用于井孔加固的土工合成复合物 【技术领域】
本发明涉及井孔衬里处理技术。更具体地，其涉及用于现场形成加固和增强用的土工合成复合物的化学制剂。仍更具体地，其涉及用于现场形成土工合成复合物的化学制剂，所述复合物可溶于一种或多种不含水钻井液或逆乳液钻井液、或者由柴油和矿物油制备的钻井液以及任何所述钻井液与C7-C20烯烃、酯和石蜡油的混合物。另外，可以简单地通过改变交联单体和/或溶剂的浓度而改变该制剂的性能。
背景技术
穿入土地以用于提取矿质沉积物如油和天然气的井孔穿过了许多并且变化的地质层。这些地质层具有变化的化学组成、渗透性、孔隙度、孔隙流体、内(孔)压力和材料性能。明显影响建井操作的重要材料性能包括：抗压强度、拉伸强度、断裂初始压力、断裂扩展压力、孔隙度、杨氏(弹性)模量、泊松比和体积模量。
地层压力、地层材料性能和地层流体类型的广泛差异通常需要对某些地质层进行隔离和处理。对于处理松软地层、提高井孔附近的断裂初始压力、加固软弱带、处理漏失、降低地层渗透性、密封流动区、隔离高/低压区、切断不希望的水或气体供给、解决由地层塌陷造成的管道损害以及随后对管道的损害、或用于永久或暂时关闭的井的封堵塞、或者所谓的“出油”塞以由从前的井所剩余的上端形成钻探新井的位置，可能需要隔离和处理。同样，在钻探多分支井中，通常需要增强和密封周围地层的过渡带。这些过渡带经受了大的机械应力。另外，在已经钻探的井中可能有松软地层，它们明显偏离垂直位置或者其中井的部分水平。
松软地层可以导致例如一个地层的断裂初始压力可能低于另一个地层的内孔压力。通过穿透一个地层而在井孔中产生的增加的压力可以造成地层较低的断裂强度。类似地，在钻探期间包括地层孔隙压力所需的井孔中的流体压力梯度可能超过暴露在井孔中的另一更松软地层的断裂压力。
可以利用钢套或者利用水泥或本领域公知的其它处理来尝试对具体的地层进行隔离和强化。在将钢套粘合在井孔中以隔离具有明显不同性能的地质层的情况下，这些套管柱的每一个都是昂贵的并且当井孔被加深时导致在随后的区域中井孔的直径减小。因此，希望最小化到达所希望深度时所需的套管柱个数。
在本领域中公知的是使用水泥来内衬井孔，然而水泥的缺点在于固化步骤可能需要高达24小时，这是一个不成比例的长的等待时间，尤其是当生产场所是非常昂贵的海上操作的时候。水泥的另一个缺点是由于其基于颗粒的结构，该材料在地层中具有相对差的渗透能力，这可能导致降低的密封效果。
在使用树脂基的水泥粘合材料用于地热井孔的文献中有一些参考资料。在“New，Novel Well-Cementing Polymer Concrete Composite”，American Concrete Institute(ACI)，Special Publication 69：“聚合物混凝土的应用”，1981，69-5部分，73-92页，Zelding，A.N.等中公开了一种基于树脂以及引发剂和抑制剂的体系，其中树脂的完全固化取决于水的存在。树脂的主要组分是有机硅氧烷。
WO94/12445公开了一种水泥和水淤浆的替代材料，其被开发用于完成静态背景温度为120-200℃(248-392℉)的深的热油井的初级和次级水泥粘合。粘合剂基于邻苯二甲酸二烯丙酯树脂，通过加入温度敏感的过氧化物引发剂和合适的抑制剂来控制凝固/固化时间。
在本领域中公知多种密封剂被用于内衬或加固井孔。在使用密封剂的情况下，对于每一个井而言必须选择可与使用的钻井/完井液相容的树脂或单体。环氧树脂提供了最好的抗压强度、拉伸强度和粘合性。然而，环氧树脂和/或它们的固化剂具有差的与烯烃、酯和石蜡烃流体的相容性以及差的性能。
WO97/15746公开了一种用于密封油井中不同类型区域的组合物，该组合物包括单体、引发剂、抑制剂和任选的填料及其它添加剂。
US4,556,109公开了一种基于按冷凝机理而非自由基聚合机理固化的体系。
可以获得可溶于烯烃、酯和石蜡烃流体的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯树脂/单体。然而，这些单体和树脂不能单独提供用于土工合成复合物衬里所需类型的材料性能。它们通常具有差的拉伸强度、差的断裂韧度和低的抗压强度。含有预聚物的丙烯酸酯单体混合物具有改进的拉伸强度、抗压强度和断裂韧度。然而，以这些混合物使用的预聚物通常不溶于前述烃流体。
在本领域中明显需要可以现场提供土工合成复合物的化学制剂，所述复合物完全可溶于不含水钻井液、逆乳液钻井液、用柴油和矿物油制备的钻井液及其组合以及任何这些物质与烯烃、酯和石蜡油的混合物。还需要提供优良的径向渗透性并且更快凝固的现场土工合成复合物。
如果可以获得用于现场形成复合物的制剂，所述复合物含有一些组分的混合物，可以通过简单地改变交联单体和/或溶剂的类型和浓度以及通过改变每种组分的量而根据地层中遇到的性能和条件提供最佳材料性能，则这将在本领域中构成明显进步。如果该制剂显示出与不含水钻井液、逆乳液钻井液、或者用柴油和矿物油制备的钻井液以及任何所述钻井液与一种或多种酯、烯烃和石蜡油或其组合的任何混合物的任意组合的改进的相容性，则这将是更有利的。
【发明内容】
本发明是一种可用于现场形成土工合成复合物的组合物，所述组合物包括：包含至少一个碳-碳双键、优选选自C9-C11叔羧酸乙烯酯和长链脂肪酸乙烯酯或其混合物的活性酯或该酯的混合物，和可溶于该活性乙烯酯的包含至少一个碳-碳双键的不饱和热塑性弹性体，以及二-或三官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体。该制剂还可以包含不含水钻井液。
该活性酯可溶于包含C7-C20烯烃、酯、石蜡油及其混合物的不含水钻井液和逆乳液钻井液，并且还可溶于柴油和矿物油及其与C7-C20烯烃、酯和石蜡油的混合物。该组合物还可以包含选自以下物质的引发和控制聚合时间的添加剂：引发聚合的产生自由基的添加剂；和延迟聚合开始直到注入地层的完井结束的反应阻滞剂或聚合抑制剂。该组合物还可以包含选自一种或多种以下物质的其它添加剂：a)偶联剂；b)悬浮剂；c)染料；d)增重剂；e)堵漏材料；和f)本领域公知的其它添加剂；或其任意组合。改变该制剂，包括每一组分的量和其中可应用的热塑性弹性体的化学组成和材料性能，以提供通过化学处理现场形成的土工复合物所需的材料性能。
【附图说明】
图1是本发明中用于混合和泵送化学处理制剂的在线装置示意图。
图2是表示组分线路的可供选择位置的示意图。
【具体实施方式】
在掺入官能化的饱和热塑性橡胶的情况下，官能团可以是羟基、羧基或马来酸。掺入到饱和热塑性弹性体的分子组成中的马来酸/马来酸酐官能团提供了交联位点，以改变固化制剂的材料性能。饱和热塑性弹性体或其混合物的合适量约为1-15wt％。
如上所述，可以任选将带或不带侧链官能团的饱和热塑性弹性体加入到包含不饱和热塑性弹性体的组合中。因此，使用不饱和热塑性弹性体和饱和热塑性弹性体的混合物，例如将Kraton D系列和KratonG系列混合，处于本发明的范围内。此外，将不饱和热塑性弹性体与官能化弹性体混合，例如将Kraton D系列和Kraton FG系列混合，以及使用饱和、不饱和及官能化的热塑性弹性体或各自的Kraton系列产品的混合物，也在本发明范围内。用于本发明的优选的饱和热塑性弹性体选自放射状或星形的饱和热塑性聚合物。
可以使用溶剂以将所选的配方的混合物稀释、提高地层表面的润湿性和提高对水污染的耐受性。该溶剂应该与水和烃混溶，并且可以选自本领域技术人员明显已知的任何适宜类型。合适的溶剂包括但不限于：低分子量无水醇，例如甲醇、乙醇、丙醇；醚和多醚，例如四氢呋喃、二噁烷、乙二醇单烷基醚、聚乙二醇单烷基醚或乙二醇醚酯；醚醇，例如2-丁氧基乙醇；或其混合物。优选的溶剂包括乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚乙酸酯和有效溶解热塑性弹性体的其它溶剂或其混合物。合适的溶剂浓度可以为0-50wt％，更优选1-35wt％，最优选5-25wt％。
催化剂或引发剂可用于本发明的应用中。使用催化剂和引发剂是本领域公知的，并且本发明并不打算限于任何特定类型。合适的自由基引发催化剂或催化剂体系可以包括但不限于例如偶氮化合物、烷基或酰基过氧化物或氢过氧化物、酮过氧化物、过氧酯、过碳酸盐和过氧酮缩醇或其混合物。这些化合物就活化温度和半衰期或者换句话说是它们的反应开始和变得过度时的温度而变化。合适的烷基过氧化物、二烷基过氧化物、氢过氧化物、酰基过氧化物、过氧酯和过氧酮缩醇的例子包括但不限于过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二乙酰、二叔丁基过氧化物、过氧化异丙苯、过氧化二异丙苯、二月桂基过氧化物、叔丁基氢过氧化物、过氧化甲酮、过氧化乙酰丙酮、过氧化甲乙酮、二丁基过氧化氢环己烷、二(2，4-二氯苯甲酰)过氧化物、二异丁基过氧化物、过苯甲酸叔丁酯和过乙酸叔丁酯或其混合物。基于可聚合单体的重量，这些催化剂可以约0.001-20wt％的总量使用。
可以在升高的温度下使用阻滞催化剂以延迟聚合反应。阻滞催化剂是芳族磺酸的胺盐。例子包括二壬基萘二磺酸、二壬基萘磺酸、十二烷基苯磺酸和对-甲苯磺酸的胺盐及其混合物。这些阻滞催化剂直到借助于温度转变成它们的酸形式才会变成有效的催化剂。例如，对-甲苯磺酸在室温下可以固化树脂。在低于65-90℃，对-甲苯磺酸的胺盐将不会固化树脂。
同样可能需要抑制剂，并且本发明并不打算限于任何具体的抑制剂。本领域技术人员应知道合适的抑制剂。用于自由基聚合反应的合适抑制剂的例子包括，例如苯甲酰醌、对苯醌、叔丁基儿茶酚等及其混合物，这些物质在升高的温度下有效。一些抑制剂在升高的温度下并不足够有效。另一些抑制剂的例子包括氢醌，例如甲基氢醌和甲基乙基氢醌。多元醇、多羟基醚、醇和碱是用于酸催化的缩合反应的抑制剂。抑制剂的量与所述活性可聚合预聚物和单体组分相适应，包括所希望的使用寿命和固化时间。通常，抑制剂以约0.02-2重量份的量存在。优选量导致适当的放热过程和短的固化时间。
优选使用催化剂，但抑制剂并不总是必需的。当井中的温度升高，比如说高于150℃时，反应可能进行得太快。在该点加入抑制剂起到自由基清除剂的作用，并且阻止聚合反应进行得太快。最终抑制剂可以被耗尽，并且自由基或酸基团然后引发聚合，其随后自我持续。在一些高温井中，抑制剂可能仅有限地降低沸点，并且抑制剂具有有限的效果，并可能对土工合成复合物的分子量有负面影响，因为该分子量低于最希望的。
可以将其它添加剂掺入到该制剂中，这些添加剂包括但不限于偶联剂、悬浮剂、染料、增重剂和堵漏材料。
许多偶联剂是本领域公知的，并且本发明并不打算限于具体的试剂。在一些实施方案中，偶联剂可以包括硅烷偶联剂。合适的硅烷偶联剂可以选自：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、δ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、δ-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、δ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、δ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-δ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-δ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-δ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、和N-β-(氨乙基)-δ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷及其混合物。同样合适的是双官能的含硫有机硅烷，例如可从DeGussa AG获得的双-(3-三乙氧基-甲硅烷基丙基)四硫化物、双-(3-三甲氧基-甲硅烷基丙基)四硫化物和双-(3-三甲氧基-甲硅烷基丙基)四硫化物接枝的二氧化硅。合适的偶联剂浓度为0-10wt％。
可以将本领域公知的悬浮剂加入到该制剂中以支承固体。本发明并不打算限于任何具体的试剂，然而合适的悬浮剂包括，例如亲有机物质的粘土、胺处理的粘土、油溶性聚合物、季铵化合物、聚酰胺树脂、聚羧酸和皂。
该制剂还可以含有以本领域技术人员公知的以典型量使用的其它常用的处理液组分，例如流体损耗控制添加剂、染料、必要时的抗发泡剂等。当然，如果这将不利地影响处理液的基本所需性能，则应该避免加入这些其它添加剂。
可以将增重剂或密度材料加入该制剂。合适的材料包括，例如方铅矿、赤铁矿、磁铁矿、氧化铁、钛铁矿、重晶石、菱铁矿、天青石、白云石、方解石、氧化锰、氧化镁、氧化锌、氧化锆、尖晶石等。若有的话，所加入的这些材料的量取决于所希望的化学处理组合物的密度。一般而言，加入增重材料以得到高达约9磅/加仑的钻井液密度。优选将增重材料加入树脂混合物至多5磅/桶，最优选至多500磅/桶。
还可以将堵漏材料掺入到该制剂中。这些材料通常被归类为纤维、薄片、颗粒和混合物。具体的例子包括但不限于粉状云母、云母薄片、硅渣、硅藻土、水合硼酸盐、分级砂、硅藻土、硬沥青、底煤、木炭、玻璃纸薄片或带、纤维素纤维、膨胀珍珠岩、碎纸或纸浆等、被研磨成不同尺寸的胡桃或其它坚果壳、棉籽壳或棉籽圆荚、甘蔗纤维或甘蔗渣、亚麻、麻茎、粉碎的大麻、粉碎的冷杉皮、粉碎的红木树皮和纤维以及葡萄提取残余物、结晶二氧化硅、无定形二氧化硅、粘土、碳酸钙和重晶石。以与共聚物和/或离聚物组合使用的附加固体试剂的合适量对于本领域技术人员是明显的。
改变该制剂，包括活性单体的选择、包括每一组分的量以及热塑性弹性体的化学组成和材料性能，以提供所需的现场形成的水工合成复合物的材料性能。
用于利用本发明制剂的方法和装置更详细地描述于共同待审US序列号60/576645(代理人号D#TH2459)中，其在此引入作为参考。一些实施方案的主要目的包括：减少形成特定深度的井孔所需的套管柱的数目，消除以所需间隔利用水泥粘合到土地中的钢套管分隔性能明显不同的地质层所必需的井孔直径减小，并且理想的是在达到所需深度之后形成用单根套管或不超过两根套管柱内衬的单一直径或‘单孔’井孔。共同待审US序列号60/576430(代理人号D#TH2461)也涉及了该情形并在此引入作为参考。
在使用本发明制剂的方法中的第一个步骤是确定或估计所暴露地质层的材料性能。评定某些性能以选择合适的处理。这些性能包括，例如断裂初始压力、拉伸强度、杨氏模量和泊松比、温度、孔隙度以及渗透率。获得该数据的方法是本领域技术人员所公知的，并且本发明并不打算限于进行试验以测量这些性能的任何特定方法。
一旦确定了地层的性能，则可以获得数据并进行分析以确定暴露地质层的材料性能的所需变化，这对于消除设置附加套管柱的必要性而言是希望的。在给定所希望变化下，可以选择合适的处理化学制剂，可以确定化学处理剂距离井孔所需的最小径向渗透距离，并且可以确定化学处理剂的体积。
该处理方法形成了从井孔径向延伸的圆筒形土工合成复合物壳。该土工合成复合物的弹性模量、拉伸强度、抗压强度、断裂强度、断裂韧度和渗透率不同于周围地层。与未处理的地层相比，这些性能使得地层的化学处理区域在井孔中承受更高的应力(压力)而不会断裂。该化学处理区域的断裂压力高于未处理的地层。该化学处理区域的渗透率通常低于未处理的地层。
增加的断裂压力可以是土工合成复合物的材料性能和处理厚度的函数。可以通过在力学、特别是岩石力学领域中公知的计算地层断裂强度的方程式来估算断裂初始压力的变化。在断裂初始压力的变化中，土工合成复合物的不可渗透性是重要的。地层不可渗透的处理部分作为弹性层，该弹性层将施加于井孔上的压力重新分配到周围地层，在井孔出现断裂或损坏之前允许施加更高应力(压力)。对于通过地层处理而形成的不可渗透的土工合成复合物层而言，可能有三种损坏模式：(a)土工合成复合物断裂，(b)在土工合成复合物的厚度之上未处理的地层断裂，或(c)土工合成复合物的塑性失效。伴随着一些损坏模式，该层的不渗透性非常重要，该层的厚度则不重要，除了获得完全的不渗透性所需的厚度之外。在其它的损坏模式中，该层的厚度非常重要。地质力学领域的技术人员将能够使用材料强度原理以计算最可能的损坏模式和所需的层厚度而获得断裂初始压力的具体增加。
由离井孔的径向渗透距离、间隔长度、井孔直径和地层孔隙度来确定处理的体积。计算该圆筒外壳的体积并将其乘以地层的孔隙度以估算用化学处理剂填充的孔隙空间的体积。可以加入过量体积以弥补估算误差。在注入之前或期间，必须按所处理的间隔将井孔体积注满化学处理剂。同样将该体积加到地层处理体积及任意的过量量上以得到所需的处理体积。
待处理的地质层的渗透率是重要的。地层必须具有足够的渗透率以使化学处理剂流入孔隙、替换孔隙流体并将地层颗粒更牢固地粘结在一起。希望处理具有1-50,000毫达西基岩渗透率的地层。在恒定的注入压力下，渗透流量通常随着渗透率而增加。在恒定的流量下，注入化学处理剂所需的压力通常随着增加的渗透率而降低。渗透率小于约0.1毫达西的地层难以处理。对于低渗透率地层而言，需要非常低粘度的处理液、高的注入压力和长的处理时间。对低渗透率地层的实际解决方式是使用韧性的高强度材料，这需要离井孔小的径向渗透距离以获得所需的断裂压力增加。
对于化学处理剂的配制而言，进行处理所需的时间量是必需的。聚合反应应该在处理体积注入地层结束后进行。然而在注入结束后，聚合反应不应该进行太久，因为流体可能在井孔内稀释或回流或横流。由将化学处理剂泵送到待处理的地质层附近的井孔中所需的时间、将处理剂注入地层所需的时间、将任何处理工具或管道从处理间隔以及安全限度中收回或取出的时间的总和来估算处理时间。利用化学处理剂体积、工作管柱体积和泵送流量来计算将化学处理剂泵送到待处理地层附近的井孔中所需的时间。可以利用待注入的化学物质的体积和过滤速率来计算将化学处理剂体积注入地层所需的时间。
可以利用具有代表待处理地质层的过滤性能的地层岩心或人造岩心由过滤或流体漏失试验来确定拟稳态过滤速率。该注入化学处理剂的时间必须少于将所利用制剂固化的时间。一般而言，利用待处理体积的制剂注入井孔，然后任选将其加压至所希望的程度以在由过滤速率以及误差和不一致性的限度所预测的速率下将制剂压到地层中。由此在一定间隔下将所需体积的制剂压到待处理的地层中。
化学处理剂可以基于许多考虑因素来选择，重要的一个因素是与井孔流体(即钻井液、完井液、地层流体)的相容性。化学处理剂应该可以与井孔流体相容或混溶，最优选地，化学处理剂应该完全可溶于井孔流体。另外，任何催化剂或引发剂均应该与井孔流体相容。例如，在含有大量酸溶性或酸中和组分的流体中，不应该使用酸催化的化学处理液。另外，所选的化学处理剂应该能够渗透钻井液滤饼或者井孔附近的通常被称为表层的地层损害。
当选择化学处理剂时，考虑的另一些重要因素是化学处理剂的强度和材料性能、化学处理剂的粘度、化学处理剂的引发或催化类型、井孔温度、化学处理剂进入地质层所需的置换时间以及地质层的渗透率、孔隙度和岩性。
在实际中，处理地层(土工合成复合物)的厚度大于获得所希望地层断裂初始压力的增加所需要的最小厚度。这是由于地层的不均匀性和注入过程中的任何变化而致。因此，通过将化学处理剂注入地层以形成从井孔径向延伸0.05-5米、优选0.1-3米、最优选0.25-2米的土工合成复合物，从而处理地质层以将材料性能值提高/增加至所需的水平。化学处理剂类型和渗透深度互相关联，并且应该基于地质层类型、未处理地层的渗透率和孔隙度、天然或诱导的断裂、裂缝、断层或岩穴的存在、以及所需要的化学处理现场形成的土工合成复合物的材料性能确定。在坚固的地层中或者当使用高强度化学处理剂时，可能需要较少的径向渗透。对于松软或未加固地层和/或较低强度化学处理剂而言，可能需要较深的径向渗透。
在利用该制剂的方法中的第一个步骤可以是确定或估计暴露地质层的材料性能。这些性能可以包括：地质层的类型、未处理地层的渗透率和孔隙度，和天然或导致的断裂、裂缝、断层或岩穴的存在。接下来的步骤可以是确定用于在钻井操作可以继续之前不必设置套管柱所需要的暴露地质层的材料性能变化。
就继续钻井和不需设置套管柱所需的材料性能变化而言，可以考虑以下因素来选择所述制剂：与井孔流体(即钻井液、完井液、地层流体)的相容性、化学处理剂的强度和材料性能、化学处理溶液的粘度、化学处理的引发或催化类型、井孔温度、化学处理剂进入地质层所需的置换时间以及地层的渗透率、孔隙度和岩性。
化学处理剂应该至少与井孔流体相容，并且优选完全可溶于井孔流体。催化剂或引发剂也应该与井孔流体相容。另外，化学处理剂应该能够渗透钻井液滤饼或者井孔附近的地层损害。在坚固的地层中或者利用高强度的化学处理剂时，可能需要较少的径向渗透，对于松软或未加固的地层和/或较较低强度的化学处理剂而言，可能需要较深的径向渗透。
通过选择合适的处理制剂并且将所述处理剂注入地层以形成从井孔壁径向延伸0.05-5m、更优选0.1-3m和最优选0.25-2m的土工合成复合物，从而对地层进行处理以将材料性能值提高/增加至所需水平。
可以通过钻井柱(BHA)、如果使用大的LCM(堵漏材料)的话则通过开口处理、通过点式和间歇(spot-and-hesitation)挤压或者通过双头式和间歇(bullhead-and-hesitation)挤压(特别是在严重漏失区域)，从而将本发明的化学处理制剂施用于井孔。优选地，该复合物距离井孔具有0.25-2m的径向渗透性。该单体/树脂制剂在地层的孔隙中固化，并且将地层颗粒粘结在一起形成岩石-塑性复合物。
在处理之后，相对于未处理地质层提高了该土工合成复合物的材料性能。断裂初始压力增大，拉伸强度增加，杨氏模量和泊松比被有利地改变，从而提高了地层延性、断裂韧度和抗压强度，并且渗透率降低。
在处理一个区域之后，可以进行压力测试并且可以重新开始钻井。正如对本领域技术人员明显的那样，在该点利用较高或较低的泥浆重量可能是合适的。
在本发明中，可以在自动化学计量和泵送体系中将组分连续混合。参照图1，1表示从泥浆池引入钻井液的管线，2表示带有与计算机控制器相连的反馈装置12的流量计，3是阀，4是在线混合室，5是高压泵。如果来自于泥浆池的流量降低，则该流量计和反馈装置能够自动调节。各种组分即合适的蜜胺-甲醛、含有至少一个碳-碳双键的活性酯、不饱和热塑性弹性体、二-或三官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体、多元醇、多(羟基)醚等被储存在由9表示的多个组分容器中。示出了四个用于说明，但正如本领域技术人员明显已知的那样，可以为任何数目。通过管线或软管11使含有化学组分的各容器9与在线混合容器4流体连通。在管线或软管与组分容器9相连的点，优选存在阀(未示出)，以使在软管断开的情况下操作者有效拥有单独关闭和未被污染的源。这些软管适宜为本领域公知的自动快速连接软管。在每一管线或软管上设置有泵7和流量计6。另外，每一容器的泵7和流量计6与由8表示的计算机控制器相连。来自每一流量计6的组分进口管在点10流入在线混合容器。如图1中所示，该组分进口管可以在一个点完全进入混合区，或者如图2中所示它们可以在分开的点进入。
在泵送到井中之前，各个组分可以在封闭的在线混合装置4中混合。用于将化学混合物注入井中的泵5可以是钻井/修井设备的一部分。在本发明范围内还有：用于将化学混合物注入井中的泵可以是特殊的高压泵如水泥泵或增注泵，其并不是钻井/修井设备的组成部分。
该方法可以手动进行，但是为了精确地根据化学制剂将全部组分以可变的、使用者所选的比例注入并且组合，则优选为计算机控制和自动化进行。合适的计算机控制类型是本领域技术人员公知的。例如，工艺环路控制系统将是合适的。在线混合器和计算机控制系统是一种改进，因为许多用于井孔的化学处理通常使用了对人类和环境有毒的化学物质。在敞口槽中混合期间，有时会暴露于化学物质。而且，许多混合槽具有处理期间不能排干的‘死区体积’。该过量体积必须与使用后用于清洗被毒性化学混合物污染的槽的流体一起处理。因此，本发明的方法不需要混合槽、不需清洗混合槽，从而减少了处理之后必须处理的废液。该方法提高了安全性，降低了废物处理的环境要求，并且减少了工作人员对有毒化学物质的暴露。极大地减少了HSE问题。该方法可用于化学处理材料与钻井/完井液的混合物或者单独用于化学处理液。
以下实施例将用于解释此处公开的本发明。这些实施例只是作为解释，不应该被理解为以任何方式限制本发明范围。本领域技术人员将意识到，在不偏离所公开的本发明实质的条件下可以进行许多改变。
实施例1-17
实施例1-17给出了各种制剂的制备，并且包括每一组分的类属说明和重量百分比。VeovaTM为可由Resolution Performance Products获得的C9-C11叔羧酸的商品名。为可由 Polymer商购获得的饱和热塑性弹性体的商品名。为可由Solutia，Inc商购获得的蜜胺-甲醛树脂的商品名。为可由Cytec Industries商购获得的蜜胺-甲醛树脂的商品名。这些组合物分别可用于本发明的一些实施方案，并且代表了一定范围的所得固化材料的不同性能。
实施例1组分说明/作用量wt％Veova-10单体新癸酸乙烯酯65三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯三官能的丙烯酸酯单体/交联剂15乙二醇单丁醚互溶剂7.5Kraton D-1122X不饱和的放射状热塑性弹性体10Kraton G-1780M饱和的星形热塑性弹性体2.5总计100
实施例2Veova-10单体新癸酸乙烯酯45甲基丙烯酸月桂酯单官能的丙烯酸酯单体25三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯三官能的丙烯酸酯单体/交联剂15乙二醇单丁醚互溶剂7.5Kraton D-1184不饱和的放射状热塑性弹性体5Kraton G-1780X饱和的星形热塑性弹性体2.5总计100
实施例3Veova-10单体新癸酸乙烯酯45甲基丙烯酸硬脂基酯单官能的丙烯酸酯单体25三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯三官能的丙烯酸酯单体/交联剂15乙二醇单丁醚互溶剂7.5Kraton D-1184不饱和的放射状热塑性弹性体5Kraton G-1780X饱和的星形热塑性弹性体2.5总计100
实施例4Veova-10单体新癸酸乙烯酯80甲基丙烯酸月桂酯单官能的丙烯酸酯单体0三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯三官能的丙烯酸酯单体/交联剂10乙二醇单丁醚互溶剂0Kraton D-1122X不饱和的放射状热塑性弹性体10总计100
实施例5Veova-10单体新癸酸乙烯酯75甲基丙烯酸月桂酯单官能的丙烯酸酯单体0三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯三官能的丙烯酸酯单体/交联剂15乙二醇单丁醚互溶剂0Kraton D-1184不饱和的放射状热塑性弹性体10总计100
实施例6Veova-10单体新癸酸乙烯酯70甲基丙烯酸月桂酯单官能的丙烯酸酯单体0二丙烯酸三丙二醇酯二官能的丙烯酸酯单体/交联剂10乙二醇单丁醚互溶剂10Kraton D-1122X不饱和的放射状热塑性弹性体10总计100
实施例7Veova-10单体新癸酸乙烯酯65甲基丙烯酸月桂酯单官能的丙烯酸酯单体0Resimene CE-6550共醚化的氨基树脂交联剂5二甲基丙烯酸三丙二醇酯二官能的丙烯酸酯单体/交联剂20Kraton D-1122X不饱和的放射状热塑性弹性体10总计100
实施例8Veova-10单体新癸酸乙烯酯65甲基丙烯酸月桂酯单官能的丙烯酸酯单体0Resimene CE-6550共醚化的氨基树脂交联剂5二甲基丙烯酸三丙二醇酯二官能的丙烯酸酯单体/交联剂20Kraton D-1122X不饱和的放射状热塑性弹性体10总计100
实施例8
实施例8阐述了树脂混合物在油田中的应用，该树脂混合物含有至少一种选自以下物质的活性组分：至少一种含有至少一个碳-碳双键的活性酯、至少一种可溶于该活性酯的含有至少一个碳-碳双键的不饱和热塑性弹性体和至少一种可溶于含有C7-C20烯烃、酯、石蜡油及其混合物的不含水钻井液和逆乳液钻井液并且还可溶于柴油和矿物油及其与C7-C20烯烃、酯和石蜡油的混合物的二-或三官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体的共混物；并任选含有选自一种或多种以下物质的其它添加剂：偶联剂、悬浮剂、染料、增重剂、堵漏材料和本领域公知的其它添加剂或其任意组合，并进一步任选含有饱和热塑性弹性体。
在墨西哥湾的深水开发井中使用树脂混合物以取消套管柱。上部的黄沙已经预先通过该油田中的另一个井开采。下部的黄沙是该新井的开采地层并且处于其原始的未开采压力下。在下部黄沙中控制地层压力所需的钻井液重量接近于或者稍大于贫化的上部黄沙的断裂初始压力。
上部黄沙存在于19,900英尺与20,065英尺的测量深度之间。井底循环温度为155℉并且静态井底温度估计为185℉。在钻探上部黄沙时井孔中的钻井液柱的液静压约比地层孔隙压力大6000psi。该明显过压增加了钻井期间上部黄沙断裂的风险。对于钻井和控制较高压力的底部黄沙的孔隙压力而言，需要更高的钻井液重量。该增加的液静压将超过上部黄沙的断裂初始压力。
在钻探底部黄沙之前将用于加固上部黄沙的树脂处理规划为井设计的一部分。该处理不再需要设置附加钢套管柱以分隔上部和下部黄沙。
将丙烯酸酯单体混合物加入钻井泥浆。未加固的上部黄沙的抗压强度为约20-30psi，渗透率为500-600md。之后，该沙的抗压强度为约140-175psi，渗透率为0。在树脂放置后对于1500psi的压差，没有观察到通过岩芯的流动或者基质的断裂。
树脂制剂：
23.1加仑 钻井液(12.8磅/加仑)
11.3加仑 聚乙二醇400二甲基丙烯酸酯单体
3.8加仑 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯单体
100.1磅 重晶石
0.15磅 叔丁基氢过氧化物催化剂
注意在该操作时并不用Veova-10，因此制备该制剂时没有用它，但优选包含Veova-10。
步骤：
将注入挤压技术用于该处理。步骤如下：
1.运行钻井柱并且标记总深度。井孔总深度约位于待处理的松软间隔的底部下方100英尺。松软地层约为125英尺厚。贯穿该地层的井孔直径平均为8.5-9英寸。
2.将钻井柱上提至总深度上方50英尺处。
3.跨越并且延伸于松软地层的顶部上方注入50桶树脂混合物。树脂组合物的柱长约为700英尺。注入过量体积以使得一定体积树脂被注入地层基质。
通过将树脂混合物泵送到钻井柱中，泵送流体(通常是钻井液)之后，将树脂组合物置换出钻井柱的末端并进入井孔与钻井柱之间的环形区域中，从而完成流体的注入。所述环形区域表面开口，使得当设置树脂混合物时流体循环出井孔。
4.在将树脂混合物注入井孔之后，将钻井柱上提至井孔中注入的树脂流体顶部上方约300英尺。
5.将环形防喷器关闭。
6.将流体沿着钻井柱向下泵送以将树脂挤入松软地层。
7.可以由挤入地层的流体体积、地层孔隙度、地层厚度(高度)和井孔直径计算树脂在井孔中的径向渗透。对于该处理中的树脂而言，计算的径向渗透距离为1.5m(4.8英尺)。
8.在将树脂挤入地层之后，在将设置的树脂清理出井孔和重新开始钻井操作以使井加深之前，将井关闭8小时。
在钻井操作至总深度期间，钻井液重量增至13.9磅/加仑，并且没有出现漏失。该树脂处理剂有效加固了井孔附近的地层。计算出该制剂渗透入地层约4.8英尺，并且加固的沙进入塑性复合物。