专利名称：：包含接枝的腐殖酸失液量控制添加剂的水泥组合物及其使用方法
技术领域：
：本发明涉及固井(cementing)操作。更具体地说，本发明涉及包含接枝共聚物失液量控制添加剂的水泥组合物，所述接枝共聚物失液量控制添加剂包含腐殖酸盐的主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体。本发明还涉及将所述组合物用于固井操作的方法。
背景技术：
：井用水泥组合物通常用于地下操作中，特别地，地下井构造和补注操作。例如，在地下井构造中，将管柱(例如，外壳和衬套)运入井眼中，并就地胶装。就地对管柱胶装的方法通常被称为"初次固井"。在典型的初次固井操作中，水泥组合物泵入井眼壁和置于井眼中的管柱外表面之间的环形空间中。水泥组合物在环形空间中固化，由此形成硬化的、基本上不可渗透的水泥环形鞘，所述环形鞘支撑并将管柱定位于井眼中，将管柱的外表面与地层粘合。另外，围绕管柱的固化水泥的环形鞘的作用是防止液体流入环形空间，以及保护管柱不被腐蚀。水泥组合物还用于封堵和废弃操作中，以及补注水泥操作，如挤水泥和替换水泥塞。为了使所述地下固井操作成功，水泥组合物典型地包含失液量控制添加剂以降低水泥组合物的失液量，例如，当它们接触不可渗透的地层和区域时。过多的失液量会导致水泥组合物变得过早脱水，这限制了可以泵入的水泥组合物的量。归因于该过早脱水，需要过量的泵压以定位该水泥组合物，潜在地导致地层的破坏和/或井眼的不稳定。迄今为止，已经将特定的聚合物用作固井操作中的失液量控制添加剂。例如，已经将纤维素材料，如羟乙基纤维素和羧甲基羟乙基纤维素用作失液量控制添加剂。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺或N，N-二甲基丙烯酰胺的共聚物也已经被用作失液量控制添加剂。另外，包含木质素或褐煤的主链和包括至少一种选自如下基团的侧链基团的接枝共聚物已经用作失液量控制添加剂2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯腈和N,N-二甲基丙烯酰胺。然而，这些失液量控制添加剂在高温(例如，至少约500°F(260。C))下不能提供失液量控制的理想水平和/或显示不理想的性能(例如，分散性)。
发明内容本发明涉及固井操作。更具体地说，本发明涉及水泥组合物，其包含接枝共聚物失液量控制添加剂，所述接枝共聚物失液量控制添加剂包含腐殖酸盐主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体。在一方面，本发明提供井用水泥组合物。所述井用水泥组合物包含水，水泥，和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体，所述接枝共聚物的主链包括腐殖酸盐。在另一方面，本发明提供井用水泥组合物。所述井用水泥组合物包含水，水凝水泥，和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主链和接枝单体。该主链包含腐殖酸盐，该接枝单体包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、丙烯酰胺、丙烯酸盐、和二烯丙基二甲基氯化铵。在另一方面，本发明提供井用水泥组合物。所述井用水泥组合物包含水，水凝水泥，和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主链和接枝单体。该主链包含腐殖酸盐，该接枝单体包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、丙烯酰胺、乙烯基膦酸盐、和二烯丙基二甲基氯化铵。本发明还涉及在固井操作中将接枝共聚物用作失液量控制添加剂的用途，所述接枝共聚物包含腐殖酸盐的主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体。在另一方面，本发明提供在地层中固井的方法。所述固井的方法包括将水泥组合物引入地层中。所述水泥组合物包含水、水泥、和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物。所述接枝共聚物包含主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体。所述接枝共聚物的主链包括腐殖酸盐。在另一方面，本发明提供在地层中固井的方法。所述固井的方法包括将水泥组合物引入管柱和地层之间的空间中。所述水泥组合物包含水、水泥、和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物。所述接枝共聚物包含主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体。所述接枝共聚物的主链包括腐殖酸盐。所述方法还包括使所述水泥组合物在管柱和地层之间的空间中固化。在阅读以下的具体实施方式的描述后，本领域技术人员将更理解本发明的特征和优点。具体实施例方式本发明涉及固井操作。更具体地说，本发明涉及水泥组合物，其包含接枝共聚物失液量控制添加剂，所述接枝共聚物失液量控制添加剂包含腐殖酸盐的主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS⑧酸)、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸(VPA)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)和它们的盐的接枝单体。本发明还涉及在固井操作中将接枝共聚物用作失液量控制添加剂的用途，所述接枝共聚物包含腐殖酸盐的主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS⑧酸)、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸(VPA)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)和它们的盐的接枝单体。尽管这些接枝共聚物在许多固井应用中在降低水泥组合物的失液量方面是有效的，但是它们应该特别地在高温应用中在降低失液量方面是有用的，例如，在具有井底流通温度(BHCT)至少约500。F(260。C)的井中。本发明的水泥组合物的一个示例性实施方式包含水、水泥和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，该接枝共聚物包含腐殖酸盐的主链和至少四种选自AMPS酸、丙烯酰胺、丙烯酸、VPA、DADMAC和它们的盐的接枝单体。本领域技术人员将理解该示例性的水泥组合物通常应该具有适合于特定应用的密度。举例来说，该水泥组合物的示例性实施方式可以具有约S磅每加仑("ppg")至约21ppg的密度。在本发明的水泥组合物的示例性实施方式中所用的水可以是淡水或盐水(例如，包含一种或多种溶于其中的盐的水、海水、粗盐水、饱和的盐水等)。通常来说，水可以来自任何来源，前提是其不含有不理想地影响水泥组合物的过量的化合物。总之，水可以以足够的量存在以形成可泵送的浆液。在示例性的实施方式中，水相对于水泥的重量("bwoc")以约33重量％至约200重量％的量存在。在示例性的实施方式中，水以约35重量％至约70重量Q/。bwoc的量存在。本发明的水泥组合物的示例性实施方式包含水泥。适合用于地下固井操作的多种水泥的任一可以用于根据本发明的示例性实施方式中。合适的实例包括水凝水泥，其包含钙、铝、硅、氧和/或硫，在与水反应时固化和硬化。所述水凝水泥包括，但不限于硅酸盐水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高铝含量水泥、炉渣水泥、硅石水泥和它们的组合。在特定的实施方式中，水凝水泥可以包含硅酸盐水泥。在一些实施方式中，适合用于本发明的示例性实施方式中的硅酸盐水泥根据AmericanPetroleumInstitute,」尸/iS/eci/cofriow》/AfafenVaf/saweTeW/wg々rifTe//Cewew&,APISpecification10，FifthEd.,July1，1990被分级为ClassA,C,H，和G水泥。另外，本发明的水泥组合物的示例性实施方式包含失液量控制添加剂。如前述所提及，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含腐殖酸盐的主链，其中腐殖酸盐被至少四种选自如下的单体接枝八1^>8@酸、丙烯酰胺、丙烯酸、VPA、DADMAC和它们的盐。总之，这些接枝共聚物在多种固井操作中在降低水泥组合物的失液量方面是有效的。举例来说，这些接枝共聚物在高温应用，例如在具有BHCT至少约500°F(260°C)的井中，特别适合用作失液量控制添加剂。通常，接枝共聚物的主链包括腐殖酸盐。一般，腐殖酸是源于有机物质的分解的化合物。举例来说，腐殖酸可以包括在有机物质如死亡植物的分解产生的污物、煤和泥煤中发现的异黑色素(allomelanins)。另外，在示例性实施方式中，主链还可以包括聚乙烯醇、聚环氧乙垸、聚环氧丙垸、聚乙烯亚胺和它们的组合。本领域技术人员将理解腐殖酸可以用碱性溶液(如氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化铵)处理，以在水中溶解腐殖酸。举例来说，用碱性溶液处理腐殖酸通常会将一部分腐殖酸溶解或分散进溶液中。所述溶液可以然后被浓縮以增加腐殖酸含量或可以直接用于聚合中。接枝共聚物可以包含足够量的腐殖酸盐主链以提供理想水平的失液量控制。在示例性实施方式中，主链相对于所述接枝共聚物以干重计可以以约5重量％至约95重量％的量存在于接枝共聚物中。在示例性实施方式中，主链相对于所述接枝共聚物以干重计可以以约10重量％至约50重量％的量存在于接枝共聚物中。在示例性实施方式中，主链相对于所述接枝共聚物以干重计可以以约10重量％至约20重量％的量存在于接枝共聚物中。如前述所提及，接枝共聚物的腐殖酸盐主链被至少四种选自如下的单体接枝八匿8@酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA，DADMAC和它们的盐。一般，接枝单体存在于以无规方式连结至腐殖酸盐主链的侧基中。举例来说，以无规方式连结至腐殖酸盐主链的各个侧基可以包含一种或多种单体。不被理论所束缚，据信多种单体(例如，，8@酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA和DADMAC中的至少四种)连接在腐殖酸盐主链中产生的自由基处。在示例性实施方式中，在引发聚合反应之前，至少四种选自，8@酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA,DADMAC和它们的盐的单体可以与腐殖酸盐混合。通常，接枝共聚物可以包含足够量的这些接枝单体以提供理想水平的失液量控制。在示例性实施方式中，接枝单体相对于所述接枝共聚物以干重计可以以约5重量％至约95重量％的量存在于接枝共聚物中。在示例性实施方式中，接枝单体相对于所述接枝共聚物以干重计可以以约50重量％至约90重量％的量存在于接枝共聚物中。在示例性实施方式中，接枝单体相对于所述接枝共聚物以干重计可以以约80重量％至约90重量％的量存在于接枝共聚物中。示例性的失液量控制添加剂包括接枝有^\>5@酸盐，丙烯酰胺,丙烯酸盐和DADMAC的腐殖酸盐主链。这些接枝单体各自在示例性的接枝共聚物中可以以多种不同的摩尔比存在。在一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约1:1至约4:1的八]^8@酸盐:丙烯酰胺摩尔比。在一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约1:1至约10:1的八旨8@酸盐:丙烯酸盐摩尔比。在一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约i:i至约io:l的八]^8@酸盐:0^]^(:摩尔比。在一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约4:3:2:1至约4:1:0.5:0.1的八]\>8@酸盐:丙烯酰胺:丙烯酸盐DADMAC摩尔比。在另一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约4:3:1:1至约4:2:1:0.25的AMPS酸盐:丙烯酰胺:丙烯酸盐:DADMAC摩尔比。另一示例性的失液量控制添加剂包括接枝有AMPS②酸盐，丙烯酰胺，VPA盐，DADMAC的腐殖酸盐主链。这些接枝单体各自在示例性的接枝共聚物中可以以多种不同的摩尔比存在。在一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约1:1至约4:1的AMPS酸盐:丙烯酰胺摩尔比。在一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约2:1至约10:1的AMPS酸盐:VPA盐摩尔比。在一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约i:i至约io:l的AMPS⑧酸盐:DADMAC摩尔比。在一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约4:4:1:2至约4:1:0丄0.1的AMPS^酸盐:丙烯酰胺:VPA盐DADMAC摩尔比。在另一个示例性实施方式中，示例性的接枝共聚物可以具有约4:4:1:2至约4:2:1:0.25的^^8@酸盐:丙烯酰胺:VPA盐DADMAC摩尔比。本领域技术人员将理解存在于接枝共聚物中的各个接枝单体的量取决于多种因素，包括成本、使用温度、接枝共聚物的理想分子量、分散性质和失液量控制的理想量。本领域技术人员将理解合适的接枝共聚物可以是酸的形式或盐的形式。如所述理解，可以制备多种接枝共聚物的盐，例如，通过用碱性试剂中和酸形式的AMPS⑧酸，丙烯酸单体和/或VPA单体。举例来说，合适的碱性试剂可以包括氢氧化钠、氢氧化铵等。所述中和例如可以在接枝共聚物的聚合之前或之后发生。举例来说，AMPS⑧酸的盐(如AJVO^酸的钠盐)可以用于接枝共聚物的聚合中。另外，归因于示例性水泥组合物中存在的钙离子，例如可以发生单体的中和。失液量控制添加剂应该以足够的量包含于本发明的水泥组合物的示例性实施方式中以提供理想水平的失液量控制。在示例性实施方式中，失液量控制添加剂在水泥组合物的示例性实施方式中可以以约0.1%至约5e/。bwoc的量存在。在示例性实施方式中，失液量控制添加剂在水泥组合物的示例性实施方式中可以以约0.2%至约3%bwoc的量存在。用作根据本发明的失液量控制添加剂的接枝共聚物的示例性实施方式可以利用任何合适的聚合技术制备。举例来说，合适的接枝共聚物可以利用多种自由基聚合技术中的任一种制备。在这些制备接枝共聚物的示例性实施方式的自由基技术中所用的引发剂通常可以包括氧化还原引发剂，其能够在腐殖酸中产生自由基，所述自由基通过与单体反应引发聚合。多种高锑盐和其它化合物可以合适地促进自由基引发，过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系可以用于制备腐殖酸接枝共聚物的示例性实施方式。在特定的实施方式中，可以将水用作聚合反应中的溶剂。然而，本领域技术人员将理解还可以使用其它能够溶解反应物的溶剂。还可以加入适合用于地下固井操作的其它添加剂至水泥组合物的示例性实施方式中。所述添加剂的实例包括分散剂、缓凝剂、促进剂、消泡剂、堵漏材料、盐、粉煤灰、纤维、强度衰减添加剂、加重剂、玻璃化页岩、轻质添加剂(例如，膨润土、硬沥青、玻璃珠等)和它们的组合。本领域技术人员在本发明公开的基础上将能够容易地确定对于特定应用和理想的结果有用的添加剂的类型和数量。本领域技术人员将理解的是，本发明的水泥组合物的示例性实施方式可以用于多种地下应用中，包括初次固井和补注水泥。水泥组合物的示例性实施方式可以被引入地层中并使其在其中固化。水泥组合物的示例性实施方式可以包含水、水泥和包括接枝共聚物的失液量控制添加剂，所述接枝共聚物包含腐殖酸盐主链和至少四种选自八1^>8@酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA，DADMAC和它们的盐的接枝单体。举例来说，在示例性的初次固井的实施方式中，可以将水泥组合物引入在地层和位于地层中的管柱之间的空间中。使水泥组合物固化以形成在地层和管柱之间的空间中的硬化块。另外，在示例性补注水泥的实施方式中，例如在挤水泥操作或替换水泥塞中可以使用水泥组合物。为了更好地理解本发明的技术，给出如下的某些特定示例性实施方式的实例。如下的实施例决不限制或限定本发明的范围。实施例实施例1根据如下过程制备包含接枝有至少四种选自如下单体的腐殖酸盐主链的共聚物AMPS酸，丙烯酰胺，丙烯酸，VPA，DADMAC和它们的盐。首先，将腐殖酸钠、水、消泡剂和乙二胺四乙酸(EDTA)加入至反应器容器中。然后向该容器中，加入58重量％的AMPS酸的钠盐溶液、48重量％的丙烯酰胺溶液、丙烯酸(或如下表所述的VPA)和DADMAC。将该混合物在用氮气吹扫时加热并保持在约158°F(70。C)的温度一小时。一小时后，加入过硫酸铵以引发聚合。将该混合物保持在约158°F(70。C)两小时。两小时后，加入焦亚硫酸钠，然后使混合物冷却。当混合物达到室温时，加入50%的氢氧化钠溶液以将pH范围调节至约7至约8。共聚物的制备中所用的各个组分的重量百分数列于下表中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>实施例2进行如下系列测试以将本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式的性能与描述于U.S.Pat.No.4,676,317中HALAD-413失液量添加剂比较。相应地，制备包含如下组分的样品水泥组合物PortlandClassH水泥,HR-12缓凝剂(0.6%bwoc)，自由水控制添加剂(0.1%bwoc)，失液量控制添加剂(1%bwoc)和足量的水以提供16.4ppg的密度。HR-12缓凝剂是来自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥固化缓凝剂。另夕卜，所用的自由水控制添加剂是羟乙基纤维素，来自于HamburtonEnergyServices,Inc。关于失液量控制添加剂，样品No.1包含HALAD-413失液量添加剂作为失液量控制添加剂。样品Nos.2-9包含本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式，其具有腐殖酸浓度为12重量％至16重量％，接枝单体的摩尔比如下表所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>制备后，将各个样品水泥组合物倾倒入具有325-目筛的预热池中，在1,000psi和如下表所列的温度下进行失液量测试30分钟。根据APIRPIOB，RecommendedPracticesforTestingWellCements进行失液量测试。另外地，根据上述的APPRP10B使用FannModel35粘度计在下表所列的温度下测定样品水泥组合物的流变学性质。这些测试的结果列于下表中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>因此，实施例2表明使用本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式与HALAD-413失液量添加剂相比，提供了改善的失液量控制和更理想的流变学。实施例3在高温下进行如下另外的测试以将本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式的性能与HALAD-413失液量添加剂比较。相应地，制备包含如下组分的样品水泥组合物PortlandClassH水泥，HI^-12缓凝剂，自由水控制添加剂，SSA-1强度稳定剂，失液量控制添加剂和足量的水以提供16.4ppg的密度。所用的自由水控制添加剂是羟乙基纤维素，来自于HalliburtonEnergyServices,Inc。样品No.10不包含自由水控制添加剂。SSA-1是强度稳定剂(晶体硅石)，来自于HalliburtonEnergyServices,Inc.。各个样品中包含的特定的失液量控制添加剂列于下表中。制备后，在1,000psi和如下表所列的温度下进行失液量测试。对于该系列的测试，使用设定在不高于400°F的温度和不高于2,000psi的压力下测试的搅拌失液量装置测定失液量。搅拌失液量装置描述于APIRP10B-2/ISO10426-2section10中。对于这些失液量测试，将样品在测试池中搅拌并同时升高温度至测试温度。在样品达到测试温度后，停止池内部的桨的旋转，将池旋转以将样品紧靠过滤介质(325-目筛)，测定失液量。来自样品的滤液流进过滤收集室，其具有施加至其的背压以保持对于含有盐的任何测试不沸腾。这些测试的结果列于下表中。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>因此，实施例3表明使用本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式与HALAD-413失液量添加剂相比，可以提供改善的失液量控制。实施例4进行另外的测试以评价本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式的性能。相应地，制备包含如下组分的样品水泥组合物PortlandClassG水泥，SSA-1强度稳定剂(35%bwoc),HR-5缓凝剂(0.3%bwoc),Microbond膨胀添加剂(0.1%bwoc),失液量控制添加剂(1%bwoc),311^&1^@水泥添加剂(10%bwoc)，膨润土(2%bwoc)和足量的水以提供15.2ppg的密度。HR-5缓凝剂是来自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥固化缓凝剂。Microbondm膨胀添加剂是来自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥添加剂。SilicalitZ水泥添加剂是细分散的高表面积的无定形硅石，来自于HalliburtonEnergyServices,Inc.。各个样品中包含的特定的失液量控制添加剂列于下表中。制备后，将各个样品水泥组合物倾倒入具有325-目筛的预热池中，在l，OOOpsi和如下表所列的温度下进行失液量测试30分钟。根据APIRP10B,RecommendedPracticesforTestingWellCements进行失液量测试。另外地，根据上述的APPRP10B使用FarmModel35粘度计在下表所列的温度下测定样品水泥组合物的流变学性质。这些测试的结果列于下表中。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>因此，实施例4表明使用本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式可以提供理想的失液量控制和流变学。实施例5进行另外的测试以评价本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式的性能。相应地，制备包含如下组分的样品水泥组合物PortlandClassH水泥，SSA-1强度稳定剂(35%bwoc),SCR-100缓凝剂(0.75%bwoc),CFR-3水泥分散剂(0.75%bwoc),HR-25缓凝剂(0.1%bwoc),失液量控制添加剂(1%bwoc)和足量的水以提供17.5的密度。HR-25缓凝剂是来自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥固化缓凝剂。SCR-100缓凝剂是来自于HalliburtonEnergyServices,Inc的水泥固化缓凝剂。CFR-3水泥分散剂是来自于HalliburtonEnergyServices,Inc.的水泥分散剂。包含于各个样品中的特定失液量控制添加剂列于下表中。制备后，将各个样品水泥组合物倾倒入具有325-目筛的预热池中，在1,000psi和如下表所列的温度下进行失液量测试30分钟。根据APIRP10B,RecommendedPracticesforTestingWellCements进行失液量测试。这些测试的结果列于下表中。表6样品No.密度(PPg)失液量控制添加剂(P/。bwoc)温度(°F)Howco粘度计读数失液量(cc/30min.)0min20min2117.5HALAD-41318018141002217.5腐殖酸接枝共聚物2B180171358因此，实施例5表明使用本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式与HALAD-413失液量添加剂相比提供改善的失液量控制。实施例6进行压縮强度和增稠时间测试以与HALAD-413失液量添加剂比较包含本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式的样品水泥组合物的性能。相应地，制备包含如下组分的样品水泥组合物PortlandClassH水泥，SSA-1强度稳定剂(35%bwoc),自由水控制添加剂(0.1%bwoc),HR-12缓凝剂,失液量控制添加剂(1%bwoc)和足量的水以提供16.4的密度。所用的自由水控制添加剂是羟乙基纤维素，来自于HalliburtonEnergyServices,Inc.。包含于各个样品中的特定失液量控制添加剂列于下表中。制备后，根据APIRPIOB,RecommendedPracticesforTestingWellCements将各个样品水泥组合物在列于下表的温度下经受48小时的压縮强度测试和增稠时间测试。这些测试的结果列于下表中。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>因此，实施例6表明使用本发明的失液量控制添加剂的示例性实施方式可以提供理想的增稠时间和压縮强度。因此，本发明被改善以获得提及的目的和优点以及其内在的目的和优点。上述公开的特定的实施方式仅是示例性的，本发明可以具有各种改进和替代方式。然而，应该理解的是本发明不旨在于限定于这些公开的特定实施方式。而是，本发明包括落入由本发明的权利要求书所限定的本发明的范围和精神内的所有改进、等价物和替代物。权利要求1、井用水泥组合物，其包含水；水泥；和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体，所述主链包括腐殖酸盐。2、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，相对于所述水泥，所述水以约35重量％至约70重量％的量存在。3、如权利要求l所述的井用水泥组合物，其中所述水选自淡水和盐水。4、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中所述水泥包含水凝水泥。5、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述水泥包含选自硅酸盐水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高铝含量水泥、炉渣水泥、硅石水泥和它们的组合的水凝水泥。6、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约10重量％至约50重量％的主链，并且其中所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约50重量％至约90重量％的至少四种接枝单体。7、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述主链包含选自聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚乙烯亚胺和它们的组合的单体单元。8、如权利要求l所述的井用水泥组合物，其中，所述接枝单体包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、丙烯酰胺、丙烯酸盐和二烯丙基二甲基氯化铵。9、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述接枝共聚物包含摩尔比为约4:3:2:1至约4:1:0.5:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐:丙烯酰胺丙烯酸盐:二烯丙基二甲基氯化铵。10、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述接枝共聚物包含摩尔比为约4:4:1:2至约4:1:0.1:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐:丙烯酰胺:乙烯基膦酸盐:二烯丙基二甲基氯化铵。11、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述主链基于干重以约10重量％至约20重量％的量存在于所述接枝共聚物中。12、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述失液量控制添加剂相对于所述水泥以约0.1重量％至约5重量％的量存在于所述水泥组合物中。13、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述井用水泥组合物包含选自分散剂、缓凝剂、促进剂、消泡剂、堵漏材料、盐、粉煤灰、纤维、强度衰减添加剂、加重剂、玻璃化页岩、轻质添加剂和它们的组合的添加剂。14、如权利要求1所述的井用水泥组合物，其中，所述井用水泥组合物包含晶体硅石。15、井用水泥组合物，其包含水；水凝水泥；和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主链和接枝单体，所述主链包含腐殖酸盐，所述接枝单体包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、丙烯酰胺、丙烯酸盐和二烯丙基二甲基氯化铵。16、如权利要求15所述的井用水泥组合物，其中，所述接枝共聚物包含如下接枝单体摩尔比为约4:3:2:1至约4:1:0.5:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐:丙烯酰胺:丙烯酸盐:二烯丙基二甲基氯化铵。17、如权利要求15所述的井用水泥组合物，其中，所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约10重量％至约50重量％的量的主链，并且其中所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约50重量％至约90重量％的量的至少四种接枝单体。18、井用水泥组合物，其包含水；水凝水泥；和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主链和接枝单体，所述主链包含腐殖酸盐，所述接枝单体包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、丙烯酰胺、乙烯基膦酸盐和二烯丙基二甲基氯化铵。19、如权利要求18所述的井用水泥组合物，其中，所述接枝共聚物包含摩尔比为约4:4:1:2至约4:1:0.1:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐:丙烯酰胺:乙烯基膦酸盐:二烯丙基二甲基氯化铵。20、如权利要求18所述的井用水泥组合物，其中，所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约10重量％至约50重量％的量的主链，并且其中所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约50重量％至约卯重量％的量的至少四种接枝单体。21、在地层中固井的方法，其包括将水泥组合物引入地层中，所述水泥组合物包含水；水泥；和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体，所述主链包括腐殖酸盐。22、如权利要求21所述的方法，其中，相对于所述水泥，所述水以约35重量％至约70重量％的量存在。23、如权利要求21所述的方法，其中，所述水选自淡水和盐水。24、如权利要求21所述的方法，其中，所述水泥包含水凝水泥。25、如权利要求21所述的方法，其中，所述水泥包含选自硅酸盐水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高铝含量水泥、炉渣水泥、硅石水泥和它们的组合的水凝水泥。26、如权利要求21所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约10重量％至约50重量％的主链，并且其中所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约50重量％至约90重量％的至少四种接枝单体。27、如权利要求21所述的方法，其中，所述主链包含选自聚乙烯醇、聚环氧乙垸、聚环氧丙烷、聚乙烯亚胺和它们的组合的单体单元。28、如权利要求21所述的方法，其中，所述接枝单体包含2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、丙烯酰胺、丙烯酸盐和二烯丙基二甲基氯化铵。29、如权利要求21所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含摩尔比为约4:3:2:1至约4:1:0.5:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐:丙烯酰胺:丙烯酸盐:二烯丙基二甲基氯化铵。30、如权利要求21所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含2-丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸盐、丙烯酰胺、乙烯基膦酸盐和二烯丙基二甲基氯化铵。31、如权利要求21所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含摩尔比为约4:4:1:2至约4:1:0丄0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐:丙烯酰胺:乙烯基膦酸盐:二烯丙基二甲基氯化铵。32、如权利要求21所述的方法，其中，所述失液量控制添加剂相对于所述水泥以约0.1重量％至约5重量％的量存在于所述水泥组合物中。33、如权利要求21所述的方法，其中，将所述水泥组合物引入地层中包括将所述水泥组合物引入具有井底流通温度至少约500°F的井眼中。34、如权利要求21所述的方法，其包括使所述水泥组合物在地层中固化。35、在地层中固并的方法，其包括将水泥组合物引入管柱和地层之间的空间中，所述水泥组合物包含水；水泥；和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物，所述接枝共聚物包含主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体，所述主链包括腐殖酸盐；和使所述水泥组合物在管柱和地层之间的空间中固化。36、如权利要求35所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约10重量％至约50重量％的主链，并且其中所述接枝共聚物包含相对于所述接枝共聚物以干重计约50重量％至约90重量％的至少四种接枝单体。37、如权利要求35所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含如下接枝单体摩尔比为约4:3:2:1至约4:1:0.5:0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐:丙烯酰胺:丙烯酸盐:二烯丙基二甲基氯化铵。38、如权利要求35所述的方法，其中，所述接枝共聚物包含如下接枝单体摩尔比为约4:4:1:2至约4:1:0丄0.1的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐:丙烯酰胺:乙烯基膦酸盐:二烯丙基二甲基氯化铵。39、如权利要求35所述的方法，其中，将所述水泥组合物引入管柱和地层之间的空间中包括将所述水泥组合物引入具有井底流通温度至少约500°F的井眼中。40、如权利要求35所述的方法，其包括将管柱运进穿透地层的井眼中。全文摘要本发明提供一种水泥组合物，其包含水、水泥和失液量控制添加剂，所述失液量控制添加剂包括接枝共聚物。所述接枝共聚物包含主链和至少四种选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基膦酸、二烯丙基二甲基氯化铵和它们的盐的接枝单体。所述接枝共聚物的主链包括腐殖酸盐。所述水泥组合物可以用于固井操作。文档编号C09K8/487GK101631842SQ200880002130公开日2010年1月20日申请日期2008年1月10日优先权日2007年1月11日发明者B·J·金,D·C·布伦内斯,J·查特吉,S·J·刘易斯申请人:哈利伯顿能源服务公司