背景技术：
在地下操作中经常使用隔离液以在将新液体引入到井筒中时促进提高位移效率。例如，在引入另一种流体之前，可以使用隔离液将流体移位到井筒中。当用于钻井液位移时，隔离液可以增强固体去除以及将所述钻井液与物理不相容的流体分离。例如，在初次注水泥操作中，可以将隔离液置于井筒中以将水泥组合物与钻井液分离。还可以在钻井更换期间将隔离液置于不同钻井液之间或置于钻井液与盐水完井液之间。隔离液通常不会固结，因为隔离液通常不会产生显著的凝胶或抗压强度。
隔离液可以具有用于改善其有效性的某些特性。例如，所述隔离液可以与移位的流体和水泥组合物相容。在井底温度和压力下也可以存在这种相容性。在一些情况下，可以使用隔离液从井筒中使油基钻井液(通常称为“油基泥浆”)移位。油基钻井液通常是包含水性内相和油性外相的反相乳液。然而，当在井筒中与油基钻井液发生接触和混合时，某些隔离液可以表现出负相互作用。这种负相互作用可以被成为“不相容”并且可以观察到粘度比隔离液或油基钻井液的粘度显著增加。
附图说明
这些附图展示了本公开的实施例中的一些实施例的某些方面，并且不应用于限制或限定本公开。
图1是用于制备隔离液并且将隔离液递送到井筒的示例系统的示意图。
图2是其中在水泥组合物与钻井液之间使用隔离液的实例的示意图。
图3是图2的示出了钻井液的位移的实施例的示意图。
具体实施方式
本公开涉及用于在地下操作中使用的隔离液，并且更具体地，在某些实施例中，涉及包含隔离添加剂，同时基本上不含粘土的隔离液，所述隔离添加剂包括固体冲刷材料和生物聚合物胶。通过使用生物聚合物胶的粘度而不是粘土的粘度，隔离液可以具有与如油基钻井液等移位的流体的改善的相容性。另外，在与井筒中的油基钻井液接触时，隔离液可以表现出改善的抗胶凝性，从而产生改善的油基钻井液的回收和降低的当量循环密度。隔离液还可以包含例如还应当改善隔离液的相容性的固体表面活性剂复合材料。隔离液中使用的固体冲刷材料也可以被认为是低结晶二氧化硅(即，约5wt.％或更少)。通过使用作为低结晶二氧化硅的固体冲刷材料，可以减少个人结晶二氧化硅的暴露，因此减少或潜在地限制吸入二氧化硅颗粒对健康的危害。除了固体冲刷材料、生物聚合物胶和固体表面活性剂外，隔离液还可以进一步包含如期望用于特定应用的消泡剂和增重剂。
实施例可以包含制备包含隔离添加剂和固体表面活性剂复合材料的隔离物干共混物，其中所述隔离添加剂包括固体冲刷材料和生物聚合物胶。所述隔离物干共混物可以进一步包含任选的添加剂，包含消泡剂和增重剂。可以在任何合适的位置处制备所述隔离物干共混物。通过举例，可以在井场处或在如水泥油库等举例井场很远的位置处制备隔离物干共混物。在井场处，隔离物干共混物可以与水组合，并且然后将所得的隔离液泵送到井筒中。在其它实施例中，隔离液组分中的一种或多种组分可以在井场处单独地与水组合以形成隔离液。
隔离液的实施例可以包含隔离添加剂，所述隔离添加剂包含固体冲刷材料，例如以擦洗并促进去除井筒表面上的固体滤饼。在一些实施例中，合适的固体冲刷材料摩氏硬度的可以为约6或更大。在一些实施例中，合适的固体冲刷材料可以具有高角度，使得所述固体冲刷材料具有尖锐和/或锯齿状的拐角。由于具有尖锐和/或锯齿状的拐角，所述固体冲刷材料可以以更高的冲击压力改善擦洗。角度和圆度两者都是可以用于描述颗粒拐角的形状的术语。颗粒的角度越高(例如，角状颗粒)，所述颗粒的圆度就越低。类似地，颗粒的圆度越高，所述颗粒的角度就越低。如本领域的技术人员所了解的，并且在本公开的帮助下，合适的固体冲刷材料的实例可以具有高角度。在一些实施例中，合适的固体冲刷材料的圆度可以为小于约0.6并且球度可以为小于约0.6。圆度通常是指晶粒/颗粒的拐角和边缘的尖锐度，并且所述圆度可以被定义为拐角的平均曲率半径与最大内切圆半径之比。因为测量圆度是相当耗时的，所以估测圆度的常见方法是视觉上将未知圆度的晶粒与已知圆度的晶粒的标准图像进行比较。球度通常测量颗粒接近球形的程度，并且所述球度可以被定义为体积与颗粒体积相同的球体的直径与外接球体的直径之比。颗粒的球度通常通过测量所述颗粒的三个线性尺寸来确定：最长的直径、中径和最短的直径。
另外，固体冲刷材料可以被认为是低结晶二氧化硅，因为所述固体冲刷材料可以含有减少的量的结晶二氧化硅(例如，约5wt.％或更少)。例如，固体冲刷材料可以含有量为约5wt.％或更少、约3wt.％或更少、或者约1wt.％或更少的结晶二氧化硅。在一些实施例中，固体冲刷材料可以不含和/或基本上不含结晶二氧化硅。
合适的固体冲刷材料的实例可以包含，但不限于浮石、珍珠岩、其它火山玻璃、气相二氧化硅和飞灰等。在实施例中，固体冲刷材料的比重可以为约2.5或更小。在一些实施例中，固体冲刷材料可以包含浮石。通常，浮石是可以表现出胶凝特性的火山岩，因为所述浮石可以在熟石灰和水的存在下凝固和硬化。所述浮石该可以是研磨的。通常，所述浮石可以具有如特定应用所期望的任何粒径分布。在某些实施例中，如astm方法所定义的，浮石的平均粒径可以为约1微米到约200微米。所述平均粒径对应与如由英国伍斯特郡(worcestershire,unitedkingdom)的马尔文仪器有限公司(malverninstruments)制造的粒径分析仪等粒径分析仪测量的d50值。在具体实施例中，所述浮石的平均粒径可以为约1微米到约200微米、约5微米到约100微米或约10微米到约25微米。按隔离添加剂的总重量计，固体冲刷材料可以以任何合适的量存在于隔离添加剂中，所述合适的量包含但不限于约50wt.％到约99.9wt.％的量。在具体实施例中，按隔离添加剂的总重量计，固体冲刷材料可以以约90wt.％到约99wt.％或约95wt.％到约98wt.％的量存在。在具体实例中，按隔离添加剂的总重量计，固体冲刷材料可以以约97.6wt.％的量存在于隔离添加剂中。本领域的受益于本公开的普通技术人员应能够为固体冲刷材料选择适当的粒径和浓度。
隔离液的实施例可以包含隔离添加剂，所述隔离添加剂包含生物聚合物胶。合适的生物聚合物胶的实例可以包含但不限于黄原胶、丢特胶(diutangum)、威兰胶(welangum)、硬葡聚糖胶和其组合。按隔离添加剂的总重量计，生物聚合物胶可以以任何合适的量存在于隔离添加剂中，所述合适的量包含但不限于约0.1wt.％到约10wt.％的量。在具体实施例中，按隔离添加剂的总重量计，固体冲刷材料可以以约1wt.％到约5wt.％或约2wt.％到约3wt.％的量存在。在具体实例中，按隔离添加剂的总重量计，生物聚合物胶可以以约97.6wt.％的量存在于隔离添加剂中。本领域的受益于本公开的普通技术人员应能够为生物聚合物选择适当的浓度。
在含有冲刷剂、生物聚合物胶、固体表面活性剂复合材料、消泡剂和/或增重剂的隔离物干共混物中，固体冲刷材料和生物聚合物胶的流变学和量可以如期望进行修改以获得具有期望特性的隔离液。例如，减少隔离物干共混物中的生物聚合物胶的重量百分比应以隔离物干共混物中每单位质量的隔离添加剂给定剪切速率来减少由隔离液产生的剪切应力。在如隔离添加剂中0.1wt.％生物聚合物胶等低量下，可以阻碍在较高密度隔离液中实现所需的流变学。如果隔离添加剂中的生物聚合物胶的重量百分比增加到如10wt.％或更高的提升量，则固体冲刷材料的量可以降低到一定程度使得所述固体冲刷材料在从井筒擦洗泥浆滤饼方面变得无效。在一些实施例中，隔离添加剂的生物聚合物胶与固体冲刷材料的重量比可以为约0.5:99.5到约10:90或约1:99到约5:95或约2:98到约3:97。在一些实施例中，生物聚合物与固体冲刷材料的重量比可以为约2.4生物聚合物胶比约97.6固体冲刷材料。
隔离添加剂可以以任何合适的量包含在隔离物干共混物中。在一些实施例中，按隔离物干共混物的总重量计，包含固体冲刷材料和生物聚合物胶的隔离添加剂可以以约20wt.％到约100wt.％的量存在于隔离物干共混物中。在具体实施例中，按隔离物干共混物的总重量计，隔离物干共混物可以以约20wt.％到大约50wt.％、约60wt.％到约99wt.％、约80wt.％到约99wt.％、或约90wt.％到约100wt.％的量存在。
隔离液的实施例可以包含固体表面活性剂复合材料，所述固体表面活性剂复合材料可以包含表面活性剂和固体载体。任选地，所述固体表面活性剂复合材料可以包含分散剂、消泡剂或其组合。固体表面活性剂复合材料可以具有适用于井应用的各种各样的形状和大小的单独的颗粒。通过举例的方式，固体表面活性剂复合材料的单独的颗粒可以具有良好限定的物理几何形状以及不规则几何形状，包含薄板、碎屑、纤维、薄片、带、棒、条带、球状体、空心珠、环状线圈、小丸、片状物的物理形状或任何其它物理形状。固体表面活性剂复合材料的平均粒径的范围可以为不限于约5微米到约1,500微米，并且可替代地，范围可以为约20微米到约500微米。然而，这些限定范围之外的粒径也可能适于特定应用。
固体表面活性剂复合材料可以以任何合适的量包含在隔离物干共混物中。在一些实施例中，按隔离物干共混物的总重量计，固体表面活性剂复合材料可以以约0.1wt.％到约10wt.％的量包含在隔离物干共混物中。在具体实施例中，按隔离物干共混物的总重量计，隔离物干共混物可以以约1wt.％到约10wt.％、约1wt.％到约5wt.％、或约2wt.％到约5wt.％的量存在。
可以在能够润湿如井筒壁和套管表面等井表面(例如，水湿或油湿)的固体表面活性剂复合材料中包含各种表面活性剂中的任一种。特定表面活性剂可以执行的功能取决于各种因素。这些因素可以包含但不限于对疏水部分和亲水部分和其相对量的选择，以及任何阳离子基团、离子基团、非离子基团、两性基团或两性离子基团的存在。在一些实施例中，水湿表面活性剂和油湿表面活性剂两者均可以包含在固体表面活性剂复合材料中。按固体表面活性剂复合材料的总重量计，湿表面活性剂可以以不限于约5wt.％到约99.9wt.％的量包含在固体表面活性剂复合材料中。通过举例的方式，按固体表面活性剂复合材料的总重量计，湿表面活性剂可以以约5wt.％、约10wt.％、约20wt.％、约30wt.％、约40wt.％、约50wt.％、约60wt.％、约70wt.％、约80wt.％、约90wt.％或约99.9wt.％的量被包含。合适的湿表面活性剂的实例可以包含醇乙氧基化物、醇乙氧基硫酸盐、烷基酚乙氧基化物(例如，壬基酚乙氧基化物)、乙二醇醚和其组合。湿表面活性剂中的某些湿表面活性剂可以用作水溶性盐。例如，湿表面活性剂可以选自碱金属、碱土金属、铵以及醇乙氧基化物、醇乙氧基硫酸盐和烷基酚乙氧基化物的链烷醇铵盐。本领域的受益于本公开的普通技术人员应能够为特定应用选择适当的湿表面活性剂和其浓度。
如先前所述，可以将湿表面活性剂安置在固体载体上。固体载体可以不受限地包含各种固体材料中的任一种，如硅藻土、无定形二氧化硅、淀粉、硅酸钙和其组合。按固体表面活性剂复合材料的总重量计，固体载体可以以不限于约0.1wt.％到约95wt.％的量包含在固体表面活性剂复合材料中。通过举例的方式，按固体表面活性剂复合材料的总重量计，固体载体可以以约0.1wt.％、约10wt.％、约20wt.％、约30wt.％、约40wt.％、约50wt.％、约60wt.％、约70wt.％、约80wt.％、约90wt.％或约95wt.％的量被包含。本领域的受益于本公开的普通技术人员应能够为特定应用选择适当的固体载体和其浓度。
任选地，固体表面活性剂复合材料可以包含分散剂。合适的分散剂可以不受限地包含各种常用水泥分散剂中的任何一种，如磺化分散剂；磺化聚合物分散剂；萘磺酸盐；三聚氰胺磺酸盐；磺化三聚氰胺甲醛缩合物；磺化萘甲醛缩合物；磺酸丙酮甲醛缩合物；乙氧基化聚丙烯酸酯；或其组合。合适的分散剂的一个实例可以包含用约4摩尔到约8摩尔甲醛，并且可替代地，约6摩尔甲醛浓缩的萘磺酸盐。按固体表面活性剂复合材料的总重量计，分散剂活性剂可以以不限于约10wt.％到约90wt.％的量包含在固体表面活性剂复合材料中。通过举例的方式，按固体表面活性剂复合材料的总重量计，分散剂可以以约10wt.％、约20wt.％、约30wt.％、约40wt.％、约50wt.％、约60wt.％、约70wt.％、约80wt.％或约90wt.％的量被包含。本领域的受益于本公开的普通技术人员应能够为特定应用选择适当的分散剂和其浓度。
任选地，所述固体表面活性剂复合材料可以包含消泡剂。所述消泡剂可以包含在除分散剂之外的固体表面活性剂复合材料中或与分散剂分离的固体表面活性剂复合材料中。合适的消泡剂可以包含在井操作中用于防止井处理流体在混合和泵送期间起泡的化合物。合适的消泡剂可以不受限地包含多元醇组合物、如聚二甲基硅氧烷等硅氧烷、炔二醇和其组合。所述消泡剂可以包含在除分散剂之外的固体表面活性剂复合材料中或与分散剂分离的固体表面活性剂复合材料中。按固体表面活性剂复合材料的总重量计，消泡剂可以以不限于约0.1wt.％到约20wt.％的量包含在固体表面活性剂复合材料中。通过举例的方式，按固体表面活性剂复合材料的总重量计，消泡剂可以以约0.1wt.％、约5wt.％、约10wt.％、约15wt.％或约20wt.％的量被包含。本领域的受益于本公开的普通技术人员应能够为特定应用选择适当的消泡剂和其浓度。
固体表面活性剂复合材料可以不受限地包含醇乙氧基化物、包含无定形二氧化硅的固体载体、分散剂和消泡剂。通过举例的方式，固体表面活性剂复合材料可以包含被约4摩尔到约8摩尔的环氧乙烷取代的c8到c12醇、无定形二氧化硅、磺化萘甲醛缩合物和硅氧烷。通过进一步举例的方式，固体表面活性剂复合材料可以包含被6摩尔环氧乙烷取代的异癸醇、无定形二氧化硅、用6摩尔甲醛浓缩的萘磺酸盐和聚二甲基硅氧烷。
固体表面活性剂复合材料可以不受限地包含醇乙氧基化物、固体载体、分散剂和消泡剂。通过举例的方式，固体表面活性剂复合材料可以包含被约10摩尔到约14摩尔的环氧乙烷取代的c12到c14醇、无定形二氧化硅、硅藻土、磺化萘甲醛缩合物和硅氧烷。通过进一步举例的方式，固体表面活性剂复合材料可以包含被12摩尔环氧乙烷取代的异十三醇、无定形二氧化硅、硅藻土、用6摩尔甲醛浓缩的萘磺酸盐和聚二甲基硅氧烷。
可以通过任何合适的技术来制备固体表面活性剂复合材料。通过举例的方式，可以将组分(例如，湿表面活性剂、固体载体、分散剂和/或消泡剂)组合以形成混合物。然后可以如通过喷雾干燥等使此混合物干燥以形成基本上干燥的固体产物。如对本领域的普通技术人员应当显而易见的，还可以使用用于制备固体表面活性剂复合材料的其它合适的技术。
如本领的受益于本公开的技术人员认为适当的，可以在隔离物干共混物中包含各种各样的另外的添加剂。此类添加剂的实例包含但不限于：增重剂(例如，重晶石)和消泡剂。增重剂可以包含在隔离物干共混物中，例如以提供具有期望密度的隔离液。合适的增重剂的实例包含例如比重为2.5或更大的材料，如重晶石、四氧化三锰、氧化铁、碳酸钙或碳酸铁。按隔离物干共混物的总重量计，增重剂可以以任何合适的量包含，所述合适的量包含但不限于约1wt.％到约99wt.％、或约50wt.％到约99wt.％、或约75wt.％到约99wt.％。消泡剂可以包含在隔离物干共混物中，例如，以在混合和指引到井筒中时减少隔离液中的不期望的起泡。合适的消泡剂的实例可以包含但不限于多元醇组合物、如聚二甲基硅氧烷等硅氧烷、炔二醇、乙氧基化醇、丙氧基化醇、脂肪醇乙氧基化物、内烯烃和其组合。按隔离物干共混物的总重量计，消泡剂可以以任何合适的量包含，所述合适的量包含但不限于约0.01wt.％到约10wt.％、约0.05wt.％到约5wt.％、或约0.05wt.％到约1wt.％。本领域的受益于本公开的普通技术人员应能够容易地确定对特定应用和期望结果有用的添加剂的类型和量。当将这些添加剂描述为包含在隔离物干共混物中时，还可以考虑可以将这些添加剂中的一种或多种添加剂直接添加到水中，这可能发生在向水中添加隔离物干共混物之前、期间或之后。
如先前所述，隔离物干共混物可以与水组合以形成隔离液，所述隔离液然后可以被引入到井筒中。隔离液的实施例中使用的水可以包含例如，淡水、盐水(例如，含有溶于其中的一种或多种盐的水)、卤水、海水或其任何组合。通常，水可以来自任何来源，前提是所述水不含有有害影响隔离液中其它化合物的过量的化合物。所述水以足以形成可泵送的隔离液的量被包含。在一些实施例中，按隔离液的总重量计，水可以以范围为约15wt.％到约95wt.％的量包含在隔离液中。在其它实施例中，按隔离液的总重量计，水可以以范围为约25wt.％到约85wt.％或约50wt.％到约75wt.％的量包含在隔离液中。按隔离液的总重量计，隔离物干共混物可以以任何合适的量包含在隔离液中，所述合适的量为约5wt.％到约50wt.％、或约10wt.％到约60wt.％、或约20wt.％到约50wt.％。本领域的受益于本公开的普通技术人员应识别用于针对选定应用而包含的水和隔离物干共混物的适当的量。
另外，隔离液和/或隔离物干共混物可以被视为低结晶二氧化硅，因为隔离液和/或隔离物干共混物可以含有减少量的结晶二氧化硅，不包含任何可以被包含的潜在的增重剂(例如，重晶石)。例如，隔离液和/或隔离物干共混物可以含有约5重量％或更少、约3重量％或更少、或约1重量％或更少的量的结晶二氧化硅。在一些实施例中，隔离液和/或隔离物干共混物可以不含和/或基本上不含结晶二氧化硅。
另外，隔离液和/或隔离物干共混物的实施例可以基本上不含粘土，因为所述隔离液和/或隔离物干共混物可以不含有粘土，或者所述粘土可以存在的程度为所述粘土以不超过2wt.％的量存在。在一些实施例中，隔离液可以不含有粘土，或者所述粘土可以存在的程度为所述粘土以不超过1wt.％、0.5wt.％、0.1wt.％或更少的量存在。隔离液和/或隔离物干共混物通常包含许多不同粘土，包含但不限于蒙脱土粘土、凹凸棒石粘土和海泡石。与利用粘土提供粘度的常规隔离液相比，包括隔离添加剂的隔离液可以使用生物聚合物胶提供粘度。当插入粘土时，薄板堆叠成层，其中离子位于层间。由于粘土使表面活性剂呈片状脱落，并且具有泥浆的离子液体经常不可预测地与离子带电薄板相互作用。这可能会导致胶凝以及缺乏适当的粘性特性。通过从隔离液中减少粘土或甚至可能消除粘土，隔离液可以与被移位的或相邻的流体具有增加的相容性。
如本领域的受益于本公开的普通技术人员所期望的，隔离液通常应具有适于特定应用的密度。在一些实施例中，隔离液的密度的范围可以为每加仑约4磅(“lb/gal”)(480kg/m3)到约24lg/gal(2900kg/m3)。在其它实施例中，隔离液的密度的范围可以为约4lb/gal(480kg/m3)到约17lg/gal(2040kg/m3)。在又其它实施例中，隔离液的密度的范围可以为约8lb/gal(960kg/m3)到约13lg/gal(1600kg/m3)。隔离液的实施例可以起泡或者不起泡，或者可以包含本领域已知的用于降低其密度的其它方式，如轻量级添加剂。本领域的受益于本公开的普通技术人员将识别用于特定应用的适当的密度。
可以根据任何合适的技术制备合适的隔离液。可以不受限地将期望量的水引入到混合器(例如，水泥共混器)中，然后引入隔离物干共混物。如与干共混物组合之前或之后所期望的，可以将另外的液体添加剂和/或干添加剂(如果有的话)添加到水中。这种混合物可以搅拌足够长的时间段以形成可泵送泥浆。通过举例的方式，可以使用泵将这种可泵送泥浆递送到井筒中。如将理解的，隔离液和/或隔离物干共混物可以在井场处制备或者可以在场外制备，并且然后运输到井场。如果在场外制备，则隔离物干共混物和/或隔离液可以使用任何合适的运输方式运输到井场，所述合适的运输方式包含但不限于卡车、轨道车、驳船等。可替代地，可以在井场处调配隔离液和/或隔离物干共混物，例如，在可以通过运输工具(例如，车辆或管道)递送隔离液和/或隔离物干共混物的组分，并且然后在放置到井下之前进行混合。如本领域的受益于本公开的普通技术人员将理解的，可以根据实施例使用用于制备隔离液的其它合适的技术。
(如本文所述的)隔离液可以不受限地用于使第一流体从井筒移位，所述井筒渗透地层。所述方法可以进一步包含将隔离液引入到井筒中，以使第一流体的至少一部分从井筒移位。隔离液可以不受限地使第一流体从井筒环空移位，所述井筒环空如管柱与地层之间或管柱与较大导管之间的环空。被隔离液移位的第一流体的非限制性实例可以包含钻井液。通过举例的方式，可以使用隔离液使钻井液从井筒移位。除了使钻井液从井筒移位外，隔离液还可以从井筒壁和/或管柱中去除钻井液。所述方法中的另外的步骤可以包含但不限于将管柱引入到井筒中，将水泥组合物引入到隔离液中，其中隔离液将水泥组合物与第一流体分离。
如本文所述，隔离液可以防止水泥组合物接触如钻井液等第一流体。隔离液还可以在水泥组合物之前从井筒中去除钻井液、脱水/胶凝钻井液和/或滤饼固体。从井筒中去除这些组合物可以增强水泥组合物与井筒表面的接合。
移位的钻井液可以包含例如任何数量的流体，如固体悬浮液、混合物和乳剂。合适的钻井液的非限制性实例可以包含油基钻井液。合适的油基钻井液的实例包含反相乳液。所述油基钻井液可以不受限地包含油质流体。可以包含在所述油基钻井液中的合适的油质流体的实例包含但不限于α-烯烃、内烯烃、烷烃、芳香族溶剂、环烷烃、液化石油气、煤油、柴油、原油、瓦斯油、燃料油、石蜡油、矿物油、低毒矿物油、烯烃、酯类、酰胺、合成油(例如，聚烯烃)、聚二有机硅氧烷、硅氧烷、有机硅氧烷、醚类、二烷基碳酸盐、烃和其组合。
引入到井筒中的水泥组合物可以包含水硬性水泥和水。可以根据本发明实施例利用各种水硬性水泥，包含但不限于包含钙、铝、硅、氧、铁和/或硫的水硬性水泥，所述水硬性水泥通过与水反应而凝固并硬化。合适的水硬性水泥包含但不限于波特兰水泥(portlandcements)、火山灰水泥、石膏水泥、高氧化铝含量水泥、矿渣水泥、二氧化硅水泥和其组合。在某些实施例中，所述水硬性水泥可以包含波特兰水泥。在一些实施例中，根据美国石油学会(americanpetroleuminstitute),井水泥的材料和测试的api规范(apispecificationformaterialsandtestingforwellcements),《api规范10(apispecification10)》,第五版,1990年7月1日，波特兰水泥可以包含被分类为a类、c类和h类或g类水泥的水泥。另外，在一些实施例中，所述水硬性水泥可以包含被分类为astmi型、ii型或iii型的水泥。
现在将参考图1-3不受限地更加详细地描述在固井中使用本文描述的隔离液的方法。本文描述的隔离液的实施例中的任何实施例可以应用于图1-3的上下文中。图1展示了可以用于制备隔离液并将隔离液递送到井下的示例系统100。应注意的是，虽然图1总体上描绘了陆基作业，但是本领域的技术人员将容易认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，本文描述的原则同样适用于采用浮动或海基平台和钻探设备的海底作业。如图1所展示的，系统100可以包含容器105和泵110。泵110可以定位于容器105的下游并且可以流体联接到与井筒120流体连通的圆筒115。圆筒115可以被配置成循环或以其它方式将隔离液递送到井筒120。圆筒115可以例如包含延伸到井筒120中的一个或多个不同的管道。泵110可以例如是一个或多个高压或低压泵，所述一个或多个高压或低压泵可以不受限地取决于隔离液的粘度和密度。泵110可以不受限地从容器105中抽出隔离液，将隔离液提升到适当的压力，并且然后将隔离液引入到圆筒115中以递送到井下。例如，容器105和泵110可以不受限地安置在一个或多个水泥车上。虽然未展示，但是系统100可以进一步包含循环混合器、间歇式混合器和/或喷射式混合器，这些混合器例如可以用于制备和/或储存隔离液。可能存在的非限制性另外的组件包含但不限于供应料斗、阀门、冷凝器、适配器、接头、仪表、传感器、压缩机、压力控制器、压力传感器、流速控制器、流速传感器、温度传感器等。
图2描绘了由井筒120通过安置在其中的钻井液205渗透的一个或多个地层200。钻井液205可以包含本文公开的示例钻井液以及将对本领域的普通技术人员显而易见的其它合适的钻井液。虽然井筒120示出为总体上竖直延伸到所述一个或多个地层200中，但本文描述的原理也适用于成角度地延伸穿过所述一个或多个地层200的井筒，如水平井筒和倾斜井筒。如所展示的，井筒120包含壁210。表面套管215可以不受限地通过水泥护套220水泥固定到井筒120的壁210上。此处示出为套管225的一个或多个另外的管柱(例如，中间套管、生产套管、衬里等)还可以不受限地安置在井筒120中。如所展示的，在井筒120的套管225与壁210之间形成井筒环空230(和/或如表面套管215等更大的导管)。虽然未示出，但是可以将一个或多个扶正器附接到套管225，以例如在水泥作业之前和期间在井筒120中扶正套管225。
如所展示的，可以将水泥组合物235引入到井筒120中。例如，可以将水泥组合物235向下泵送到套管225的内部。可以使用泵(例如图1中的泵110)将水泥组合物235递送到井筒120中。可能期望的是，在井筒120中循环水泥组合物235，直到进入井筒环空230中。水泥组合物235可以包含本文公开的示例水泥组合物以及将对本领域的普通技术人员显而易见的其它合适的水泥组合物。虽然没有说明，但还可以利用其它技术来引入水泥组合物235。通过举例的方式，可以使用反相循环技术，所述反相循环技术包含通过井筒环空230而不是通过套管225将水泥组合物235引入到井筒120中。
隔离液240可以不受限地用于将钻井液205与水泥组合物235分离。参考图1的对制备隔离液的先前描述可以用于将隔离液240递送到井筒120中。此外，还可以使用泵(例如，图1中的泵110)将隔离液240递送到井筒120中。隔离液240可以与水泥组合物235一起使用，以使钻井液205从井筒120移位以及为水泥组合物235制备井筒120。通过举例的方式，尤其是，隔离液240可以用于在水泥组合物235之前从井筒120中去除钻井液205、脱水/胶凝的钻井液205和/或滤饼固体。虽然未示出，但是可以使用一个或多个塞子或其它合适的装置将钻井液205与隔离液240物理分离和/或将隔离液240与水泥组合物235物理分离。
现在参考图3，钻井液205已经从井筒环空230移位。如所展示的，可以允许隔离液240和水泥组合物235向下流动到套管225的内部穿过套管225的底部(例如，套管靴300)，并且向上围绕套管225进入井筒环空230，因此使钻井液205移位。移位的钻井液205的至少一部分可以通过流向线125离开井筒环空230并且例如沉积在一个或多个保留坑130(例如，泥浆坑)中，如图1所示。返回到图3，水泥组合物235可以继续循环，直到到达井筒环空230中的期望位置。隔离液240(或其一部分)和/或水泥组合物235可能会遗留在井筒环空230中。如所展示的，隔离液240可以安置在井筒环空230中，在水泥组合物235的上方或顶部上。水泥组合物235可以在井筒环空230中凝固，以形成可以在井筒120中支撑并定位套管225的由硬化的、基本上不渗透材料构成的环状护套(即水泥护套)。
因此，本公开描述了包含隔离添加剂，同时基本上不含粘土的隔离液，所述隔离添加剂包括固体冲刷材料和生物聚合物胶。所述系统和方法可以进一步以为特征以下陈述中的一个或多个陈述：
陈述1.一种示例方法可以包含隔离液，所述隔离液包括水和隔离添加剂。所述隔离添加剂可以包含固体冲刷材料和生物聚合物胶，其中所述固体冲刷材料包含量为约5wt.％或更少的结晶二氧化硅，并且其中所述隔离液基本上不含粘土。所述示例方法可以进一步包含并且将隔离液引入到井筒中，以使井筒中的第一流体的至少一部分移位。
陈述2.根据陈述1所述的方法，其进一步包含至少将隔离物干共混物和水组合以形成所述隔离液，其中所述隔离物干共混物包含所述固体冲刷材料和生物聚合物。
陈述3.根据陈述1或2所述的方法，其中所述固体冲刷材料的比重小于2.5，并且其中所述隔离液不含结晶二氧化硅或者包含量为约1wt.％或更少的结晶二氧化硅，不包含比重大于2.5的任何组分。
陈述4.根据任何前述陈述所述的方法，其中所述固体冲刷材料的摩氏硬度为约6或更大，其中所述固体冲刷材料的圆度为约0.6或更小，并且其中所述固体冲刷材料的球度为约6或更小。
陈述5.根据任何前述陈述所述的方法，其中所述固体冲刷材料包含选自由以下组成的组的至少一种材料：浮石、珍珠岩、其它火山玻璃、气相二氧化硅、飞灰和其组合，并且其中所述生物聚合物胶包含选自由以下组成的组的至少一种胶：黄原胶、丢特胶、威兰胶、硬葡聚糖胶和其组合。
陈述6.根据任何前述陈述所述的方法，其中所述固体冲刷材料包含浮石，并且其中所述生物聚合物胶包含丢特胶。
陈述7.根据任何前述陈述所述的方法，其中所述隔离添加剂中的所述生物聚合物胶与所述固体冲刷材料的重量比为约10:90到约1:99。
陈述8.根据任何前述陈述所述的方法，其中所述隔离添加剂中的所述生物聚合物胶与所述固体冲刷材料的重量比为约3:97到约2:98。
陈述9.根据任何前述陈述所述的方法，其中所述隔离液进一步包含固体表面活性剂复合材料。
陈述10.根据陈述9所述的方法，其中所述固体表面活性剂复合材料的平均粒径为约5微米到约1,500微米，并且其中所述固体表面活性剂复合材料包含固体载体上的湿表面活性剂。
陈述11.根据任何前述陈述所述的方法，其中所述隔离液进一步包含选自由消泡剂、增重剂和其组合组成的组的至少一种添加剂。
陈述12.根据任何前述陈述所述的方法，其中所述第一流体包含油基钻井液。
陈述13.根据任何前述陈述所述的方法，其进一步包含将水泥组合物引入到所述隔离液后面的所述井筒中。
陈述14.另一实例可以包含用于使井筒流体移位的方法。所述方法可以包含提供隔离物干共混物，所述隔离物干共混物包含隔离添加剂、固体表面活性剂复合材料以及比重大于2.5的增重剂，其中所述隔离添加剂包含丢特胶与浮石的重量比为约2:98到约3:97的浮石和丢特胶，并且其中所述固体表面活性剂复合材料包含固体载体上的表面活性剂。所述方法可以包含至少将所述隔离物干共混物与水组合以形成隔离液，其中所述隔离液基本上不含粘土，所述粘土包括蒙脱土粘土、凹凸棒石粘土和海泡石粘土。所述方法可以包含将所述隔离液引入到井筒中以使所述井筒中的油基钻井液的至少一部分移位。
陈述15.根据陈述14所述的方法，其进一步包含将水泥组合物引入到所述隔离液后面的所述井筒中。
陈述16.一种用于使井筒流体移位的示例隔离液可以包含水和隔离添加剂。所述隔离添加剂可以包含固体冲刷材料和生物聚合物胶，其中所述固体冲刷材料包含量为约2.5wt.％或更少的结晶二氧化硅，并且其中所述隔离液基本上不含粘土。
陈述17.根据陈述16所述的隔离液，其中所述固体冲刷材料的比重小于2.5，并且其中所述隔离液不含结晶二氧化硅或者包含量为约1wt.％或更少的结晶二氧化硅，不包含比重大于2.5的任何组分。
陈述18.根据陈述16或17所述的隔离液，其中所述固体冲刷材料的摩氏硬度为约6或更大，其中所述固体冲刷材料的圆度为约0.6或更小，并且其中所述固体冲刷材料的球度为约6或更小。
陈述19.根据陈述16到18中任一项所述的隔离液，其中所述固体冲刷材料包含浮石，并且其中所述生物聚合物胶包含丢特胶。
陈述20.根据陈述16到19中任一项所述的隔离液，其中所述隔离液进一步包含固体表面活性剂复合材料，其中所述固体表面活性剂复合材料包含固体载体上的湿表面活性剂。
为了便于更好地理解本公开，给出一些实施例的某些方面的以下实例。以下实例决不应理解为限制或限定本公开的范围。在以下实例中，浓度是以全部组合物的重量百分比给定的。
实例1
制备样品隔离液(隔离物1)，并评估与第一油基泥浆(obm1)的流体相容性。隔离物1具有10.5lbm/gal(1260kg/m3)的密度和表1中提供的组合物。隔离物1中包含的固体表面活性剂复合材料1是安置在无定形二氧化硅载体上的水湿表面活性剂(c6-c10醇乙氧基硫酸铵盐)。固体表面活性剂复合材料2是安置在无定形二氧化硅载体上的油湿表面活性剂(乙氧基化壬基酚共混物)。obm1是柴油基反相乳液钻井泥浆。
评估隔离物1在80°f(27℃)和180°f(82℃)下与obm1的流体相容性。在测定之前，对隔离物1和obm1在测试温度下调节持续30分钟。制备apirp10b2(2013)中规定的比率，并且使用具备r1-b1-f1配置的ofite900自动化粘度计对隔离物1、obm1和其混合物进行流变学测定。来自粘度计的流体仪表读数以旋转速度的形式在表2和表3中示出。主要关注每分钟60转(rpm)和100rpm的旋转速度，因为所述旋转速度最接近在初次注水泥期间通常经历的剪切速率。在60rpm和100rpm下，没有混合物经历有害胶凝或者仪表读数比隔离物1的仪表读数大10％，这表明隔离物1和obm1的良好的流体流变学相容性。
表1：隔离物1组合物
表2：隔离物1和obm1在80°f下的流变学相容性。
表3：隔离物1和obm1在180°f下的流变学相容性。
实例2
—制备第二样品隔离液(隔离物2)，并评估与第二油基泥浆(obm2)的流体相容性。隔离物2具有11.5lbm/gal(1380kg/m3)的密度和表4中提供的组合物。评估隔离物2在80°f(27℃)和180°f(82℃)下与obm2的流体相容性。obm2是柴油基反相乳液钻井泥浆。在测量之前，对隔离物2和obm2在测试温度下调节持续30分钟。制备apirp10b2(2013)中规定的比率，并且使用具备r1-b1-f1配置的ofite900自动化粘度计对隔离物2、obm2和其混合物进行流变学测定。来自粘度计的流体仪表读数以旋转速度的形式在表5和表6中示出。主要关注60rpm和100rpm的旋转速度，因为所述旋转速度最接近在初次注水泥期间通常经历的剪切速率。在60rpm和100rpm下，没有混合物经历有害胶凝或者仪表读数比隔离物2的仪表读数大10％，这表明隔离物2和obm2的良好的流体流变学相容性。
表4：隔离物2组合物
表5：隔离物2和obm2在80°f下的流变学相容性。
表6：隔离物2和obm2在180°f下的流变学相容性。
实例3
制备第三样品隔离液(隔离物3)，并评估与第三油基泥浆(obm3)的流体相容性。隔离物3具有11.5lbm/gal(1380kg/m3)的密度和表7中提供的组合物。评估隔离物3在80°f(27℃)和180°f(82℃)下与obm3的流体相容性。obm3是馏出物基反相乳液钻井泥浆。在测量之前，对隔离物3和obm3在测试温度下调节持续30分钟。制备apirp10b2(2013)中规定的比率，并且使用具备r1-b1-f1配置的ofite900自动化粘度计对隔离物3、obm3和其混合物进行流变学测定。来自粘度计的流体仪表读数以旋转速度的形式在表8和表9中示出。主要关注60rpm和100rpm的旋转速度，因为所述旋转速度最接近在初次注水泥期间通常经历的剪切速率。在60rpm和100rpm下，没有混合物经历有害胶凝或者仪表读数比隔离物3的仪表读数大10％，这表明隔离物3和obm3的良好的流体流变学相容性。
表7：隔离物3组合物
表8：隔离物3和obm3在80°f下的流变学相容性。
表9：隔离物3和obm3在180°f下的流变学相容性。
实例4
制备第四样品隔离液(隔离物4)，并评估与具有表11中提供的组合物的水泥浆(cmt)的流体相容性。隔离物4具有11.5lbm/gal(1380kg/m3)的密度和表10中提供的组合物。评估隔离物4在80°f(27℃)和180°f(82℃)下与cmt的流体相容性。在测量之前，对隔离物4和cmt在测试温度下调节持续30分钟。制备apirp10b2(2013)中规定的比率，并且使用具备r1-b1-f1配置的ofite900自动化粘度计对隔离物4、cmt和其混合物进行流变学测定。来自粘度计的流体仪表读数以旋转速度的形式在表12和表13中示出。主要关注60rpm和100rpm的旋转速度，因为所述旋转速度最接近在初次注水泥期间通常经历的剪切速率。在60rpm和100rpm下，没有混合物经历有害胶凝或者仪表读数比cmt的仪表读数大10％，这表明隔离物4和cmt的良好的流体流变学相容性。
表10：隔离物4组合物
表11：cmt组合物
表12：隔离物4和cmt在80°f下的流变学相容性。
表13：隔离物4和cmt在180°f下的流变学相容性。
应当理解，在“包括”、“含有”、或“包含”各种组分或步骤方面描述所述组合物和方法，所述组合物和方法还可以“基本上由所述各种组分和步骤组成”或“由所述各种组分和步骤组成”。此外，如权利要求中使用的不定冠词“一个/一种(a/an)”在本文中限定为意指其引入的要素中的一个或多于一个要素。
为简洁起见，本文中仅明确公开了某些范围。然而，从任何下限开始的范围可以与任何上限结合，以列举没有明确列举的范围，以及从任何下限开始的范围可以与任何其它下限结合，以列举没有明确列举的范围，以同样的方式，从任何上限开始的范围可以与任何其它上限结合，以列举没有明确列举的范围。另外，每当公开具有下限和上限的数值范围时，具体公开了落入所述范围内的任何数字和任何所包含的范围。具体地，即使没有明确列举，本文所公开的每个值范围(形式为“约a到约b”或等效地“大约a到b”或等效地“大约a-b”)也应当被理解为阐述在更广泛的值范围内涵盖的每个数字和范围。因此，每个点或单独的值可以充当与任何其它点或单独的值结合的其自身的下限或上限或任何其它下限或上限，以便列举没有明确列举的范围。
因此，本公开非常适用于实现所提到的目的和优点以及其内在的目的和优点。上文所公开的特定实施例仅是说明性的，因为本公开可以以受益于本文中的教导的本领域的技术人员显而易见的不同但等同的方式进行修改和实践。尽管讨论了单独的实施例，但是本公开涵盖所有那些实施例的所有组合。此外，除了在下文的权利要求中所述的限制之外，并不旨在对本文所示的构造或设计的细节进行限制。而且，除非专利权人另有明确且清楚地规定，否则权利要求中的术语具有其简单普通的含义。因此，显而易见的是，可以改变或修改上文所公开的特定说明性实施例，并且所有此类修改均被视为处于本公开的范围和精神内。如果本说明书以及可以通过引用并入本文的一个或多个专利或其它文件中的词语或术语的使用存在任何冲突，则应采用与本说明书一致的定义。
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