую матрицу. В виде схемы, гелевую матрицу формируют из частиц составляющего полимера и заданного количества разбавителя аналогично способу, которым образуют тесто из хлебопекарной муки и воды. Результирующая компаундированная масса может быть затем дополнительно обработана, например, посредством сушки и измельчения или сухого измельчения, чтобы образовать частицы гелевой матрицы желательного(ых) размера(ов).
Частицы вариантов осуществления гелевой матрицы противостоят осыпанию водорастворимых частей при нахождении в сухом состоянии. Частицы в дополнение к этому противостоят осыпанию или другому выделению до некоторой степени, когда включены в водные композиции по данному изобретению, так что имеет место некоторая задержка во времени перед тем, как водорастворимые части выделяются из матриц в присутствии жидкого носителя. В результате, имеет место некоторая задержка перед тем, как водорастворимые части, входящие в состав частиц, высвобождаются в композицию таким образом, который эффективен для более сильного влияния на реологию композиций.
В других типичных вариантах осуществления, частицы находятся в форме гранул или зерен, которые содержат агломерированные обратимым образом частицы водорастворимого полимера. В большинстве случаев, как полагают, одинаковость индивидуальных частиц порошка существенным образом поддерживается, когда составляющие порошковые частицы выделяются из гранул или зерен в присутствии водного жидкого носителя. Термин «агломерированный» по отношению к вариантам осуществления частиц с выделением в воду в виде гранул означает, что более тонкие полимерные частицы объединяются в гранулы большего размера, в которых более тонкие частицы прилипают к другим частицам в гранулах посредством механической, физической и/или химической адгезии таким образом, что частицы противостоят разделению в сухом состоянии. Такие кластеры в дополнение к этому противостоят разделению до некоторой степени, когда включены в водные композиции по данному изобретению, так что имеет место некоторая задержка во времени перед тем, как более тонкие частицы выделяются из гранул в присутствии жидкого носителя. В результате, имеет место некоторая задержка перед тем, как более тонкие полимерные частицы, входящие в состав гранул, высвобождаются в композицию таким образом, который эффективен для более сильного влияния на реологию композиций.
Водные цементирующие композиции первоначально находятся в жидкой форме, которая может быть перемещена (например, посредством закачки, заливки, литья и т.д.) и отформована. Затвердевание композиций с образованием вещества, твердого как камень, как полагают, происходит по меньшей мере отчасти посредством гидратации отверждаемого(ых) в воде цемента(ов).
К неорганическому отверждаемому в воде цементу обычно относят один или несколько отверждаемых в воде цементов, которые затвердевают посредством механизма реакции, включающего, как полагают, минеральную гидратацию. Минеральная гидратация представляет собой неорганическую химическую реакцию, в которой вода добавляется к кристаллической структуре минерала, обычно создавая новый минерал, обычно называемый гидратом. Первоначальная композиция часто находится в виде водного раствора. Гидратированный, отвержденный продукт обычно является жестким твердым телом. Во многих вариантах осуществления, отвержденный цемент функционирует в качестве связующего для других компонентов, таких как заполнители и другие добавки, чтобы образовать отвержденный бетон или цементный раствор.
Различные неорганические отверждаемые в воде цементы могут быть использованы по отдельности или в комбинации при практическом применении данного изобретения. Примеры неорганических отверждаемых в воде цементов включают портландцемент, золу-унос, бесклинкерный шлаковый цемент, известь, гипс, алюмосиликатные материалы, каустическую жженую магнезию, пуццолановую известь, сульфатно-шлаковый цемент, алюминат кальция, сульфоалюминат кальция, метакаолин, их комбинации и т.п. Предпочтительно, по меньшей мере часть компонента отверждаемого в воде цемента содержит отверждаемый в воде цемент на основе портландцемента, такой как по API классов с A по J.
Количество отверждаемого(ых) в воде цемента(ов), включенного(ых) в водные цементирующие композиции по данному изобретению может варьироваться в широком интервале. Обычно, многие варианты осуществления содержат от 40 масс. процентов до 95 масс. процентов отверждаемого(ых) в воде цемента(ов), в расчете на общую массу композиции. Предпочтительно отверждаемый в воде цемент присутствует в количестве от 45 масс. процентов или более, более предпочтительно от 50 масс. процентов или более, и еще более предпочтительно от 55 масс. процентов или более, в расчете на массу цементирующей композиции. Предпочтительно отверждаемый в воде цемент присутствует в количестве до 95 масс. процентов или менее, предпочтительно до 90 масс. процентов или менее, более предпочтительно до 85 масс. процентов или менее, и еще более предпочтительно до 80 масс. процентов или менее, в расчете на общую массу цементирующей композиции. Например, если в цементирующей композиции присутствует 40 масс. процентов отверждаемого(ых) в воде цемента(ов), она содержит 40 массовых единиц цемента и 60 массовых единиц дополнительных компонентов, включающих жидкий носитель.
Водные жидкие носители по данному изобретению обычно включают от 50 масс. процентов до 100 масс. процентов воды, в расчете на общую массу жидкого носителя. Предпочтительные варианты осуществления включают по меньшей мере 80 масс. процентов, более предпочтительно по меньшей мере 90 масс. процентов, еще более предпочтительно по меньшей мере 95 масс. процентов воды, в расчете на общую массу жидкого носителя. Типичные сорастворители, которые могут быть использованы в комбинации с водой, включают спирты, такие как этанол или изопропанол; полиэтиленгликоли; сложные эфиры гликоля; кетоны, такие как метилэтилкетон или ацетон; тетрагидрофуран; их комбинации, и/или т.п. Выборы сорастворителя(ей), если это имеет место, зависят от таких факторов, как технические требования к температуре вспышки, относящиеся к предполагаемым видам применения композиций.
Вода из многих источников может быть использована в жидком носителе. Водный жидкий носитель может содержать один или несколько видов воды, обычно применяемой в операциях бурения, например, пресную и водопроводную воду, дистиллированную воду, деионизированную воду, природную и синтетическую морскую воду и природный и синтетический рассол. Чаще всего используемым источником воды является пресная вода из скважин, рек, озер или потоков при бурении на суше и морская вода при бурении в океане.
Во многих вариантах осуществления, водные цементирующие композиции обычно содержат примерно от 30 до 200 масс. процентов жидкого носителя, в расчете на массу отверждаемого в воде цемента (% bwoc). В качестве примера, водная цементирующая композиция, содержащая 200% bwoc воды, будет содержать 200 массовых единиц воды и 100 массовых единиц отверждаемого(ых) в воде цемента(ов) для суммарных 300 массовых единиц. Если этот состав дополнительно включает 5% bwoc добавок, водный цементирующий раствор будет содержать 200 массовых единиц воды, 100 массовых единиц цемента и 5 массовых единиц добавок для суммарных 305 массовых единиц. В другом примере, водная цементирующая композиция, содержащая 40% bwoc воды, будет содержать 40 массовых единиц воды и 100 массовых единиц цемента для суммарных 140 массовых единиц.
На практике, задержанная активация частиц по данному изобретению, когда они включены в водные цементирующие композиции, делает возможным для композиций поддерживать низкую вязкость в течение продолжительного периода времени, во время которого композиции составляются, смешиваются и перемещаются (например, посредством закачки) в намеченное место размещения. Затем, после некоторого периода задержки, более тонкие, водорастворимые составляющие высвобождаются в достаточной мере из частиц, чтобы вызывать как правило резкое, быстрое увеличение вязкости композиции. Когда добавки активируются таким образом, это делает возможным для композиций противостоять осаждению, разделению и водоотдаче во время важной стадии отверждения.
Активация частиц посредством выделения более тонких, водорастворимых составляющих инициируется факторами, включающими размер частиц, время, на протяжении которого частицы подвергаются воздействию воды, температуры композиции и окружающей среды, вид водорастворимого полимера, включенного в частицы и т.п. Это означает, что частицы имеют первоначальную морфологию и первоначальную скрытую функциональность, которые преобразуются на месте в морфологию и свойства более тонких, водорастворимых частей, когда они становятся высвобожденными во все возрастающем количестве. Например, в некоторых видах практического применения, частицы первоначально могут быть сравнительно нерастворимыми в водном жидком носителе и первоначально оказывают сравнительно минимальное влияние на характеристики цементирующих композиций, такие как вязкость, задерживание гидратации цемента(ов), водоотдача, осаждение или т.п. Данные частицы не влияют существенным образом на первоначальную вязкость, например, и раствор может быть закачен, залит или иным образом помещен в требуемое место размещения с гораздо большей легкостью.
Частицы высвобождают более тонкие части при более высоких температурах и/или после некоторого времени задержки, подвергаясь воздействию водной среды. Высвобожденный, водорастворимый, более тонкий материал имеет гораздо большее влияние на характеристики, описанные ранее. В отношении практического результата, функциональные возможности более тонкого полимерного материала являются скрытыми, по меньшей мере, до некоторой степени в форме частиц, однако они реализуются, когда высвобождаются более тонкие части. Тонкий материал высвобождается из частиц при малом, если вообще каком-либо, влиянии на активность только что высвобожденных более тонких частей. Когда более тонкий полимерный материал высвобожден из частиц в достаточной степени, влияние его на композицию является значительным. Кроме того, более тонкие части улучшают задержку воды и увеличивают вязкость, что препятствует осаждению при высокой температуре. Таким образом, добавку вводят в виде частиц, имеющих определенный интервал размеров и при скрытой функциональности, однако данные частицы высвобождают тонкий материал, что активирует функциональность и тем самым быстро придает требуемые выгоды, как только более тонкие части высвобождены.
Важным является то, что профиль высвобождения более тонкого полимерного материала, выделяющегося из частиц, находится в сильной зависимости от интервала размера частиц для данного вида водорастворимого полимера. Обычно, с увеличением размера частиц более тонкие части высвобождаются после более длительного периода задержки. Кроме того, скорость высвобождения имеет тенденцию к увеличению при увеличении температуры. Напротив, частицы меньшего размера высвобождают более тонкие части при большей скорости, которая возрастает при увеличении температуры.
Предпочтительно, частицы одного или нескольких размеров могут быть выбраны, чтобы соответствовать требуемому профилю растворения. Это означает, что размер(ы) частиц может(гут) быть использован(ы) для регулирования и оптимизации вязкости и высокотемпературных характеристик. Комбинация совокупностей частиц двух или более различных размеров может быть использована для того, чтобы преимущества от использования более тонких частей инициировались в разные периоды времени. С практической точки зрения, данное изобретение предоставляет стратегии добавления активного материала (высвобожденных более тонких частей) к удаленной композиции на месте из источника (частиц, имеющих определенный интервал размеров) внутри композиции, без фактически физического добавления материала из источника, находящегося вне композиции.
В одном из иллюстративных способов практического выполнения, частицы по данному изобретению изготавливают посредством компаундирования тонкого, водорастворимого полимерного порошка в одну или несколько масс увеличенного размера при применении жидкости, чтобы способствовать компаундированию. Без намерения установления связи, полагают, что масса, полученная от компаундирования, содержит одну или несколько обратимых гелевых матриц, образованных по меньшей мере частично из порошка. Без намерения установления связи, полагают, что одинаковость индивидуальных частиц порошка обычно не может быть сохранена в результате компаундирования. Компаундирование аналогично способу, в котором воду смешивают с мукой, чтобы образовать тесто. Жидкость необязательно может включать функциональную возможность связующего, чтобы содействовать компаундированию. Предпочтительно, компаундированную(ые) массу(ы) образуют посредством первоначального контактирования частиц с заданным количеством жидкого разбавителя, такого как вода. Достаточное количество разбавителя используют таким образом, чтобы частицы при последующем компаундировании образовывали одну или несколько масс, имеющих консистенцию в интервале от пасты до плотного теста. Контактирование желательно происходит при температуре в интервале от 0°C до 95°C, предпочтительно от 8°C до 75°C, более предпочтительно от 15°C до 40°C.
Разбавитель может быть одним или несколькими материалами, которые являются жидкостями при 25°C и 1 атм. Разбавляющие жидкости могут растворять, частично растворять, пропитывать или не обладать способностью к растворению частиц. Типичные разбавители являются жидкостями, молекулы которых имеют полярные группы, предпочтительно содержащие один или несколько гетероатомов, таких как N, S, и/или O. Однако углеводородные и галогенированные углеводородные разбавители также могут быть использованы. Предпочтительные разбавители включают воду; спирты, такие как метанол, этанол, изопропанол; сложные эфиры, такие как этилацетат и бутилацетат; кетоны, такие как метилэтилкетон или циклогексанон; тетрагидрофуран; их комбинации и т.п. Вода является предпочтительной.
Полимерные частицы и разбавитель компаундируют вместе, чтобы образовать одну или несколько гомогенных масс. Компаундирование предпочтительно предоставляет возможность полного и интенсивного смешивания. Применимые устройства для компаундирования включают, например, грануляторы, пластикаторы, экструдеры, прессы или вальцовые мельницы.
После компаундирования, компаундированный материал обрабатывают с образованием частиц, имеющих желательный(е) размер(ы), посредством любой подходящей технологии измельчения. В соответствии с одним из иллюстративных способов практического выполнения это выполняют при применении технологий сухого измельчения или первоначальной сушки и последующего измельчения. Сухое измельчение может происходить в самых различных подходящих устройствах, включая ударные мельницы с продувкой газом, молотковые мельницы, ситовые мельницы, штифтовые мельницы, дисковые мельницы, струйные мельницы, мельничные классификаторы или т.п. Сушку часто выполняют посредством подвергания воздействию горячего газа в комбинации с энергией для измельчения в случае сухого измельчения. Предпочтительный вариант осуществления таких компаундированных масс является производным от компонентов, включающих гидрофобно модифицированную гидроксиэтилцеллюлозу (HMHEC).
Технологии компаундирования частиц водорастворимого полимера в частицы дополнительно описаны в заявках WO 2012/015534A1; WO 2012/015400A1; WO 2011/046679A1 и EP 2412690A2, каждая из которых включена в данный документ посредством ссылки во всей ее полноте для всех целей.
Необязательно, частицы, измельченные всухую, могут быть подвергнуты дополнительной стадии влажного гранулирования. Частицы могут быть гранулированы при применении подходящей связующей жидкости. Ряд процессов влажного гранулирования известен в данной области техники и может быть использован при практическом осуществлении данного изобретения. Технологии грануляции часто классифицируют по величине усилий сдвига, которые приложены к гранулируемым или дополнительно гранулируемым частицам. Грануляцию с малым усилием сдвига часто выполняют при применении смесительных устройств, таких как планетарные смесители. В них, вертикальные перемешивающие лопасти вращаются через массу частиц при сравнительно низкой скорости. Грануляцию со средним усилием сдвига часто выполняют в оборудовании, в котором частицы заключены в цилиндрическую оболочку. Ленточные лопасти перемешивают частицы в присутствии гранулирующей(их) жидкости(ей), которая может содержать или может не содержать связующее. Грануляцию с большим усилием сдвига часто выполняют при применении основной мешалки или импеллера, которые прикладывают высокое усилие сдвига и сжимающее усилие к частицам при применении лопастей плужного типа, вращающихся при сравнительно низких скоростях. Смесители с большим усилием сдвига могут включать вторичные, регулируемые независимым образом, ножевые лопасти ударного типа меньшего размера, которые разделяют ударным образом большие комки, образованные в процессе грануляции. Лопасти ударного типа также способствуют более равномерной интеграции гранулирующей жидкости с частицами. Типичным примером смесителя с большим усилием сдвига является гранулятор Ледиге (Lоdige), который включает лопасти плужного типа и ножевые лопасти ударного типа.
Другим применимым процессом влажной грануляции является грануляция в псевдоожиженном состоянии, также называемая грануляцией в псевдоожиженном слое. В этом процессе, связующую жидкость распыляют в слой или на слой из псевдоожиженного порошка. Связующая жидкость может быть атомизирована. Частицы псевдоожижают любым подходящим образом, таким как протекание газа через массив отверстий в распределительной пластине.
После процессов сухого измельчения и необязательной влажной грануляции (если она используется), частицы предпочтительно имеют среднюю длину, по меньшей мере, 50 микрометров, более предпочтительно, по меньшей мере, 60 микрометров, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 70 микрометров. Частицы предпочтительно имеют среднюю длину до 2000 микрометров, более предпочтительно до 1500 микрометров, и наиболее предпочтительно до 900 микрометров. Длину частицы определяют как наибольшее расстояние по прямой между противоположными концами частицы внутри контура частицы и обозначают как LOP (Длина частицы). «По прямой» означает без петель или ответвлений. Длину частицы (LOP) предпочтительно измеряют посредством системы высокоскоростного анализа изображения, которая объединяет анализ размера и формы частиц.
Длина частицы (LOP) (50,3) представляет собой среднюю длину частиц и определяется следующим образом. Все распределения частиц по размеру, например, для длины частицы (LOP), могут быть отображены и применены как числовое (0) распределение, распределение по длине (1), по площади (2) или по объему (3). Предпочтительно объемное распределение длины частицы (LOP) вычисляют как интегральную функцию распределения Q3. Объемное распределение для величины длины частицы (LOP) (50,3) обозначают числом 3 после запятой, указывающим на объемное распределение. Обозначение 50, отражающее среднюю величину, обозначает, что 50% частиц в таком распределении имеет длину меньше, чем данная величина (часто выраженная в мкм) и 50% больше данной величины. Величину 50% для длины частицы (LOP) (50,3) вычисляют посредством программного обеспечения для анализатора изображения. Система высокоскоростного анализа изображения коммерчески доступна от Sympatec GmbH, Клаусталь-Целлерфельд, Германия в виде системы QICPIC™ динамического анализа изображения (DIA). Система анализирует форму частиц и учитывает потенциальную изогнутость частиц. Это предоставляет более точное измерение размеров реальных частиц, чем другие методы. Система QICPIC™ динамического анализа изображения (DIA) описана более подробно в Witt, W, Kohler, U., List, J.: Direct Imaging of Very Fast Particles Opens the Application of Powerful (dry) Dispersion for Size and Shape Characterization, PARTEC 2004, Nuremberg, Germany.
Необязательно, частицы с выделением в воду могут быть дополнительно обработаны, чтобы разделить, сортировать или классифицировать частицы на отдельные группы с более однородными размерами частиц. Просеивание через сита является одним из подходящих методов для выполнения классификации по размеру. Например, частицы могут быть просеяны, чтобы предоставить совокупность частиц, в которой, по меньшей мере, 80%, предпочтительно, по меньшей мере, 90%, более предпочтительно, по меньшей мере, 95% по массе частиц имеют размер частицы (LOP) (50,3) в интервале от 600 микрометров до 850 микрометров. Следующие подобранные интервалы размеров могли бы быть применимым перечнем подобранных размеров частиц для обеспечения требуемого профиля высвобождения частиц в водные цементирующие композиции: от 180 мкм до 300 мкм, от 300 мкм до 600 мкм, от 600 мкм до 850 мкм, от 850 мкм до 1,18 мм, от 1,18 мм до 1,7 мм, и от 1,7 мм до 2 мм.
Количество частиц, включенных в водные цементирующие композиции, может варьироваться в пределах широкого интервала. В большинстве иллюстративных вариантов осуществления частицы присутствуют в количестве от 0,01% bwoc до 3% bwoc. Предпочтительно, частицы присутствуют в количестве от величины, равной или большей, чем 0,01% bwoc, предпочтительно равной или большей, чем 0,05% bwoc, более предпочтительно равной или большей, чем 0,1% bwoc, и еще более предпочтительно равной или большей, чем 0,2% bwoc. Предпочтительно частицы присутствуют в количестве до величины, равной или меньшей, чем 3% bwoc, предпочтительно равной или меньшей, чем 2% bwoc, и более предпочтительно равной или меньшей, чем 1% bwoc.
При практическом осуществлении данного изобретения частицы содержат агрегированные частицы водорастворимого полимера. Как использовано в данном документе, «водорастворимый» в отношении полимера означает, что полимер обладает растворимостью по меньшей мере 2 грамма полимера на 100 граммов дистиллированной воды при 25°C и 1 атм.
Для того чтобы предоставить такие характеристики увеличения вязкости, водорастворимые полимеры данного изобретения часто имеют среднемассовую молекулярную массу (Mw) в интервале от 100000 до 4000000 дальтонов. Предпочтительно водорастворимый полимер имеет среднемассовую молекулярную массу, равную 500000 дальтонов или более, предпочтительно равную 1000000 дальтонов или более, и более предпочтительно равную 1500000 дальтонов или более. Предпочтительно среднемассовая молекулярная масса равна 4000000 дальтонов или менее, предпочтительно равна 3000000 дальтонов или менее, и более предпочтительно равна 2500000 дальтонов или менее. Примеры таких интервалов среднемассовой молекулярной массы (Mw) включают, но не ограничиваясь ими, от 100000 до 3000000 дальтонов; от 100000 до 2500000 дальтонов; от 500000 до 3000000 дальтонов; от 500000 до 2500000 дальтонов; от 1000000 до 2500000 дальтонов; от 1000000 до 3000000 дальтонов; от 1000000 до 4000000 дальтонов; от 1500000 до 2500000 дальтонов; от 1500000 до 3000000 дальтонов; или от 1500000 до 4000000 дальтонов.
Среднемассовую молекулярную массу измеряют посредством эксклюзионной хроматографии (SEC). В соответствии с этим методом приготавливают элюент, который включает 0,05 масс. процентов азида натрия (NaN3) и 0,75 масс. процентов β-циклодекстрина (β-CD, поставляется компанией Sigma-Aldrich), растворенных в деионизированной (DI) воде. Все композиции элюента приготавливают посредством растворения NaN3 и β-CD в деионизированной воде, которая была профильтрована посредством нейлонового картриджа 0,2 мкм. Подвижную фазу фильтруют через нейлоновую мембрану 0,2 мкм перед применением.
Растворы образцов приготавливают в мобильной фазе, чтобы минимизировать помехи от любого солевого пика. Целевая концентрация образца составляет примерно 0,3 мг/мл для того, чтобы быть существенно ниже C*, концентрации межмолекулярного перекрывания цепей полимера. Растворы медленно взбалтывают на плоском вибростенде в течение 2-3 часов, чтобы растворить образцы, и затем выдерживают в течение ночи в холодильнике при 4°C для завершения гидратации и растворения. На следующий день, растворы взбалтывают снова в течение 1-2 часов. Все растворы фильтруют через нейлоновый шприцевой фильтр 0,45 мкм перед инжекцией. Указанные ниже параметры были найдены пригодными:
· Насос: насос Waters 2690 установлен при расходе 0,5 мл/мин и снабжен фильтром, который состоит из двух слоев нейлоновой мембраны 0,2 мкм, установленной выше по потоку от инжекционного клапана.
· Вводимый объем: Waters 2690 запрограммирован для инжекции 100 микролитров раствора.
· Колонка: Две колонки TSK-GEL GMPW (7,5 мм внутр. диаметр, длина 30 см, частицы 17 мкм, номинальный размер пор от 100Å до 1000Å), функционирующие при 30°C.
· Детектор: Детектор дифференциального показателя преломления (DRI) Waters 2410, функционирующий при 30°C.
Обычную калибровку для хроматографа (SEC) выполняют при применении 11 полиэтиленоксидных стандартов (PEO) с узким распределением молекулярной массы (стандарты линейных полиэтиленоксидов (PEO) с узким распределением молекулярной массы поставляются компанией TOSOH, Монтгомеривилл, штат Пенсильвания). Калибровочная кривая соответствует полиному первого порядка на протяжении интервала от 879 кг/моль до 1,47 кг/моль. Данные получают и обрабатывают при применении программного обеспечения Cirrus SEC, версия 2.0.
Разнообразные водорастворимые полимеры могут быть использованы по отдельности или в комбинации, чтобы приготовить частицы. Типичные водорастворимые полимеры включают полисахариды, поли(мет)акрилаты, поли(мет)акриламиды, поливиниловые спирты, поли(мет)акрилат целлюлозы, смолы, биополимеры, полимеризованные жирные кислоты, полигликоли, полиалкиленоксиды, полиглицероли, сложные эфиры, полианионный лигнин, их coполимеры, их комбинации, и т.п. Водорастворимые полимеры могут быть термопластичными и/или термоотверждающимися. Предпочтительно, один или несколько водорастворимых полимеров являются термопластичными. Если полимер является термоотверждающимся, то полимер может быть водорастворимым перед термическим отверждением, однако он может быть водонерастворимым после термического отверждения. Термоотверждающиеся полимеры считаются водорастворимыми в данном документе, если полимер является водорастворимым перед термическим отверждением.
Водорастворимые полимеры в виде одного или нескольких полисахаридов или их производных являются предпочтительными. С учетом того, что повторяющиеся звенья в основной цепи типичного полисахарида или производного полисахарида часто включают моносахариды с шестью атомами углерода, общая формула для полисахарида может быть представлена как (C6H10O5)n, где во многих иллюстративных вариантах осуществления 40≤n≤6000. Водорастворимые полисахариды и их производные могут быть запасными или структурными полисахаридами, однако предпочтительно являются структурными. Запасные полисахариды и их производные включают крахмалы, гликоген и/или их производные. Структурные полисахариды включают целлюлозу, хитин и их производные.
Предпочтительными производными полисахаридов являются простые эфиры полисахаридов и/или сложные эфиры полисахаридов, более предпочтительно простые и/или сложные эфиры целлюлозы, наиболее предпочтительно водорастворимые простые эфиры целлюлозы. Производные полисахаридов могут иметь один или несколько заместителей. Типичные заместители включают одну или несколько групп из гидроксиэтильной, гидроксипропильной, гидроксибутильной, метильной, этильной, пропильной, дигидроксипропильной, карбоксиметильной, сульфоэтильной, гидрофобных длинноцепочечных разветвленных и неразветвленных алкильных групп, гидрофобных длинноцепочечных разветвленных и неразветвленных алкиларильных групп или арилалкильных групп, катионных групп, ацетатной, пропионатной, бутиратной, лактатной, нитратной или сульфатной. Некоторые из этих групп, например, гидроксиэтильная, гидроксипропильная, гидроксибутильная, дигидроксипропильная и лактатная, способны к предоставлению мест прививки. Заместители полисахаридов в соответствии с данным изобретением не ограничиваются этими группами. Типичными производными полисахаридов являются производные гуара, производные крахмала, производные хитина или хитозана и предпочтительно целлюлозные производные, однако производные полисахаридов в соответствии с данным изобретением не ограничиваются ими.
Примерами целлюлозных производных являются гидроксиэтилцеллюлоза (HEC), гидроксипропилцеллюлоза (HPC), этилгидроксиэтилцеллюлоза (EHEC), карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (CMHEC), гидроксипропилгидроксиэтилцеллюлоза (HPHEC), метилцеллюлоза (MC), метилгидроксипропилцеллюлоза (MHPC), метилгидроксиэтилцеллюлоза (MHEC), карбоксиметилцеллюлоза (CMC), ацетат-сукцинат гидроксипропилметилцеллюлозы, гидрофобно модифицированная гидроксиэтилцеллюлоза (HMHEC), гидрофобно модифицированная гидроксипропилцеллюлоза (HMHPC), гидрофобно модифицированная этилгидроксиэтилцеллюлоза (HMEHEC), гидрофобно модифицированная карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (HMCMHEC), гидрофобно модифицированная гидроксипропилгидроксиэтилцеллюлоза (HMHPHEC), гидрофобно модифицированная метилцеллюлоза (HMMC), гидрофобно модифицированная метилгидроксипропилцеллюлоза (HMMHPC), гидрофобно модифицированная метилгидроксиэтилцеллюлоза (HMMHEC), гидрофобно модифицированная карбоксиметилметилцеллюлоза (HMHMCMMC), сульфоэтилцеллюлоза (SEC), гидроксиэтилсульфоэтилцеллюлоза (HESEC), гидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза (HPSEC), метилгидроксиэтилсульфоэтилцеллюлоза (MHESEC), метилгидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза (MHPSEC), гидроксиэтилгидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза (HEHPSEC), карбоксиметилсульфоэтилцеллюлоза (CMSEC), гидрофобно модифицированная сульфоэтилцеллюлоза (HMSEC), гидрофобно модифицированная гидроксиэтилсульфоэтилцеллюлоза (HMHESEC), гидрофобно модифицированная гидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза (HMHPSEC) или гидрофобно модифицированная гидроксиэтилгидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза (HMHEHPSEC).
Получение производных полисахаридов, предпочтительно простых эфиров полисахаридов и сложных эфиров полисахаридов, известно в данной области техники. Обычно процесс получения включает активирование полисахарида, такого как целлюлоза, например, посредством обработки гидроксидом щелочного металла, реакционное взаимодействие обработанного таким образом полисахарида с дериватизирующим агентом, таким как этерифицирующий или эстерифицирующий агент, и промывку производного полисахарида, чтобы удалить побочные продукты. После стадии промывки производное полисахарида обычно имеет содержание влаги от 30 до 60 процентов, типично от 45 до 55 процентов, в расчете на общую массу влажного производного полисахарида. Наряду с тем, что предпочтительная промывочная жидкость может зависеть от конкретного вида производного полисахарида, предпочтительными промывочными жидкостями обычно являются вода, изопропанол, ацетон, метилэтилкетон или соляной раствор. Более предпочтительными промывочными жидкостями обычно являются вода или соляной раствор. Целлюлозные производные обычно промывают при температуре от 20 до 120°C, предпочтительно от 65 до 95°C. Осадок на фильтре, увлажненный растворителем, предпочтительно увлажненный водой, получают после промывки и отделения производного полисахарида от промывочной жидкости. Влажное производное полисахарида обычно получают в форме влажных частиц, влажных комков и/или мокрой пасты.
Целлюлозные производные входят в число важных в промышленном отношении производных полисахарида. Их получение, свойства и виды применения дополнительно описаны, например, в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, (1986), Volume A5, pages 461-488, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, или в «Methoden der organischen Chemie» (Методы органической химии), 4th Edition (1987), Volume E20, Makromolekulare Stoffe, Part Volume 3, pages 2048-2076, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
В некоторых вариантах осуществления, простым эфиром целлюлозы является гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC), метилцеллюлоза (MC), гидрофобно модифицированные производные одной или нескольких из них, и их комбинации. Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) и/или метилцеллюлоза (MC) доступны под торговым наименованием METHOCEL от The Dow Chemical Company, Мидленд, Мичиган. Гидроксипропилметилцеллюлоза может быть высоко-гидроксипропиловым простым эфиром целлюлозы или низко-гидроксипропиловым простым эфиром целлюлозы. Как использовано в данном документе, «высоко-гидроксипропиловый простой эфир целлюлозы» представляет собой гидроксипропилметилцеллюлозу, имеющую 28-30% по массе метоксильных групп и 7,0-12,0% по массе гидроксипропоксильных групп. Неограничивающим примером высоко-гидроксипропилового простого эфира целлюлозы является Hypromellose 2910, доступная от The Dow Chemical Company, Мидленд, Мичиган, под торговым наименованием METHOCEL E. «Низко-гидроксипропиловый простой эфир целлюлозы» представляет собой гидроксипропилметилцеллюлозу, имеющую 27-30% по массе метоксильных групп и 4,0-7,5% по массе гидроксипропоксильных групп. Неограничивающим примером низко-гидроксипропилового простого эфира целлюлозы является Hypromellose 2906, доступная от The Dow Chemical Company, Мидленд, Мичиган, под торговым наименованием METHOCEL F. Другой применимый неионный простой эфир целлюлозы с более высокой молекулярной массой доступен под торговым обозначением HEC 10 от источников, включающих Canamara United Supply, Эдмонтон, Канада, QMax Solutions, Inc., Калгари, Канада.
Дополнительные неограничивающие примеры подходящей гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC) и метилцеллюлозы (MC), доступные под торговым обозначением METHOCEL™, представлены в Таблице 1 ниже. В таблице ниже, «гипромеллоза» является сокращенным наименованием для гидроксипропилцеллюлозы.
| Таблица 1 | ||||
| Продукт METHOCEL™ | Химический тип | Содержание метоксила, % | Содержание гидроксипропила, % | Вязкость 2%-ного раствора в воде, мПа·с |
| METHOCEL™ A15 Premium LV | Метилцеллюлоза, USP | 27,5-31,5 | 0 | 12-18 |
| METHOCEL™ E3 Premium LV | Гипромеллоза 2910 | 28-30 | 7-12 | 2,4-3,6 |
| METHOCEL™ E5 Premium LV | Гипромеллоза 2910 | 28-30 | 7-12 | 4-6 |
| METHOCEL™ E6 Premium LV | Гипромеллоза 2910 | 28-30 | 7-12 | 5-7 |
| METHOCEL™ E15 Premium LV | Гипромеллоза 2910 | 28-30 | 7-12 | 12-18 |
| METHOCEL™ E50 Premium LV | Гипромеллоза 2910 | 28-30 | 7-12 | 40-60 |
| METHOCEL™ F50 Premium | Гипромеллоза 2906 | 27-30 | 4-7,5 | 40-60 |
| METHOCEL™ КЗ Premium LV | Гипромеллоза 2208 | 19-24 | 7-12 | 2,4-3,6 |
| METHOCEL™ K100 Premium LV | Гипромеллоза 2208 | 19-24 | 7-12 | 80-120 |
Во многих предпочтительных вариантах осуществления, по меньшей мере, один из водорастворимых полимеров, используемых для формирования частиц с выделением в воду, является гидрофобно модифицированным полимером. Выгодным образом, гидрофобно модифицированные, водорастворимые полимеры обеспечивают улучшенное создание вязкости для водных композиций. Без намерения установления связи, полагают, что гидрофобные сегменты взаимодействуют или иным образом связываются в водной среде. Это увеличивает эффективную молекулярную массу ассоциированных полимеров для улучшенного создания вязкости, однако без чрезмерного ухудшения совместимости полимеров с водой.
Как использовано в данном документе, термин «гидрофобно модифицированный» по отношению к полимеру означает, что полимер модифицирован, чтобы включать один или несколько различных видов гидрофобных заместителей. Они могут быть ответвленными непосредственно от основной цепи полимера или могут быть включены на боковых цепях. Гидрофобно модифицированный полимер, тем не менее, может быть водорастворимым, вследствие, по меньшей мере, отчасти, присутствия гидрофильной основной цепи полимера. Гидрофобный заместитель предпочтительно является неионным.
Типичные варианты осуществления подходящих гидрофобных заместителей включают ациклические и/или циклические, насыщенные или ненасыщенные, разветвленные или линейные углеводородные группы. Гидрокарбильные группы включают алкильные, алкиларильные и/или арилалкильные группы, имеющие, по меньшей мере, 8 атомов углерода, обычно от 8 до 32 атомов углерода, предпочтительно от 10 до 30 атомов углерода, более предпочтительно от 12 до 24 атомов углерода, и наиболее предпочтительно от 12 до 18 атомов углерода. Как использовано в данном документе, термины «арилалкильная группа» и «алкиларильная группа» означают группы, содержащие как ароматические, так и алифатические структуры. Необязательно, гидрофобная часть может включать один или несколько гетероатомов, при этом отношение атомов C к гетероатому(ам) составляет предпочтительно по меньшей мере 5:1, более предпочтительно по меньшей мере 8:1, чтобы сохранить гидрофобный характер части. Примером гидрофобного заместителя, включающего O в качестве гетероатома, является додецилфенилглицидиловый эфир. Наиболее предпочтительным алифатическим гидрофобным заместителем является гексадецильная группа, предпочтительно линейная гексадецильная группа. Конкретным примером подходящего гидрофобно модифицированного простого эфира целлюлозы, подходящего для практического осуществления данного изобретения, является коммерчески доступный модификатор реологии под торговым обозначением EMBARK Rheology Modifier 160 от компании The Dow Chemical Company.
Среднее число молей одного или нескольких гидрофобных заместителей на моль гидрофобно модифицируемого водорастворимого полимера называют «степенью гидрофобного замещения». Степень гидрофобного замещения обычно равна 0,001 или более, предпочтительно равна 0,0018 или более, более предпочтительно равна 0,0027 или более, и еще более предпочтительно равна 0,0058 моля или более гидрофобного(ых) заместителя(ей) на моль моносахаридного звена. Средний уровень замещения гидрофобным(и) заместителем(ями) равен 0,025 или менее, предпочтительно равен 0,018 или менее, более предпочтительно равен 0,015 или менее, и еще более предпочтительно равен 0,012 моля или менее гидрофобного(ых) заместителя(ей) на моль моносахаридного звена. Примеры таких интервалов включают, однако не ограничиваясь ими, от 0,001 до 0,012; от 0,001 до 0,015; от 0,001 до 0,018; от 0,001 до 0,025; от 0,0018 до 0,012; от 0,0018 до 0,015; от 0,0018 до 0,018; от 0,0018 до 0,025; от 0,0027 до 0,012; от 0,0027 до 0,015; от 0,0027 до 0,018; от 0,0027 до 0,025; и от 0,0058 до 0,012; от 0,0058 до 0,015; от 0,0058 до 0,018; от 0,0058 до 0,025.
Степень гидрофобного замещения измеряют при применении модификации Морганом метода Цейзеля, как описано в P. W. Morgan, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 500-504 (1946). Данная процедура также описана в методе ASTM D-2364, однако при применении газовой хроматографии для измерения концентрации отщепленных алкильных групп. В случае алкиларильных гидрофобных заместителей, таких как додецилфенилглицидиловый эфир, спектрофотометрический метод, описанный в патенте США № 6372901, может быть использован, чтобы определить степень гидрофобного замещения. С увеличением гидрофобного замещения, достигается точка, при которой результирующий полимер является водонерастворимым. Однако если точка нерастворимости в воде вследствие гидрофобного замещения превышена, дополнительная модификация полимера посредством придания ионной функциональности, например, катионными и анионными группами, может приводить к полимеру, растворимому в воде, («повторно растворимому» полимеру) без неблагоприятного влияния на желательную реологию при повышенной температуре и ухудшения параметров термического разжижения. Этот верхний предел варьируется в зависимости от конкретного используемого гидрофобного заместителя, молекулярной массы основной цепи целлюлозы и способа, посредством которого добавляют гидрофобный заместитель. Более чем один вид гидрофобного заместителя может быть введен замещением в простой эфир целлюлозы, однако общий уровень замещения предпочтительно находится в пределах интервалов, указанных выше.
В дополнение к гидрофобной модификации, один или несколько водорастворимых полимеров необязательно могут быть функционализированы посредством одного или нескольких других видов заместителей. Например, полимеры могут быть анионно модифицированы, как описано в находящейся одновременно на рассмотрении предварительной заявке на патент США патентообладателя, имеющей порядковый № 61/541001, озаглавленной «Cementing Compositions Comprising Anionically- and Hydrophobically-modified Cellulose Ethers and Its Use (Цементирующие композиции, содержащие анионно и гидрофобно модифицированные эфиры целлюлозы, и их применение», имеющей внутренний номер отслеживания 71531-US-PSP, зарегистрированной 29 сентября 2011 г., от имени Dow Global Technologies LLC. Способы изготовления модифицированных полимеров также описаны в этой одновременно находящейся на рассмотрении заявке, которая включена в данный документ посредством ссылки во всей ее полноте для всех целей.
Необязательно, водные цементирующие композиции по данному изобретению могут включать один или несколько дополнительных компонентов, обычно добавляемых в цементные композиции, особенно цементные композиции, применимые для цементирования обсадных труб в стволе буровой скважины в обычно используемых количествах. Примеры включают один или несколько других полимеров, необязательно включенных в одни и те же или разные частицы в качестве водорастворимого(ых) полимера(ов); неотверждаемый(е) в воде цемент(ы); понизители плотности цемента, такие как бентонит, диатомовая земля, уголь, перлит, вермикулит и пуццолан; утяжелители цемента, такие как гематит, шлак, повторно используемый бетон, ильменит, барит, кварцевая мука и песок; диспергенты; арматура, работающая на растяжение (усиливающая арматура, стекловолокно, нейлон, полиэтилен, полипропилен, керамика и т.д.); ускорители схватывания цементных растворов, такие как хлорид кальция, хлорид натрия, гипс, силикат натрия и морская вода; замедлители схватывания цементных растворов, такие как лигнины, лигносульфонаты натрия или кальция, CMHEC (эфир карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозы) и хлорид натрия; добавки для контроля поглощения бурового раствора, такие как гильсонит, ореховая скорлупа, чешуйки целлофана, гипсовый цемент, смесь бентонита с дизельным топливом и волокнами; добавки для контроля фильтрации, такие как целлюлозные диспергенты, CMHEC и латекс; противовспенивающие агенты, такие как FP-L6 от BJ Services Company; поверхностно-активные вещества; агенты для обработки пластов; и расширяющие добавки.
Термин «диспергент» охватывает любую неионную или ионную молекулу, которая содержит как гидрофобную часть (например, любой углеводородный заместитель, такой как алкильная, арильная или алкарильная группа), так и гидрофильную часть (например, любую отрицательно заряженную часть, такую как O-, CO2-, SO3- и/или OSO3-). Предпочтительные диспергенты являются анионными. Термин «диспергент» также включает те химикаты, которые функционируют в качестве пластификатора, суперпластифицирующей добавки, флюидизатора, антифлокулирующего агента или суперпластификатора для цементных композиций. Примерами подходящих диспергентов являются лигносульфонаты, бета-нафталинсульфонаты, сульфонированные меламинформальдегидные конденсаты, полиаспартаты или нафталинсульфонатформальдегидные конденсационные смолы.
Другими подходящими диспергентами являются разветвленные и неразветвленные поликарбоксилатные полимеры. Поликарбоксилатные полимеры (называемые также полиакрилатными полимерами) представляют собой полимеры, имеющие углеродную основную цепь с боковыми цепями, в которых, по меньшей мере, часть боковых цепей присоединена к основной цепи посредством карбоксильной группы или эфирной группы. Примеры поликарбоксилатных диспергентов могут быть найдены в патенте США 7815731 (и включенных в него патентах), который включен посредством ссылки в данный документ во всей его полноте.
В некоторых видах практического применения, предпочтительными диспергентами являются сульфокислотные производные ароматических или алифатических углеводородов, такие как производные продуктов конденсации нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида, такие как их натриевые или калиевые соли. Особенно предпочтительными являются полинафталинсульфонатные смолы (или соли), включающие те, что имеют узкое распределение молекулярной массы, и продукты конденсации нафталинсульфоната натрия или калия и формальдегида. Примеры включают конденсаты сульфонированного меламинформальдегида, конденсаты меламинформальдегида, конденсаты сульфонированного нафталинформальдегида, натриевые или калиевые соли конденсатов сульфонированного нафталинформальдегида, полинафталинсульфонаты, сульфонированные полиакриламиды, coполимеры сульфонированного стирола/малеинового ангидрида, см. патент США 7422061, который включен в данный документ во всей его полноте для всех целей.
В других видах практического применения, предпочтительным диспергирующим агентом является водорастворимый полимер, полученный катализированной каустиком конденсацией кетона, альдегида и сульфита натрия. Предпочтительным диспергирующим агентом является коммерчески доступный от компании Halliburton под торговым обозначением CF-3™, см. патент США 5779787, который включен посредством ссылки в данный документ во всей его полноте. Другие предпочтительные диспергенты, которые могут быть использованы, включают полинафталинсульфонаты, доступные от Dow Chemical Company, такие как «TIC I»; лигносульфонаты кальция; продукты конденсации нафталинсульфоната натрия и формальдегида, такие как DAXADTM 19 и DAXAD 11 KLS, оба от W.R.Grace Company, LOMARTM D от Geo Specialty Chemicals, D 31 от BJ Services Company, D 65 от Dowell Company и LIQUIMENT™ от BASF.
Диспергент часто присутствует в количестве от 0,01% bwoc до 3% bwoc. Диспергент присутствует в количестве, равном 0,01% bwoc или более, предпочтительно равном 0,05% bwoc или более, более предпочтительно равном 0,1% bwoc или более, более предпочтительно равном 0,5% bwoc или более, и еще более предпочтительно равном 0,7% bwoc или более. Диспергент присутствует в количестве, равном 3% bwoc или менее, предпочтительно равном 2% bwoc или менее, более предпочтительно равном 1,5% bwoc или менее, и еще более предпочтительно равном 1% bwoc или менее.
Водные цементирующие композиции по данному изобретению могут быть приготовлены в соответствии с обычными методами, хорошо известными в данной области техники. Часто растворы включают воду, один или несколько отверждаемых в воде цементов, по меньшей мере, один гидрофобно модифицированный, водорастворимый полимер и, по меньшей мере, один диспергент. Один или несколько цементов, гидрофобно модифицированный полимер и диспергент могут быть предварительно смешаны и добавлены совместно, или же они могут быть добавлены по отдельности в любом порядке к раствору. Например, они могут быть добавлены к цементу посредством сухого смешивания и затем добавлены к воде, или в качестве альтернативы, могут быть добавлены посредством непрерывного процесса, в котором добавки и воду одновременно добавляют к цементу. В качестве альтернативы, одна или несколько добавок могут быть предварительно смешаны с цементом, затем смешаны с водой, после чего одну или несколько добавок добавляют непосредственно к раствору. В некоторых вариантах осуществления, предусматривается, что частицы с выделением в воду и диспергент могут быть предоставлены в цементный раствор независимым образом, т.е. не в смешанной форме.
В предпочтительном варианте осуществления, водную цементирующую композицию по данному изобретению изготавливают посредством сухого смешивания, по меньшей мере, одного отверждаемого в воде цемента, частиц, по меньшей мере, одного диспергента и необязательно одной или нескольких других добавок, чтобы образовать сухую смесь цементирующей композиции. Сухую смесь затем объединяют с водным жидким носителем и перемешивают перед закачиванием в буровую скважину. В некоторых видах практического применения, сухую смесь цементирующей композиции добавляют непосредственно к водному жидкому носителю, когда он закачивается в буровую скважину. Предпочтительно, диспергент добавляют к воде или раствору перед добавлением частиц. Это наиболее легко достигается посредством добавления воды и диспергента перед добавлением к цементу и другим твердым веществам. В качестве альтернативы, твердые вещества (за исключением частиц) могут быть смешаны в сухом состоянии, добавлены к воде (или вода добавлена к ним), объединены с частицами и затем перемешаны дополнительно, чтобы образовать водную цементирующую композицию по данному изобретению.
Один из вариантов осуществления данного изобретения представляет собой способ упрочнения ствола нефтяной или газовой скважины водной цементирующей композицией по данному изобретению. После того как ствол нефтяной или газовой скважины пробурен, обсадную трубу опускают в скважину. Обсадную трубу упрочняют и цементируют на месте посредством заполнения кольцевого пространства между стенкой буровой скважины и внешней стороной обсадной трубы цементирующей композицией по данному изобретению. Цементной композиции затем предоставляют возможность отверждения. Результирующий цемент предоставляет оболочку, окружающую обсадную трубу, что предотвращает, или сдерживает, соединение между различными формациями, пересеченными скважиной. В дополнение к изолированию продуктивных зон нефти, газа и воды, цемент также способствует (1) связыванию и поддержанию обсадной трубы, (2) защите обсадной трубы от коррозии, (3) предотвращению выбросов посредством быстрого формирования уплотнения, (4) защите обсадной трубы от ударных нагрузок при углублении скважины и (5) изоляции зон поглощения бурового раствора. Обычным способом цементирования скважины является закачивание водной цементирующей композиции вниз через обсадную трубу, наружу через нижний конец обсадной трубы и затем вверх в кольцевое пространство, окружающее обсадную трубу. Смещение в верхнем направлении водной цементирующей композиции через кольцевое пространство может продолжаться до тех пор, пока водная цементирующая композиция не возвращается к поверхностной части скважины, однако в любом случае будет продолжаться после того, как формации были изолированы.
Например, предпочтительным способом по данному изобретению является цементирование обсадной трубы в стволе скважины, содержащей поддерживаемую во взвешенном состоянии обсадную трубу в стволе скважины, закачивание вниз в указанную обсадную трубу водной цементирующей композиции, содержащей (a) воду, (b) цементирующую композицию по данному изобретению (содержащую (i) по меньшей мере один отверждаемый в воде цемент, (ii) частицы с выделением в воду по данному изобретению, (iii) по меньшей мере один диспергент, (iv) водный жидкий носитель, и необязательно (v) одну или несколько других добавок, применимых для цементирования обсадных труб в стволе скважин), затем закачивание указанной водной цементирующей композиции вверх в кольцевое пространство, окружающее указанную обсадную трубу, продолжение указанного закачивания до тех пор, пока указанная водная композиция не заполнит ту часть кольцевого пространства, которую необходимо герметизировать, и затем поддержание указанной водной цементирующей композиции на месте до отверждения цемента.
Цементирующие композиции по данному изобретению характеризуются малой водоотдачей или ее отсутствием при 250°F (121°C), присутствием небольшого количества или отсутствием измеримого количества свободной воды, вязкостью, предназначенной для оптимальной суспензии частиц, оптимальной способностью к перекачиванию, особенно при повышенной температуре ствола скважины (т.е. при 190°F (88°C) или выше или предпочтительно при 250°F (121°C) или выше), реологическими свойствами, достаточными, чтобы облегчать и поддерживать ламинарный и/или пробочный режим течения, достаточной прочностью геля, чтобы предоставлять тиксотропные свойства раствору при прекращении закачки.
Водные цементирующие композиции по данному изобретению обычно приготавливают таким образом, чтобы они имели плотность от примерно 5 до примерно 30 фунтов на галлон (599-3595 кг/м3).
Для приемлемой способности к перекачиванию, водные цементирующие композиции по данному изобретению предпочтительно имеют пластическую вязкость (PV) при температурах применения, например, от 60°F (16°C) до 90°F (32°C), предпочтительно определенную при 80°F (27°C), от 50 до 300 при определении с применением вискозиметра Fann.
Для нормальных эксплуатационных качеств в стволе скважины, водные цементирующие композиции по данному изобретению предпочтительно имеют после выдерживания при 190°F (88°C) предел текучести (YP) между 10 и 100 при определении с применением вискозиметра Fann. Если предел текучести (YP) слишком низкий, водная цементирующая композиция является слишком жидкой, и может происходить фазовое разделение и/или водоотдача. Если предел текучести (YP) слишком высокий, водная цементирующая композиция может создавать слишком высокое давление закачки и/или не быть в состоянии надлежащим образом согласовываться с неровными поверхностями ствола скважины и приставать к ним.
Предпочтительно, водные цементирующие композиции имеют свободную водоотдачу при 190°F (88°C) при определении испытанием раствора в мерной колбе менее чем 2 процента, более предпочтительно имеют водоотдачу, не поддающуюся обнаружению.
Предпочтительно, водные цементирующие композиции имеют водоотдачу при 250°F (121°C) равную или меньше, чем 150 мл/30 минут, более предпочтительно равную или меньше, чем 100 мл/30 минут при измерении в соответствии с Методическими рекомендациями для испытания цементов для скважин, Методические рекомендации API 10B-2, 23-е издание (2002).
Данное изобретение будет теперь описано со ссылками на представленные ниже иллюстративные примеры.
Пример 1
Представленная ниже процедура иллюстрирует стандартную процедуру изготовления гидрофобно модифицированного полимера, (водных) цементирующих композиций, и измерение эксплуатационных свойств, относящихся к вязкости и водоотдаче. Кроме того, специалисту в данной области техники будет понятно, что это является иллюстративной процедурой, и что другие компоненты могут быть использованы или удалены в данной процедуре, чтобы изготовить подобную цементирующую композицию.
Используют следующие материалы: деионизированную воду; гидроксид натрия (гранулы/сертифицирован ACS, Fisher Scientific); гидроксиэтилцеллюлозу CELLOSIZE™ HEC QP-525,000H (The Dow Chemical Company); изопропиловый спирт (чистый для анализа, VWR); азот (особочистый, Airgas); 1-бромгексадекан (н-C16H33Br, Sigma-Aldrich); безводную уксусную кислоту (99,99 процентов, Sigma-Aldrich); ацетон (Certified ACS, Fisher Scientific); водный глиоксаль (40 масс. процентов в H2O, Sigma-Aldrich); азид натрия (NaN3, Sigma-Aldrich).
«Полимер 1» представляет собой гидрофобно модифицированную гидроксиэтилцеллюлозу, приготовленную следующим способом: Трехгорлую круглодонную колбу на 3000 мл снабжают механической перемешивающей лопаткой, впускным отверстием для азота, резиновой пробкой и дефлегматором, соединенным с барботером с минеральным маслом. В реакционный сосуд загружают 199,94 г (184,46 г по содержанию) гидроксиэтилцеллюлозы CELLOSIZE HEC QP-52,000H, 1056 г изопропилового спирта и 144 г деионизированной воды. При перемешивании смеси сосуд продувают азотом в течение одного часа, чтобы удалить любой кислород, вовлеченный в систему. При перемешивании в атмосфере азота, 24,79 г водного раствора гидроксида натрия концентрацией 50 масс. процентов добавляют по каплям на протяжении пяти минут при применении шприца. Смеси предоставляют возможность перемешивания в течение 30 минут в атмосфере азота.
Смесь нагревают до кипения с появлением конденсата при перемешивании в атмосфере азота. При кипении с появлением конденсата, 22,53 г 1-бромгексадекана медленно добавляют на протяжении 5 минут. Смесь поддерживают при кипении с появлением конденсата в течение 4,5 часа при перемешивании в атмосфере азота. Смесь охлаждают до комнатной температуры и нейтрализуют добавлением 31,0 г безводной уксусной кислоты и перемешивают в течение 10 минут. Полимер извлекают вакуумной фильтрацией и промывают в смесителе Waring четыре раза с помощью 1500 мл смеси 4:1 (по объему) ацетон/вода и дважды с помощью 1500 мл чистого ацетона. Полимер обрабатывают добавлением 2,5 г 40%-ного водного глиоксаля и 1,5 г безводной уксусной кислоты при последнем подсушивании ацетоном. Полимер сушат в вакууме при 50°C в течение ночи, получая 192,81 г не совсем белого порошка с содержанием летучих компонентов 6,00 масс. процентов и содержанием золы (в виде ацетата натрия) 2,58 масс. процента. Среднемассовая молекулярная масса (Mw) полимера была определена как составляющая примерно 1400000 дальтонов, и степень гидрофобного замещения (DS) (посредством анализа Цейзеля) была найдена равной 0,0058.
Для того чтобы приготовить гранулы с выделением в воду («Компаундированные частицы») по данному изобретению, Полимер 1 компаундируют и затем подвергают сухому измельчению до размера, используемого в методах, описанных выше, для формирования частиц, предназначенных для включения в гелевые матрицы. Сухие измельченные частицы сортируют ситами, чтобы получить совокупности частиц с единообразными размерами в желательном интервале размеров. Отсортированные частицы имеют размер от 600 микрометров до 850 микрометров.
Пример 2
При применении Полимера 1 или Компаундированных частиц, цементирующие композиции (Примеры 1-7) приготавливают в соответствии с API RP 10A. Указанные ниже материалы применяют при изготовлении цементирующих композиций, используемых для изготовления образцов: 630 граммов (г) портландцемента класса H, Texas Lehigh, 35% bwoc кварцевого песка, Полимера 1 или Компаундированных частиц в соответствующих случаях, необязательный диспергент, доступный как LIQUIMENT от BASF, 0,01% bwoc спиртового противовспенивающего соединения FP-6L, доступного от BJ Services Company, и 0,7% bwoc замедлителя схватывания на основе лигносульфоната натрия KELIG™ 32, доступного от Borregaard LignoTech. Вид полимера или частиц, количество диспергента и свойства представлены в Таблице 2 ниже, в которой количества указаны в масс. процентах в расчете на массу цемента (% bwoc).
Порошки смешивают в сухом состоянии в течение 15 с при низком усилии сдвига (4000 об/мин) и затем в течение 35 с при высоком усилии сдвига (12000 об/мин). Затем 50% bwoc водопроводной воды добавляют к цементирующим композициям, смешанным в сухом состоянии. Для Примеров с 1 по 7, все компоненты смешивают вместе в сухом состоянии перед добавлением воды. Затем 50% bwoc водопроводной воды добавляют к цементирующим композициям, смешанным в сухом состоянии. Композиции затем смешивают в сухом состоянии в течение 15 с при низком усилии сдвига (4000 об/мин) и затем в течение 35 с при высоком усилии сдвига (12000 об/мин).
| Таблица 2 | |||||||||
| Образец | Полимер 1 (A) или Компаун-дированные частицы (B) | Полимер, % bwoc | Диспер-гент, % bwoc | Цемент, г | Вода, % bwoc | Первоначальная величина PV/YP при 80°F (27C°) | Величина PV/YP после выдерживания при 190°F (88°C) | Свободная вода при 190°F (88°C) | Водоотдача при 250°F (121°C) |
| 1 | A | 0,2 | 0,8 | 630 | 50 | н/и | 125/28 | следовое коли-чество | 74 |
| 2 | A | 0,1 | 0,9 | 630 | 50 | 112/18 | 9/5 | 2,9 | 140 |
| 3 | В | 0,5 | 0 | 630 | 50 | 224/23 | н/и | 0 | 56 |
| 4 | В | 0,3 | 0 | 630 | 50 | 356/96 | н/и | 0 | 122 |
| 5 | В | 0,3 | 0,7 | 630 | 50 | 230/4 | 182/3 | 0 | 74 |
| 6 | В | 0,2 | 0,8 | 630 | 50 | 136/9 | 75/6 | 0 | 44 |
| 7 | В | 0,2 | 0,8 | 630 | 50 | 62/31 | 36/31 | 0 | 72 |
| н/и = не измеряется | |||||||||
Пример 1 становится очень вязким, так что предел текучести (YP) и пластическая вязкость (PV) нелегко измеряются. Пример 2 использует меньше полимера и больше диспергента, чем Пример 1. Первоначальные пластическая вязкость (PV) и предел текучести (YP) являются подходящими, однако при нагревании вязкость становится слишком низкой. Также имеется слишком много свободной жидкости, и имеет место водоотдача. В Примере 3 используют Компаундированные частицы без диспергента. Первоначальные пластическая вязкость (PV) и предел текучести (YP) являются подходящими, однако вязкость становится слишком высокой при нагревании. В Примере 4 используют меньше Компаундированных частиц, чем в Примере3. Кроме того, размеры частиц меньше в Примере 4. Этот материал является умеренно вязким первоначально и становится слишком вязким при нагревании. В Примерах 5 и 6 используют Компаундированные частицы и диспергент в комбинации. Величины пластической вязкости (PV) являются стабильными при нагревании, и система могла бы допускать более широкий интервал предела текучести (YP). Пример 7 подобен Примеру 6, однако, с меньшим количеством замедлителя схватывания. Пластическая вязкость (PV) является стабильной при нагревании. Кроме того, предел текучести (YP) находится в предпочтительном интервале как перед нагреванием, так и после него. Количество замедлителя схватывания может быть отрегулировано, чтобы оптимизировать время загустевания для конкретного применения. Во многих видах практического применения используют достаточное количество замедлителя схватывания для того, чтобы композиции отверждались за период времени от 1 до 15, предпочтительно от 6 до 8 часов. Замедлитель схватывания является необязательным, однако схватывание происходит очень быстро, если замедлитель схватывания не используется.
Фигуры с 1 по 4 показывают графики времени загустевания для Примеров с 4 по 7, соответственно. Графики показывают характеристики консистенции раствора при динамических условиях, например, условиях закачивания, в зависимости от времени. Результаты испытания показывают, каким образом добавка влияет на время загустевания цемента, а также, происходит ли какое-либо значительное предварительно заданное загустевание. Результаты испытания также показывают величину времени схватывания цемента, включающего добавку.
Все патенты, заявки на патент и публикации, упомянутые в данном документе, включены посредством ссылки, как если бы они были включены индивидуальным образом. Если не указано иное, все части и процентные содержания приведены по массе, и все молекулярные массы являются среднемассовыми молекулярными массами. Представленное выше подробное описание было приведено лишь в целях ясности понимания. Из него не должны делаться выводы об ограничениях, не являющихся необходимыми. Данное изобретение не ограничивается представленными и описанными подробностями, и вариации, очевидные специалисту в данной области техники, будут включены в объем изобретения, определенный формулой изобретения.
Claims (34)
1. Способ изготовления водной цементирующей композиции, включающий следующие стадии:
(a) компаундирование компонентов, включающих по меньшей мере один растворимый в воде полимер, имеющий основную гидрофильную полимерную цепь с присоединенными гидрофобными группами, с жидким разбавителем с получением компаундированной массы, где растворимый в воде полимер полностью не растворяется в жидком разбавителе; и
(b) измельчение компаундированной массы с получением агломерированных обратимым образом частиц с выделением в воду;
(с) включение частиц с выделением в воду в водную цементирующую композицию, содержащую данные частицы, неорганический отверждаемый в воде цемент, диспергатор и водный жидкий носитель, где частицы в присутствии воды остаются способными к выделению водозагущающей водорастворимой части частиц.
2. Способ по п. 1, в котором частицы с выделением в воду содержат обратимую гелевую матрицу, происходящую по меньшей мере частично из по меньшей мере одного водорастворимого полимера.
3. Способ по п. 2, в котором гелевая матрица содержит полимерное тесто.
4. Способ по п. 1, в котором скорость выделения водорастворимых частей является функцией размера водорастворимых частиц.
5. Способ по п. 1, в котором частицы с выделением в воду получают из первой совокупности частиц, имеющей первое распределение частиц по размеру, и второй совокупности частиц, имеющей второе распределение частиц по размеру.
6. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере 80% частиц в первой совокупности имеют длину частицы (LOP) (50,3) в интервале от 600 микрометров до 850 микрометров.
7. Способ по п. 1, в котором компаундированная масса содержит гелевую матрицу.
8. Способ по п. 1, в котором частицы, полученные в результате измельчения, подвергают дополнительной обработке, включающей сортировку по размеру измельченных частиц с образованием по меньшей мере одной совокупности, отсортированной по размеру.
9. Способ по п. 1, в котором частицы, полученные в результате измельчения, подвергают дополнительной обработке, включающей сортировку по размеру измельченных частиц с образованием двух совокупностей, отсортированных по размеру.
10. Способ по п. 9, дополнительно включающий выбор одной или нескольких совокупностей, отсортированных по размеру, таким образом, который эффективен для получения водной цементирующей композиции с требуемым профилем загустевания в зависимости от одного или нескольких факторов, выбранных из времени и/или температуры.
11. Способ по п. 1, в котором водорастворимые частицы содержат по меньшей мере один водорастворимый полисахарид или его производное.
12. Способ по п. 1, в котором водорастворимые частицы содержат по меньшей мере одну водорастворимую целлюлозу или ее производное.
13. Способ по п. 1, в котором полимер с основной гидрофильной группой выбран из группы, включающей полисахариды, поли(мет)акрилаты, поли(мет)акриламиды, поливиниловые спирты, поли(мет)акрилат целлюлозы, смолы, полимеризованные жирные кислоты, полигликоли, полиалкиленоксиды, полиглицероли, сложные эфиры и полианионный лигнин.
14. Способ по п. 13, в котором гидрофобно модифицированный, водорастворимый полимер имеет степень гидрофобного замещения в интервале от 0,001 до 0,025.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором частицы с выделением в воду являются производными от компонентов, содержащих гидрофобно модифицированную гидроксиэтилцеллюлозу.
16. Способ по любому из пп. 1-14, в котором диспергатор является анионогенным.
17. Способ по п.15, в котором диспергатор является анионогенным.
18. Способ по п.1, в котором растворимый в воде полимер представляет собой гидрофобно-модифицированный полисахарид, имеющий основную полимерную цепь и присоединеные группы, где присоединенные группы представляют собой гидрофобные группы и гидроксильные группы.
19. Способ по п.1, в котором на стадии компаундирования растворимый в воде полимерный порошок частично растворен в жидком разбавителе.
20. Способ изготовления конструкции нефтяной скважины, включающий следующие стадии:
(a) подготовка водной цементирующей композиции согласно п.1;
(b) размещение водной цементирующей композиции в месте скважинной конструкции таким образом, что композиция затвердевает и отверждается в данном месте расположения, формируя посредством этого часть скважинной конструкции.
21. Способ по п.20, в котором во время стадии (b) имеет место увеличение температуры при доставке цементирующей композиции к скважинной конструкции, где увеличение температуры вызывает высвобождение растворимого в воде полимера.
22. Способ по п.20, в котором водная цементирующая композиция имеет пластическую вязкость (PV) в диапазоне 50-300, когда композиция находится в температурном в диапазоне от 60°F (16°C) до 90°F (32°C).
23. Водная цементирующая композиция, содержащая:
(a) водный жидкий носитель;
(b) неорганический отверждаемый в воде цемент в смеси с жидким носителем; и
(c) множество частиц с выделением в воду, диспергированных в композиции, причем частицы с выделением в воду содержат, по меньшей мере, один водорастворимый полимер, имеющий основную гидрофильную полимерную цепь с присоединенными гидрофобными группами, в таком виде, что частицы выделяют его в присутствии воды, высвобождая водозагущающие, водорастворимые части частиц, при этом указанные части содержат данный по меньшей мере один водорастворимый полимер.
24. Комплект для добавки к бетону, содержащий:
(a) множество частиц с выделением в воду, выполненных, как определено на стадиях (а) и (b) п. 1; и
(b) инструкции, дающие указания по включению частиц в водную цементирующую композицию, содержащую частицы, неорганический отверждаемый в воде цемент и водный жидкий носитель.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261672537P | 2012-07-17 | 2012-07-17 | |
| US61/672,537 | 2012-07-17 | ||
| PCT/US2013/050806 WO2014014983A1 (en) | 2012-07-17 | 2013-07-17 | Aqueous cement compositions incorporating particles that are activated to control rheology when water soluble portions of the particles are released in the presence of water |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015105171A RU2015105171A (ru) | 2016-09-10 |
| RU2634671C2 true RU2634671C2 (ru) | 2017-11-02 |
Family
ID=48877572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015105171A RU2634671C2 (ru) | 2012-07-17 | 2013-07-17 | Водные цементные композиции, включающие частицы, которые активируются, чтобы регулировать реологию, когда водорастворимые части частиц высвобождаются в присутствии воды |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10858570B2 (ru) |
| EP (1) | EP2874965B1 (ru) |
| CN (1) | CN104768895B (ru) |
| AR (1) | AR093755A1 (ru) |
| AU (1) | AU2013292701B2 (ru) |
| BR (1) | BR112015001041B1 (ru) |
| CA (1) | CA2879411C (ru) |
| CO (1) | CO7180202A2 (ru) |
| MX (1) | MX2015000819A (ru) |
| RU (1) | RU2634671C2 (ru) |
| WO (1) | WO2014014983A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2837956C1 (ru) * | 2024-11-15 | 2025-04-07 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ цементирования скважин, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106543983B (zh) * | 2015-09-23 | 2020-08-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | 阻止井喷的辅助剂及其应用 |
| CA3023838C (en) * | 2016-05-13 | 2023-09-19 | Denka Company Limited | Additive for oil well cement, and cement composition and cement slurry both including said additive for oil well cement |
| US10100534B2 (en) | 2016-08-08 | 2018-10-16 | Serendipity Technologies LLC. | Mortar mixture and method of laying tiles employing the same |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4892589A (en) * | 1987-10-30 | 1990-01-09 | Aqualon Company | Composition comprising water-soluble, nonionic hydrophobically modified hydroxyethyl cellulose and water-soluble, nonionic hydroxyethyl cellulose |
| US6739806B1 (en) * | 2003-06-13 | 2004-05-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cement compositions with improved fluid loss characteristics and methods of cementing in subterranean formations |
| US20070284104A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-13 | Beckman Kristy J | Fluid loss additive with improved rheological properties |
| RU2006141696A (ru) * | 2004-04-27 | 2008-06-10 | Геркулес Инкорпорейтед (Us) | Системы на цементной основе, в которых используют удерживающие воду вещества, полученные из небеленого хлопкового линта |
| RU2404143C2 (ru) * | 2005-09-09 | 2010-11-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Способ внутрискважинного цементирования |
Family Cites Families (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3132693A (en) * | 1961-12-26 | 1964-05-12 | Weisend Charles Frederick | Composition comprising hydroxyethyl cellulose, polyvinylpyrrolidone and organic sulfonate, cement slurry prepared therefrom and method of cementing wells therewith |
| US4569395A (en) | 1984-04-20 | 1986-02-11 | Hughes Tool Company | Matrix control cementing slurry |
| US4784693A (en) * | 1987-10-30 | 1988-11-15 | Aqualon Company | Cementing composition and aqueous hydraulic cementing solution comprising water-soluble, nonionic hydrophobically modified hydroxyethyl cellulose |
| BR9000379A (pt) | 1989-01-31 | 1990-12-04 | Union Carbide Chem Plastic | Polissacarideo soluvel em agua,processo para producao de um polissacarideo soluvel em agua,composicao de latex e processo para producao de uma composicao de latex |
| US4997487A (en) | 1990-03-07 | 1991-03-05 | Halliburton Company | High temperature set retarded well cement compositions and methods |
| US5184680A (en) | 1991-09-27 | 1993-02-09 | Halliburton Company | High temperature well cement compositions and methods |
| US5779787A (en) | 1997-08-15 | 1998-07-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Well cement compositions containing rubber particles and methods of cementing subterranean zones |
| DE19833061A1 (de) | 1998-07-22 | 2000-02-03 | Elotex Ag Sempach Station | Verfahren zur Herstellung wäßriger Dispersionen von Latexteilchen mit heterogener Morphologie, die mit dem Verfahren erhältlichen Latexteilchen, die Dispersionen und redispergierbaren Pulver sowie deren Verwendung |
| NZ540911A (en) | 1999-11-12 | 2007-02-23 | Mi Llc | Method and composition for the triggered release of polymer-degrading agents for oil field use |
| US6457523B1 (en) | 2000-07-07 | 2002-10-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Delayed thixotropic cement compositions and methods |
| US6761220B2 (en) | 2002-02-01 | 2004-07-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Treatment of a well with an encapsulated liquid and process for encapsulating a liquid |
| US20030158324A1 (en) | 2002-02-12 | 2003-08-21 | Maxim Joseph S. | Latent cross-linking thickeners and rheology modifiers |
| US8034749B2 (en) * | 2002-12-31 | 2011-10-11 | Baker Hughes Incorporated | Aerogels effective to reduce drilling fluid density |
| US7273100B2 (en) * | 2003-04-15 | 2007-09-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Biodegradable dispersants for cement compositions and methods of cementing in subterranean formations |
| DE10352081A1 (de) * | 2003-11-07 | 2005-06-23 | Wolff Cellulosics Gmbh & Co. Kg | Lagerstabile Teilchenzusammensetzung aus Polysacchariden und/oder Polysaccharidderivaten und zumindestens einem synthetischen Polymerisat, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie der Verwendung in Baustoffgemischen |
| US7351681B2 (en) | 2004-02-17 | 2008-04-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Well bore servicing fluids comprising thermally activated viscosification compounds and methods of using the same |
| US7886823B1 (en) | 2004-09-09 | 2011-02-15 | Burts Jr Boyce D | Well remediation using downhole mixing of encapsulated plug components |
| WO2006064173A1 (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-22 | Csm Nederland B.V. | Water-dispersible xanthan gum containing composition |
| US7399355B2 (en) * | 2005-02-22 | 2008-07-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fluid loss control additive and cement compositions comprising same |
| JP5739081B2 (ja) * | 2005-03-02 | 2015-06-24 | ハーキュリーズ・インコーポレーテッドＨｅｒｃｕｌｅｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 水溶性、低い置換度のヒドロキシエチルセルロース、それらの誘導体、それらの製造方法および使用 |
| CA2554347C (en) | 2005-08-01 | 2013-10-01 | National Research Council Of Canada | Controlled release of chemical admixtures |
| US7422061B2 (en) | 2005-11-07 | 2008-09-09 | Calfrac Well Services Ltd. | Fluid loss additives and methods |
| WO2007067668A1 (en) * | 2005-12-08 | 2007-06-14 | Hercules Incorporated | Solvent free fluidized polymer suspensions for oilfield servicing fluids |
| FR2901268B1 (fr) * | 2006-05-17 | 2008-07-18 | Lafarge Sa | Beton a faible teneur en ciment |
| US7815731B2 (en) | 2006-06-13 | 2010-10-19 | Sekisui Specialty Chemicals America, Llc | Polyvinyl alcohol fluid loss additive with improved rheological properties |
| US7947627B2 (en) * | 2006-12-14 | 2011-05-24 | Schlumberger Technology Corporation | Fluid loss control agent with triggerable removal mechanism |
| GB2445086B (en) | 2006-12-21 | 2009-08-19 | Schlumberger Holdings | Activation mechanism applicable to oilfield chemical products |
| EP2135914A1 (en) | 2008-06-18 | 2009-12-23 | Schlumberger Holdings Limited | Method for providing thixotropy to fluids downhole |
| US8356667B2 (en) | 2009-06-12 | 2013-01-22 | Baker Hughes Incorporated | Liquid crystals for drilling, completion and production fluids |
| US8662174B2 (en) | 2009-08-25 | 2014-03-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Radiation-induced thickening and radiation-induced triggering for set-on-command sealant compositions and methods of use |
| EP2488571B1 (en) | 2009-10-14 | 2019-03-27 | Dow Global Technologies LLC | A process for dry-grinding a polysaccharide derivative |
| JP2012031056A (ja) | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Dow Global Technologies Llc | 加水分解硬化性組成物のための調節された粒子形態を有するポリサッカライド誘導体 |
| KR101774208B1 (ko) | 2010-07-28 | 2017-09-04 | 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 | 폴리삭카라이드 유도체의 건식 분쇄 방법 |
| CN103025315B (zh) | 2010-07-28 | 2016-03-09 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 控制活性成分从剂型释放的方法 |
-
2013
- 2013-07-13 US US14/415,220 patent/US10858570B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-07-17 EP EP13742358.8A patent/EP2874965B1/en not_active Not-in-force
- 2013-07-17 CN CN201380048310.4A patent/CN104768895B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-07-17 AU AU2013292701A patent/AU2013292701B2/en not_active Ceased
- 2013-07-17 CA CA2879411A patent/CA2879411C/en active Active
- 2013-07-17 WO PCT/US2013/050806 patent/WO2014014983A1/en active Application Filing
- 2013-07-17 MX MX2015000819A patent/MX2015000819A/es active IP Right Grant
- 2013-07-17 RU RU2015105171A patent/RU2634671C2/ru active
- 2013-07-17 BR BR112015001041-5A patent/BR112015001041B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2013-07-18 AR ARP130102550A patent/AR093755A1/es active IP Right Grant
-
2015
- 2015-01-16 CO CO15007943A patent/CO7180202A2/es unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4892589A (en) * | 1987-10-30 | 1990-01-09 | Aqualon Company | Composition comprising water-soluble, nonionic hydrophobically modified hydroxyethyl cellulose and water-soluble, nonionic hydroxyethyl cellulose |
| US6739806B1 (en) * | 2003-06-13 | 2004-05-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cement compositions with improved fluid loss characteristics and methods of cementing in subterranean formations |
| RU2006141696A (ru) * | 2004-04-27 | 2008-06-10 | Геркулес Инкорпорейтед (Us) | Системы на цементной основе, в которых используют удерживающие воду вещества, полученные из небеленого хлопкового линта |
| RU2404143C2 (ru) * | 2005-09-09 | 2010-11-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Способ внутрискважинного цементирования |
| US20070284104A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-13 | Beckman Kristy J | Fluid loss additive with improved rheological properties |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАСТОРНЫХ Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы, Ростов-на-Дону, Феникс. 2007, с. 29. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2837956C1 (ru) * | 2024-11-15 | 2025-04-07 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ цементирования скважин, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AR093755A1 (es) | 2015-06-24 |
| EP2874965B1 (en) | 2019-04-17 |
| EP2874965A1 (en) | 2015-05-27 |
| WO2014014983A1 (en) | 2014-01-23 |
| AU2013292701A1 (en) | 2015-02-19 |
| BR112015001041A2 (pt) | 2017-06-27 |
| CN104768895A (zh) | 2015-07-08 |
| US10858570B2 (en) | 2020-12-08 |
| MX2015000819A (es) | 2015-07-21 |
| CA2879411C (en) | 2021-03-23 |
| CN104768895B (zh) | 2018-08-14 |
| RU2015105171A (ru) | 2016-09-10 |
| BR112015001041B1 (pt) | 2020-11-17 |
| US20150184059A1 (en) | 2015-07-02 |
| CA2879411A1 (en) | 2014-01-23 |
| AU2013292701B2 (en) | 2016-12-08 |
| CO7180202A2 (es) | 2015-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2648363C2 (ru) | Цементирующая композиция, включающая неионные гидрофобно-модифицированные простые эфиры целлюлозы, и ее применение | |
| EP2760801B1 (en) | Cementing composition comprising anionically - and hydrophobically-modified (hydroxy)alkyl cellulose ethers and its use | |
| US20070284104A1 (en) | Fluid loss additive with improved rheological properties | |
| JP2001517251A (ja) | 安定なヒドロコロイド懸濁液 | |
| EP1781754A1 (en) | Fluid loss concentrate for hydraulic cement | |
| US7815731B2 (en) | Polyvinyl alcohol fluid loss additive with improved rheological properties | |
| CN106459738A (zh) | 浆料用添加剂、钻探泥浆和水泥浆 | |
| RU2634671C2 (ru) | Водные цементные композиции, включающие частицы, которые активируются, чтобы регулировать реологию, когда водорастворимые части частиц высвобождаются в присутствии воды | |
| KR20240045261A (ko) | 고형물 함량이 높은 셀룰로오스 에테르 및 초가소제 분산액 | |
| CN101006155A (zh) | 用于水硬水泥的降失水浓缩物 | |
| AU2016207058A1 (en) | Methylhydroxyethyl cellulose as cement additive for use at elevated temperatures | |
| BR102015011030A2 (pt) | Composição para concreto autoadensável e aditivo modificador de viscosidade para sua obtenção |