进行井眼构筑、修补或者废弃操作的方法技术

使用加成－固化硅氧烷配方进行矿井构筑、修补和／或废弃操作的方法，特别是用于一种在井眼中或在井眼穿过的一层或多层地层中形成永久性塞子的方法，其在所说的一层或多层地层中或在所说的井眼中在所需的位置放入水泥和加成－固化硅氧烷配方的混合物，或者在现有的非气密的塞子顶部放入加成－固化硅氧烷配方，并使该硅氧烷配方凝固，从而产生一个气密的塞子。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及油气井的完井和补救的方法。钻一口井的主要目的是建立与油油藏区和／或气体油藏区的一种连接，并在油藏区与地面之间安装管道。外面的钢保护被称作套管。在油藏区与地面之间套管需要气密封闭。为了实现此种密封，环形缝(在套管与岩石／结构之间的缝隙)要经过胶结(或灌浆)操作。此处理通常被称为初次胶结。初次胶结的主要方面是隔离不同的油藏区之间的流动，通过增强结构而抵抗住作用在矿井上的外部和内部压力，并防止化学侵蚀性的油藏区流体对钢套管的腐蚀。一次不好的胶结作业可以导致油藏区流体的迁移，甚至导致气体通过矿井中微环(micro-annuli)迁移，这不仅降低了矿井的成本-效率，而且可以引起爆裂，导致相当大的破坏。虽然修补作业(“第二次胶结”)是可能的(实质上是将更多的水泥加压注入裂缝和微环中)，但是他们费用大，而且不一定达到所希望的结果。当一个矿井完成它经济上的生产寿命的时候，按照当地的规章，需要废弃该矿井。通常是这样进行废弃的通过大量的连续步骤首先堵塞每一个套管，切割和移走钢套管，然后安置一个大的水泥塞密封该矿井。因为只有相对少量的水泥(一般为100M数量级)被用来装入该塞子，所以它的质量必须足够的好，因为它将要密封很长时间。通常的废弃操作非常昂贵，特别是在离岸环境中，因为它需要使用一套油井维修或钻孔成套器械。如果可获得一种方法，能够导致废弃油井而不需要移动生产管道，那么它将是非常有益的。在塞子中使用传统的粘结材料例如G类水泥(例如OPC普通的波特兰水泥)的主要缺点之一是，此种材料由于固有的收缩而不能达到气密封闭。收缩一般是在4-6体积％的数量级，这会引起气体通过因收缩产生的微环而迁移。在“补救性的第二次胶结”中使用此种粘结材料有以下缺点通常的粒径太大而不能自由地通过进入微环中，这影响密封质量。在寻找有效的粘结材料中，必须格外注意下列要求该材料应该是不透气的(即经得起至少每米2巴)，它应该有一个可控的凝固时间，以便可以应付温度和矿井深度的变化(每次需要不同的条件)，在不超过250℃下它应该是热稳定的，同时对油藏区流体可以化学地稳定很长一段时间，且它的流变性质应该是可以通过现有的油田设备泵送而没有太多的问题。已经提出了许多非胶结封堵剂来对付在上文概述的至少部分问题。此类材料的例子是环氧树脂(R．Ng和C．H．Phelps用于水／气体形态修饰和套管渗漏修补的酚／环氧树脂-论文ADSPE #90，在阿布扎比召开的ADIPEC会议(1994年10月16-19日)中介绍过，酚-或蜜胺甲醛(W．V．C．de Landro和D．Attong案例史在高比率碎石包裹的矿井中使用可塑性的树脂阻断水-论文SPE 36125，在第4界拉丁美洲和加勒比海石油工程学会议中介绍过，1996年4月23-26日在特立尼达岛的西班牙港口举行的)，和聚丙烯酸酯(转让给壳牌石油公司的美国专利说明书5484020)。虽然此类材料可以有助于解决传统的、基于水泥的塞子遇见的一些问题，但是在操作方面、控制凝结时间和长期的耐久性方面被认为还有许多缺点。通常也已经提出将橡胶用作塞子材料。美国专利说明书5，293，938(转让给Halliburton公司)指出了使用实质上由水硬水泥(例如波特兰水泥)浆液和可固化的橡胶乳液的混合物组成的组合物。在所说的美国专利说明书中，明确地提到的橡胶是天然橡胶、顺聚异戊间二烯橡胶、腈橡胶、乙烯丙烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、异丁橡胶和氯丁橡胶。也陈述了尽可能使用硅橡胶，但是此种橡胶通常有较少理想的物理性能，需要掺入无机物填料。橡胶的固化包括聚合物链的交联，其中在该橡胶乳液(已经被定义为有关橡胶的水分散体或乳剂的胶乳)中掺入一种或多种交联剂(最普通的一种是硫)可以完成该交联。在欧洲专利说明书325，541(Merip Tools International S．A)中已经公开了在油井中使用腻子(“乳香脂(mastic)”)制作接缝分隔区。通过液体弹性体例如氟硅氧烷、聚固化物、多硫醚以及环氧树脂或酚醛树脂，形成合适的化合物。现在已经发现，在修补和废弃油井时可以有利地使用一类特殊的RTV(室温固化)硅氧烷配方。在废弃矿井的情况下，它们在装配塞子时可以与适当水泥化合物的混合物形式来使用，或者它们可以用作现有的水泥基塞子顶端的密封体。根据他们的生产方法，可以区分发挥密封胶作用的硅橡胶。他们的性能在某种程度上也取决于周围的化学组份。通过缩合类型的固化方法、使用缩合催化剂已经制备了第一类硅氧烷密封胶，它可如在(1)中所述 其中X和Y是惰性基团，而＾＾＾表示甲硅烷醇封端的聚合物的聚合物主链。通过用反应性交联剂对甲硅烷醇官能聚合物进行封端，已经制备了相关的第二类硅氧烷密封胶。这也使用了缩合催化剂的缩合反应，它可如在(2)中所述 其中每个Z、A和B是能够与甲硅烷醇封端的聚合物的-O-H片断反应的基团，R表示反应性交联剂的主链，而＾＾＾表示甲硅烷醇封端的聚合物的聚合物主链。也可以将反应(2)产生的硅氧烷经过进一步的水解步骤，其中＾＾＾Si(CH3)2-O-Si-(A)(B)-R表征的组合物与H2O反应，产生交联的硅弹性体和副产品H-A和／或H-B。此方法被认为是水分催化的固化。通过加成-固化方法，在升温条件下使用铂催化剂，可以制备第三类硅氧烷密封胶，它可如在(3)中所述 其中K和L是惰性基团，而＾＾＾表示乙烯基官能硅氧烷聚合物。已经令人惊讶地发现当包含硅氧烷密封胶的时候，可以有利地并以较好的控制能力进行井的修补和废弃，这是基于“加成-固化”原理而不是基于“缩合”原理。不希望受到任何特殊理论的限制，人们相信当经由缩合型固化在原位产生硅氧烷密封胶时，获得的副产品会影响此种材料在与矿井中存在的(胶结性)部分接触时的功效。而且，有可以对该性能有不利影响的结构上的差别。因此本专利技术通常涉及在矿井构筑修补和废弃操作中加成-固化硅氧烷配方的应用。本专利技术特别涉及一种在井眼中或在由井眼穿过的一层或多层地层中形成暂时性或永久性塞子的方法，该方法包括，在所说的一层或多层地层中或在所说的井眼中、在所需的场所中放置一种水泥和加成-固化硅氧烷配方的混合物，或者在现有的非气密塞子的顶部放置加成-固化硅氧烷配方，并使该硅氧烷配方凝固，从而产生一个气密的塞子。当使用一种两组份室温固化(RTV)硅橡胶或含氟RTV硅橡胶的时候，按本专利技术可以获得值得注意的结果。这样的两组份体系包括两个基本化合物氢化物官能的硅氧烷交联剂和乙烯基官能的硅氧烷聚合物。当这些基础化合物开始接触的时候，它们大概将按照在上文讨论的加成-固化原理反应，从而产生硅橡胶或凝胶类型材料。此固化体系的优点之一是，它不需要外部试剂启动反应(如水，例如在潮湿的空气中存在的水)。此固化体系的另一个优点是，它不产生不需要的或有害的副产物如醇类或乙酸。它也不受限于反应物之一(即潮湿的空气)扩散到其它非常粘性的组份中。因此，进行两组份的反应与他们各自的体积无关。原则上，基于各个组份之间固化反应的每一两组份RTV体系可以用于许多种矿井构筑、修补和废弃应用中。这样的体系在很高的温度例如在250℃以上，甚至在300℃以上是稳定的，并且是化学惰性的。而且，可以延缓或加速此特殊类型的RTV硅橡胶和凝胶的凝固特性。他们的流变学特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进行井眼构筑、修补和／或废弃操作的方法，包括使用一种加成－固化硅氧烷配方。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MGR伯斯玛，EK科奈里森，PW爱德华斯，PTM莱吉林克，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]