專利名稱：：可泵送地質(zhì)聚合物組合物及其在二氧化碳儲(chǔ)存中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般性涉及固井。更具體地，本發(fā)明涉及地質(zhì)聚合物組合物和將地質(zhì)聚合物組合物置于二氧化碳超臨界環(huán)境如碳酸氣儲(chǔ)層的相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
：地球大氣中的二氧化碳[C02]含量由于自然和人為排放而升高。這些C02在大氣中存留數(shù)十年，在長時(shí)間內(nèi)通過儲(chǔ)存C02的自然吸收體(海洋、植物和土壤)緩慢地除去。然而，很多科學(xué)家已清楚地認(rèn)識(shí)到人類必須努力減少人為影響，主要是燃燒化石燃料所造成的影響?；剂袭a(chǎn)生大量的C02排放(對(duì)煤而言為40%質(zhì)量)。減少C02排放及其對(duì)氣候和環(huán)境的影響的新方法正處于發(fā)展之中，然而實(shí)際上大多數(shù)可預(yù)料到的方案為捕集和儲(chǔ)存C02排放物的解決方案——也稱作C02隔離(sequestration),但需要對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模投資和大量測(cè)量以降低其成本。從排放物流中分離和壓縮C02是該方法中最昂貴的部分并可在燃燒步驟之前或之后進(jìn)行。目前。最廣泛采用的方法基于化學(xué)吸附，來捕集廢氣中的C02。對(duì)于儲(chǔ)存而言，存在幾種儲(chǔ)存C02的方式深海、含鹽儲(chǔ)層、衰竭油儲(chǔ)層、衰竭氣儲(chǔ)層、煤儲(chǔ)層。海洋儲(chǔ)存具備儲(chǔ)碳的最大潛力，但認(rèn)為其存在較高的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。其余四種方式為地質(zhì)儲(chǔ)存方案，其中含鹽儲(chǔ)層經(jīng)評(píng)估具備最大的容量(10000萬億公噸碳)。2000年全球排放量為6.2萬億公p屯。因而，鑒于已知的大量儲(chǔ)層管理經(jīng)驗(yàn)和大批技術(shù)，油氣工業(yè)在C02的地質(zhì)層組(例如衰竭儲(chǔ)層、深鹽水層和煤層)儲(chǔ)存方面穩(wěn)居領(lǐng)先地位。C02的地質(zhì)儲(chǔ)存在其處于超臨界狀態(tài)的情況下更為有效。二氧化碳具有31°C的低臨界溫度和73.8巴的中等臨界壓力。通常，這意味著需要600m或更深的儲(chǔ)存深度。C02的地下儲(chǔ)存需要各種技術(shù)和各類專業(yè)人員來表征儲(chǔ)存儲(chǔ)層和周圍地層，以鉆探并精確定位井筒、設(shè)計(jì)并建造地表設(shè)施、監(jiān)測(cè)井和現(xiàn)場(chǎng)、以及最優(yōu)化系統(tǒng)。在建造井時(shí)，使用常規(guī)水泥固定和支撐井內(nèi)的套管，并防止不同的地下含流體層之間流體連通或在井中產(chǎn)出不需要的流體。注C02井的長期封隔和完整性無疑需要改善以確保長期的環(huán)境安全。用于注入層段和上方的材料的失效可能造成二氧化碳遷移至地表的優(yōu)先通道。這可能以明顯快于地質(zhì)滲漏的時(shí)標(biāo)發(fā)生。注C02井的建造首先進(jìn)行的是鉆井，然后在注C02作業(yè)開始之前完井。在完井的構(gòu)架中，完井階段保證井從儲(chǔ)層至地表的封隔以及地質(zhì)層組之間的封隔。C02隔離的決定性技術(shù)問題在于用于完井的材料在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)C02的耐化學(xué)腐蝕性。在C02隔離時(shí)，二氧化碳必須一直保持超臨界狀態(tài)。然而，已知在超臨界co2環(huán)境下用于完井的常規(guī)水泥如基于硅酸鹽水泥的體系在用于固井階段時(shí)不穩(wěn)定。這類水泥一旦暴露于這種酸性氣體往往明顯劣化。對(duì)于使二氧化碳的地下儲(chǔ)存位置安全且有效并從而使溫室氣體長時(shí)間不得進(jìn)入大氣而言，關(guān)鍵在于優(yōu)化使井得以長期封隔的改進(jìn)體系。目前，數(shù)百年的水泥耐久性還不得而知?，F(xiàn)有的解決方案趨于將超臨界C02環(huán)境或正常C02環(huán)境下水泥基體的劣化過程降至最低，但還沒有完全抑制水泥基體劣化過程的解決方案。因而，需要一種就硬度、可泵送性和固化能力而言適于作為水泥的材料，旨在將其用于注C02井或儲(chǔ)層并優(yōu)選用于超臨界C02條件。地質(zhì)聚合物是一類新型物質(zhì)，其通過使各種鋁硅酸鹽氧化物和硅酸鹽化學(xué)溶解并隨后重新凝固而形成，從而形成無定形三維骨架結(jié)構(gòu)。因而，地質(zhì)聚合物為三維鋁硅酸鹽礦物聚合物。術(shù)語地質(zhì)聚合物由J.Davidovits(Synthesisofnewhigh-temperaturegeopolymersforreinforcedplastics/composites,SPEPACTEC，79,5b"'e(yo//VaWcs五wg/"ee^)于1976年在斯德哥爾摩舉辦的IUPACInternationalSymposiumonMacromolecules上#是出并首次使用。將基于鋁硅酸鹽的地質(zhì)聚合物命名為聚(鋁硅酸鹽)(poly(sialate))，即聚(硅-氧-鉆酸鹽)(poly(silicon-oxo畫aluminate))或(-Si畫O-Al-0-)n(n為聚合度)的縮寫。鋁硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)由通過共用全部氧而交替連4妄的Si04和A104四面體構(gòu)成，其中A產(chǎn)和Si"與氧為四配位形式。正離子(Na+、K+、Li+、Ca2+......)必須占據(jù)骨架空穴以平tf四配位A產(chǎn)的負(fù)電荷。聚鋁硅酸鹽的經(jīng)驗(yàn)式為Mn{-(Si02)2-A102}n,wH20,其中M為陽離子，例如鉀、鈉或鈣，n為聚合度，z為Si/Al原子比，如目前所知z可以為1、62、3……35。三維(3D)網(wǎng)狀地質(zhì)《合物總結(jié)于以下表1。Si/Al比命名結(jié)構(gòu)縮寫1聚(鋁硅酸鹽)Mn(-Si-0-Al-0-)n(M)-PS2聚(鋁硅酸鹽-硅氧)Mn(-Si-0-Al-0-Si-0-)n(M)-PSS3聚(鋁硅酸鹽-二硅氧)Mn(-Si-O-Al-O-Si-O誦Si-O-)nCM)-PSDS表l:地質(zhì)聚合物化學(xué)命名(其中M為陽離子如鉀、鈉或鈣，n為聚合度)地質(zhì)聚合物的性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域主要取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)，更具體地取決于硅與鋁的原子比。已針對(duì)地質(zhì)聚合物的多種應(yīng)用進(jìn)行了研究，包括作為建筑業(yè)中的水泥體系、作為耐火材料、作為危險(xiǎn)及放射性廢料流的密封材料。地質(zhì)聚合物還被稱為快速固化、硬化材料。它們表現(xiàn)出良好的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性。本發(fā)明的申請(qǐng)人利用他們對(duì)地質(zhì)聚合物組合物應(yīng)用于油田工業(yè)，更具體地通常應(yīng)用于井中的知識(shí)，配制了旨在用于注C02井或儲(chǔ)層并優(yōu)選用于超臨界C02條件的特種地質(zhì)聚合物組合物。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，懸浮液包括鋁硅酸鹽源、載液、活化劑(選自金屬硅酸鹽、金屬鋁酸鹽、堿活化劑或它們的組合)、能夠延遲懸浮液的增稠和/或固化時(shí)間的緩凝劑和/或能夠加快懸浮液的增稠和/或固化時(shí)間的促凝劑，其中金屬為堿金屬，氧化物摩爾比M20/Si02大于0.20，其中M為金屬。優(yōu)選地，氧化物摩爾比M20/Si02大于或等于0.27。全部四種組分并非必須單獨(dú)添加例如，活化劑可已存在于載液中。因而，鋁硅酸鹽源可以是固體組分的形式；金屬硅酸鹽可以是固體形式或者金屬硅酸鹽混合于載液的形式；堿活化劑可以是固體形式或者堿活化劑混合于載液的形式。如果鋁硅酸鹽源、金屬硅酸鹽和堿活化劑全部為固態(tài)，則重要的是具有載液，以制成懸浮液。如果鋁硅酸鹽源、金屬硅酸鹽為固態(tài)且堿活化劑為液態(tài)，則認(rèn)為堿活化劑中已有載液。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，不要求載液的單一性，可使用兩種或更多種載液。地質(zhì)聚合物組合物具有流變性以使所述地質(zhì)聚合物組合物的懸浮液具有良好的可泵送性和穩(wěn)定性。油田工業(yè)中的可泵送組合物具有小于或等于300cP,在另一實(shí)施方案中優(yōu)選小于或等于250cP，在再一實(shí)施方案中更優(yōu)選小于或等于200cP的流變性。此外，所制成的懸浮液為穩(wěn)定的懸浮液。該地質(zhì)聚合物組合物具有可混合性和可泵送性，因而應(yīng)用于油田工業(yè)是可4亍的。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物使得懸浮液對(duì)二氧化碳和/或超臨界二氧化碳的腐蝕具有抗性和/或進(jìn)一步對(duì)酸性氣體或腐蝕性成分如H2S的腐蝕具有抗性，固化的地質(zhì)聚合物組合物同樣對(duì)二氧化碳和/或超臨界二氧化碳的腐蝕具有抗性和/或進(jìn)一步對(duì)酸性氣體或腐蝕性成分如H2S的腐蝕具有抗性。在一種實(shí)施方案中，緩凝劑選自含硼化合物、木質(zhì)素硫酸鹽、葡萄糖酸鈉、葡庚糖酸鈉、酒石酸和含磷化合物。優(yōu)選地，緩凝劑為無水或水合堿金屬硼酸鹽或者純硼氧化物。更優(yōu)選地，緩凝劑為十水合五硼酸鈉、硼酸或硼砂。在本申請(qǐng)中對(duì)固化時(shí)間的控制在20。C至200。C內(nèi)有效。十水合五硼酸鈉和硼砂能夠從20°C，優(yōu)選從25°C控制固化時(shí)間。當(dāng)緩凝劑為含硼化合物時(shí)，所述地質(zhì)聚合物組合物的懸浮液具有小于0.03的氧化物摩爾比B203/H20。更優(yōu)選地，該地質(zhì)聚合物組合物具有小于或等于0.02的氧化物摩爾比B203/H20。在另一實(shí)施方案中，促凝劑為含堿金屬(例如鋰)的化合物。優(yōu)選地，該促凝劑為鋰鹽。更優(yōu)選地，該促凝劑為氯化鋰。在本申請(qǐng)中對(duì)固化時(shí)間的控制在20。C至120°C內(nèi)有效。當(dāng)促凝劑為含鋰化合物時(shí)，所述地質(zhì)聚合物組合物的懸浮液具有小于0.2的氧化物摩爾比Li2O/H20。更優(yōu)選地，地質(zhì)聚合物組合物具有小于或等于0.1的氧化物摩爾比Li20/H20。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物優(yōu)選為聚(鋁硅酸鹽)、聚(鋁硅酸鹽-硅氧)或聚(鋁硅酸鹽-二硅氧)。更優(yōu)選地，該地質(zhì)聚合物組合物為聚(鋁硅酸鹽-硅氧)組分，因而硅與鋁的原子比介于1.8至2.2之間，更優(yōu)選基本上等于2。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物使用選自下列的鋁硅酸鹽源ASTMC型粉煤灰、ASTMF型粉煤灰、磨細(xì)高爐礦渣、煅燒粘土、部分煅燒粘土(如偏高嶺土)、含鋁硅灰、天然鋁硅酸鹽、合成鋁硅酸鹽玻璃粉、沸石、熔渣、水鋁英石(all叩hone)、膨潤土和浮石。優(yōu)選地，地質(zhì)聚合物組合物由偏高嶺土、磨細(xì)高爐礦渣和/或粉煤灰制成。如有必要還可使用兩種以上鋁硅酸鹽源的混合物。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物使用金屬硅酸鹽，所述金屬選自鋰、鈉、鉀、銣和銫。優(yōu)選地，所述金屬為鈉或鉀。在另一實(shí)施方案中，金屬硅酸鹽可由硅酸銨代替。在另一實(shí)施方案中，可將金屬硅酸鹽包膠。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物使用堿活化劑，如堿金屬氫氧化物。優(yōu)選地，堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀?？蓪A活化劑和/或金屬硅酸鹽和/或載液包膠。堿金屬碳酸鹽也可用作堿活化劑。此外，在另一實(shí)施方案中，可將堿活化劑包膠。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物使用載液，優(yōu)選水溶液，如淡水。為控制地質(zhì)聚合物組合物的密度，可添加輕質(zhì)顆粒和/或重質(zhì)材料。輕質(zhì)顆粒，也稱作填料選自空心微珠、鈉-4丐-硼硅酸鹽玻璃和二氧化硅-氧化鋁微球。重質(zhì)顆粒，也稱作增重劑通常選自四氧化錳、氧化鐵(赤鐵礦)、硫酸鋇(重晶石)、二氧化硅和鐵/鈦氧化物(鈦鐵礦)。還可用氣體如空氣、氮?dú)饣蚨趸际沟刭|(zhì)聚合物組合物的懸浮液發(fā)泡，來使所述地質(zhì)聚合物組合物發(fā)泡。地質(zhì)聚合物組合物還可包括將氣相引入懸浮液的生氣添加劑。優(yōu)選地，所述地質(zhì)聚合物漿狀組合物的懸浮液的密度在1克每立方厘米至2.5克每立方厘米之間變化，更優(yōu)選在1.2克每立方厘米至1.8克每立方厘米之間變^b。在另一實(shí)施方案中，地質(zhì)聚合物組合物還包括選自下列的添加劑活化劑、防泡劑、消泡劑、石英^K防濾失劑、流動(dòng)增強(qiáng)劑(flowenhancingagent)、分散劑、流變改性劑、發(fā)泡劑、表面活性劑和防沉劑。在另一實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)刭|(zhì)聚合物組合物包括多種不同種類的顆粒時(shí)，例如不同的鋁硅酸鹽源和/或輕質(zhì)顆粒和/或重質(zhì)顆粒，選擇所述組分的粒徑并優(yōu)化顆粒組成各自的比例，以同時(shí)具有固體的最高填充體積百分率(PackingVolumeFraction)(PVF)，并以極少的水量即以35-75%并優(yōu)選50-60%的漿料固體體積百分率(SolidVolumeFraction)(SVF)獲得可混合且可泵送的漿料。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，披露在存在二氧化碳的情況下將地質(zhì)聚合物組合物填充于井筒的一部分的方法，該方法包括(i)如上所述提供地質(zhì)聚合物組合物的懸浮液，(ii)將該懸浮液泵入井筒的一部分，和(iii)允許所述地質(zhì)聚合物組合物的懸浮液固化，從而在所述井筒的一部分中形成地質(zhì)聚合物組合物。此外，允許地質(zhì)聚合物組合物硬化的步驟在存在二氧化碳的情況下進(jìn)行，該方法還可包括使地質(zhì)聚合物組合物暴露于二氧化碳的步驟。該方法還適用于處于超臨界狀態(tài)的二氧化碳，并還適用于20°C至100°C。優(yōu)選地，利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)固井設(shè)備，進(jìn)行泵送所述地質(zhì)聚合物組合物懸浮液的步驟。該方法用作固井的初次固井方法，其中將地質(zhì)聚合物組合物泵入管中直至管鞋，在管鞋處地質(zhì)聚合物組合物向上流動(dòng)到套管/襯管和井筒之間的環(huán)形空間中。反循環(huán)固井方法還可用于將地質(zhì)聚合物懸浮液填充于井筒中的預(yù)定深度。此外，將地質(zhì)聚合物懸浮液泵送并填充于地下包括數(shù)種其它常規(guī)固井方法，例如臺(tái)樁、邊樁等的灌漿，修補(bǔ)或填堵不良滲漏、射孔、地層等的擠注作業(yè)、用于任意封隔塞的地質(zhì)聚合物組合物封隔塞的固化。可通過附圖理解本發(fā)明的其它實(shí)施方案。圖1示出用于測(cè)試耐C02水泥的C02超臨界容器的示意圖。圖2示出溫度對(duì)地質(zhì)聚合物組合物的增稠時(shí)間的影響。圖3示出添加促凝劑對(duì)地質(zhì)聚合物組合物的增稠時(shí)間的影響。具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，地質(zhì)聚合物的制備包括在接近環(huán)境溫度的溫度下將鋁硅酸鹽源、金屬硅酸鹽和堿活化劑用于載液。載液優(yōu)選為淡水溶液。如上所述，全部四種組分并非必須單獨(dú)添加例如，^喊活化劑可已存在于水中。因而，鋁硅酸鹽源可以是固體組分形式；金屬硅酸鹽可以是固體形式或者金屬硅酸鹽的水溶液形式；堿活化劑可以是固體形式或者堿活化劑的水溶液形式。地質(zhì)聚合物混凝土的形成涉及鋁硅酸鹽源(也稱作鋁硅酸鹽粘合劑)。可形成地質(zhì)聚合物的鋁硅酸鹽源的實(shí)例包括ASTMC型粉煤灰、ASTMF型粉煤灰、磨細(xì)高爐礦渣、煅燒粘土、部分煅燒粘土(如偏高嶺土)、含鋁硅灰、天然鋁硅酸鹽、合成鋁硅酸鹽玻璃粉、沸石、熔渣、水鋁英石(allophone)、膨潤土和浮石。這些材料包含極高比例的無定形鋁硅酸鹽相，這種無定形鋁硅酸鹽相在強(qiáng)堿溶液中發(fā)生反應(yīng)。優(yōu)選的鋁硅酸鹽為粉煤灰、偏高嶺土和高爐礦渣。如有必要，還可使用兩種以上鋁硅酸鹽源的混合物。在另一實(shí)施方案中，鋁硅酸鹽組分包括第一鋁硅酸鹽粘合劑和任選的一種或多種第二粘合劑組分，該第二粘合劑組分可選自磨細(xì)高爐礦渣、硅酸鹽水泥、高嶺土、偏高嶺土或石圭灰。地質(zhì)聚合物混凝土的形成還涉及堿活化劑。該堿活化劑通常為堿金屬氫氧化物。堿金屬氫氧化物通常優(yōu)選氫氧化鈉和氫氧化鉀。金屬氫氧化物可以是固體形式或者含水混合物的形式。此外，在另一實(shí)施方案中，可包膠堿活化劑。固態(tài)和/或液態(tài)堿活化劑可包膠在封殼中，該封殼在經(jīng)受例如應(yīng)力、輻射時(shí)將毀壞。此外，固態(tài)和/或液態(tài)堿活化劑可包膠在封殼中，該封殼例如由于用可生物降解和/或自毀材料制成而自然毀壞。此外，液態(tài)堿活化劑可吸附于多孔材料并在經(jīng)過一定的時(shí)間之后或由于預(yù)定狀況而釋放。地質(zhì)聚合物混凝土的形成還可涉及金屬硅酸鹽。金屬硅酸鹽通常為堿金屬硅酸鹽。優(yōu)選堿金屬硅酸鹽，特別是硅酸鈉或硅酸鉀。優(yōu)選摩爾比Si02/Na20等于或小于3.2的硅酸鈉。優(yōu)選摩爾比Si02/K20等于或小于3.2的硅酸鉀。此外，在另一實(shí)施方案中，可將金屬硅酸鹽包膠。根據(jù)本發(fā)明，典型地質(zhì)聚合物組合物的氧化物摩爾比的范圍如下Si02/Al203介于2.3至6之間M20/Si02介于0.2至0.50之間M20/A1203介于0.8至1.2之間H20/M20介于8至23之間根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，典型地質(zhì)聚合物組合物的氧化物摩爾比的范圍如下Si02/Al203介于3.5至5之間M20/Si02介于0.27至0.3之間^420/八1203介于1至1.2之間H20/M20介于10至20之間本發(fā)明的方法將用于二氧化碳應(yīng)用，優(yōu)選用于完成二氧化碳儲(chǔ)集或注入井的井筒。為用于二氧化碳應(yīng)用，必須形成與載液混合的地質(zhì)聚合物共混物的可泵送懸浮液?？蓪⒏鞣N添加劑添加到懸浮液中，隨后將該懸浮液泵入井筒。然后允許該懸浮液在井中固化，以在井筒中提供層位封隔。此外，固化的地質(zhì)聚合物組合物必須在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)co2的腐蝕具有抗性。填充耐co2腐蝕地質(zhì)聚合物的方法地質(zhì)聚合物組合物的一個(gè)特性在于其快速固化的能力，然而如果用于二氧化碳儲(chǔ)集或注入井，則需要可混合且可泵送的地質(zhì)聚合物懸浮液。因而，需要減緩地質(zhì)聚合物懸浮液增稠的方法或者控制地質(zhì)聚合物的增稠時(shí)間的方法。已發(fā)現(xiàn)大量允許地質(zhì)聚合物延遲固化的緩凝劑。在表2中，給出了使用高壓高溫(HPHT)稠度計(jì)，按照ISO10426-2推薦做法進(jìn)行的增稠時(shí)間試驗(yàn)的結(jié)果。進(jìn)行這些試驗(yàn)，模擬在限定的井底循環(huán)溫度(BHCT)下將水泥懸浮液從地表填充于井下。為完成這些試驗(yàn)，遵照升溫曲線圖以模擬在實(shí)際井中的填充。對(duì)于在57°C下進(jìn)行的試驗(yàn)，在41分鐘內(nèi)達(dá)到該溫度，最終的壓力為33.8MPa(4900psi)。對(duì)于在85°C下進(jìn)行的試驗(yàn)，在58分鐘內(nèi)達(dá)到該溫度，最終的壓力為55.1MPa(8000psi)。對(duì)于在110。C下進(jìn)行的試驗(yàn)，在74分鐘內(nèi)達(dá)到該溫度，最終的壓力為75.9MPa(l1000psi)。溫度。c5785110樣品A2A2B2C2D2%bwob(以共混物的重量計(jì))增稠時(shí)間無06:250:530:375:451:400.656:303:001.323:526:08緩凝劑Na2B10O16,10H2O1.67:301.810:399:51213:052.628:23H3B031.920:53磷酸酯/五硼酸鈉1.27:00磷酸酯/磷酸鹽6.4>15:00木質(zhì)素磺酸鹽1.513:12表2:于不同溫度使用不同緩凝劑以HPHT稠度計(jì)測(cè)得的ISO10426-2增稠時(shí)間(小時(shí):分)的實(shí)例樣品A2如下制備將緩凝劑溶于358g水，在攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括314g偏高嶺土和227g二硅酸鈉的共混物，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)加入17.2g氫氧化鈉，將該懸浮液注入HPHT單元。然后通過用HPHT稠度計(jì)檢測(cè)增稠時(shí)間，對(duì)樣品A2進(jìn)行測(cè)試。樣品B2如下制備將緩凝劑溶于265g水，在攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括232g偏高嶺土、168g二硅酸鈉和414g石英砂顆粒(作為填料)的共混物，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)加入13g氫氧化鈉，將該懸浮液注入HPHT12單元。然后通過用HPHT稠度計(jì)4全測(cè)增稠時(shí)間，對(duì)樣6品B2進(jìn)行測(cè)試。樣品C2如下制備將緩凝劑溶于422g氫氧化鈉溶液，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括440gF型粉煤灰和88g二硅酸鈉的共混物，將該懸浮液注入HPHT單元。然后通過用HPHT稠度計(jì)4企測(cè)增稠時(shí)間，對(duì)樣品C2進(jìn)行測(cè)試。樣品D2如下制備將緩凝劑溶于374mL水，在以4000rpm的速度攪拌的同時(shí)加入包括411gF型粉煤灰和82g二硅酸鈉的共混物，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)加入75g氫氧化鈉，將該懸浮液注入HPHT單元。然后通過用HPHT稠度計(jì)4企測(cè)增稠時(shí)間，對(duì)樣品D2進(jìn)行測(cè)試?？墒褂弥T如十水合五硼酸鈉、硼酸、硼砂或木質(zhì)素磺酸鹽等含硼化合物或含磷化合物或者它們的混合物，于不同的BHCT，控制地質(zhì)聚合物組合物的緩凝。地質(zhì)聚合物組合物的緩凝對(duì)含硼化合物中硼的價(jià)態(tài)或者含磷化合物中磷的價(jià)態(tài)敏感和/或?qū)從齽┑臐舛让舾?。在?中，給出了使用兩種硼基緩凝劑通過維卡儀測(cè)得的結(jié)果。維卡儀能夠測(cè)量材料的固化何時(shí)開始(IST)和結(jié)束(FST)。該儀器基于探針穿入柔軟物質(zhì)的測(cè)量結(jié)果。該儀器常用于在環(huán)境溫度和大氣壓下進(jìn)行預(yù)研究。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表3:使用不同緩凝劑于環(huán)境溫度和大氣壓以維卡儀測(cè)得的初始固化時(shí)間(小時(shí):分)的實(shí)例樣品A3如下制備將緩凝劑溶于139g氫氧化鈉溶液，在攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括105g偏高嶺土、48g偏硅酸鈉和17g石英砂顆粒(作為填料)的共混物。然后，通過將該懸浮液注入維卡單元，于25。C^r測(cè)固化時(shí)間，對(duì)樣品A3進(jìn)行測(cè)試。樣品B3如下制備將緩凝劑溶于358g水，在攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括314g偏高嶺土和227g二硅酸鈉的共混物，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)加入17.2g氫氧化鈉。然后，通過將該懸浮液注入維卡單元，于25。C檢測(cè)固化時(shí)間，對(duì)樣品B3進(jìn)行測(cè)試。地質(zhì)聚合物組合物的緩凝對(duì)溫度敏感。然而，兩種硼基緩凝劑(十水合硼酸鈉和硼砂)即使于25。C仍能夠強(qiáng)烈抑制不同類型地質(zhì)聚合物懸浮液的凝固。圖1示出了溫度對(duì)地質(zhì)聚合物組合物的增稠時(shí)間的影響，該地質(zhì)聚合物組合物如下制備在攪拌的同時(shí)在374mL水(緩凝劑預(yù)先溶于該水中)中加入包括411gF型粉煤灰和82g二硅酸鈉的共混物，并在ISO10426-2攪拌的同時(shí)加入36.5g氫氧化鈉。以這種方式，緩凝劑即使在高溫下仍有效控制地質(zhì)聚合物懸浮液的增稠時(shí)間。還可通過其它方式實(shí)現(xiàn)對(duì)增稠時(shí)間的控制。例如，堿活化劑的性質(zhì)及其pH對(duì)增稠時(shí)間具有影響。表4示出了堿活化劑對(duì)地質(zhì)聚合物懸浮液的增稠時(shí)間的影響。該表證實(shí)了根據(jù)井下條件選擇堿活性劑原料的能力。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表4:使用不同的堿活化劑于85°C以HPHT稠度計(jì)測(cè)得的ISO10426-2增稠時(shí)間(小時(shí):分)的實(shí)例樣品A4如下制備在攪拌的同時(shí)在358g水中加入包括314g偏高嶺土和227g二硅酸鈉的共混物，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)加入17.2g氫氧化鈉，將該懸浮液注入HPHT單元。然后，通過使用HPHT稠度計(jì)檢測(cè)增稠時(shí)間，對(duì)樣品A4進(jìn)行測(cè)試。樣品B4如下制備在攪拌的同時(shí)在357g水中加入包括314g偏高嶺土和227g二硅酸鈉的共混物，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)加入23.4g碳酸氫鈉，將該懸浮液注入HPHT單元。然后，通過使用HPHT稠度計(jì)檢測(cè)增稠時(shí)間，對(duì)樣品B4進(jìn)行測(cè)試。還可通過這些緩凝方法有效地控制硅/鋁之比不同的地質(zhì)聚合物的增稠和固化時(shí)間。此外，根據(jù)地質(zhì)聚合物的性質(zhì)，可適當(dāng)?shù)丶涌鞈腋∫旱某砘１?示出了85°C時(shí)鋰化合物對(duì)地質(zhì)聚合物懸浮液的增稠時(shí)間的加快作用。表5證實(shí)了使用鋰鹽控制地質(zhì)聚合物懸浮液的增稠時(shí)間的能力。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表5:使用F型粉煤灰和促凝劑以HPHT稠度計(jì)測(cè)得的ISO10426-2增稠時(shí)間(小時(shí):分)的實(shí)例樣品A5如下制備在ISO10426-2攪拌的同時(shí)在406g含有促凝劑的氫氧化鈉溶液中加入包括480g超細(xì)F型粉煤灰和96g二硅酸鈉的共混物，將該懸浮液注入HPHT單元。然后，通過使用HPHT稠度計(jì)檢測(cè)增稠時(shí)間，對(duì)樣品A5進(jìn)4于測(cè)試。樣品B5如下制備在ISO10426-2攪拌的同時(shí)在423g含有促凝劑的氬氧化鈉溶液中加入包括442g標(biāo)準(zhǔn)F型粉煤灰和88g二硅酸鈉的共混物，將該懸浮液注入HPHT單元。然后，通過使用HPHT稠度計(jì)檢測(cè)增稠時(shí)間，對(duì)樣品B5進(jìn)4于測(cè)試。圖2示出了鋰化合物對(duì)地質(zhì)聚合物組合物的增稠時(shí)間的加快作用，該地質(zhì)聚合物組合物如下制備在ISO10426-2攪拌的同時(shí)在406g含有促凝劑的氬氧化鈉溶液中加入包括480g超細(xì)F型粉煤灰和96g二硅酸鈉的共混物。然后于85。C檢測(cè)懸浮液的增稠時(shí)間隨時(shí)間的變化。以這種方式，諸如鋰鹽等促凝劑表現(xiàn)出有效縮短地質(zhì)聚合物懸浮液的增稠時(shí)間。地質(zhì)聚合物組合物的凝固加速程度對(duì)促凝劑的種類和/或濃度敏感。根據(jù)地質(zhì)聚合物的性質(zhì)和井的性質(zhì)，可建立對(duì)懸浮液增稠時(shí)間的實(shí)時(shí)控制。為延長增稠時(shí)間，可改變所用緩凝劑的性質(zhì)，可增加緩凝劑的濃度，可改變所用堿活化劑的性質(zhì)，可改變所用鋁硅酸鹽的性質(zhì)。此外，當(dāng)用于二氧化碳儲(chǔ)集或注入井時(shí)，地質(zhì)聚合物懸浮液必須可泵送。以下表6示出了在60。C的井底循環(huán)溫度(BHCT)下測(cè)得的地質(zhì)聚合物懸浮液的流變特性。流變值證實(shí)了用于油田工業(yè)的地質(zhì)聚合物懸浮液的可泵送性和穩(wěn)定性。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表6:使用不同樣品獲得的ISO10426-2流變性和穩(wěn)定性測(cè)量結(jié)果樣品A6如下制備在攪拌的同時(shí)在374mL水中加入包括411gF型粉煤灰和82g二硅酸鈉的共混物，在攪拌的同時(shí)加入75g氫氧化鈉。然后，按照ISO1026-2標(biāo)準(zhǔn)步驟，通過檢測(cè)經(jīng)攪拌之后以及于60。C老化之后懸浮液的流變性，對(duì)樣品A6進(jìn)行測(cè)試。樣品B6如下制備將0.65%bwob十水合五硼酸鈉溶于422g氫氧化鈉溶液，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括440gF型粉煤灰和88g二硅酸鈉的共混物，在攪拌的同時(shí)加入36.5g氫氧化鈉。然后，按照ISO10426-2標(biāo)準(zhǔn)步驟，通過檢測(cè)經(jīng)攪拌之后以及于60°C老化之后地質(zhì)聚合物懸浮液的流變性，對(duì)樣品B6進(jìn)行測(cè)試。樣品C6如下制備在ISO10426-2攪拌的同時(shí)在406g氫氧化鈉溶液中加入包括480gF型粉煤灰和96g二硅酸鈉的共混物。然后，按照ISO10426-2標(biāo)準(zhǔn)步驟，通過^r測(cè)經(jīng)攪拌之后以及于60°C老化之后懸浮液的流變性，對(duì)樣品C6進(jìn)行測(cè)試。此外，當(dāng)用于二氧化碳儲(chǔ)集或注入井時(shí)，地質(zhì)聚合物懸浮液必須具有大的密度范圍。如表7所示，經(jīng)受測(cè)試的地質(zhì)聚合物組合物通過減少水含量或加入填料而具有介于1.45g/cm3[12.1lbm/gal]至1.84g/cm3[15.4lbm/gal]之間的密度范圍。樣品A7B7懸浮液密度g/cm3(lbm/gal)1.84(15.4)1,44(12.06)表7:使用一些地質(zhì)聚合物組合物得到的懸浮液密度的實(shí)例樣品A7如下制備將緩凝劑溶于265g水，在攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括232g偏高呤土、168g二硅酸鈉和414g石英砂、顆粒(作為填料)的共混物，在ISO10426-2攪拌的同時(shí)加入13g氫氧化鈉。樣品B7如下制備將緩凝劑溶于139g氫氧化鈉溶液，在攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括105g偏高嶺土、48g偏石圭酸鈉和17g石英石少顆粒(作為填料)的共混物。此外，為擴(kuò)寬密度范圍，添加輕質(zhì)顆粒以達(dá)到較低的密度或者添加重質(zhì)顆粒以達(dá)到較高的密度。輕質(zhì)顆粒典型地具有小于2g/cm3,通常小于1.316g/cm"的密度。作為實(shí)例，可使用中空微球，特別是鋁硅酸鹽的中空微球(稱為空心微珠)、燃燒煤得到的平均直徑為約150微米的殘?jiān)＿€可使用合成材料，例如中空玻璃球，更具體地，優(yōu)選具有高抗壓強(qiáng)度的鈉-鉤-硼硅酸鹽玻璃球或真正的陶瓷微球如二氧化硅-氧化鋁類陶瓷微球。輕質(zhì)顆粒還可以是塑性材料的顆粒，例如聚丙烯微球。重質(zhì)顆粒典型地具有大于2g/cm3，通常大于3g/cm"的密度。作為實(shí)例，可使用赤鐵礦、重晶石、鈦鐵礦、石英砂和可以商品名MicroMax和MicroMaxFF購得的四氧化錳。此外，為擴(kuò)寬密度范圍，可使地質(zhì)聚合物組合物發(fā)泡。用于使組合物發(fā)泡的氣體可以是空氣或氮?dú)?，最?yōu)選氮?dú)狻Ｋ嘟M合物中存在的氣體量足以使得形成密度為約lg/cn^至1.7g/cm、9至14lbm/gal)的泡沫體。在另一實(shí)施方案中，其它添加劑可與本發(fā)明的地質(zhì)聚合物一同使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的添加劑可包含在本實(shí)施方案的地質(zhì)聚合物組合物中。添加劑通常與堿性拌和物共混或者可添加到地質(zhì)聚合物懸浮液中。添加劑例如可包括活化劑、防泡劑、消泡劑、石英砂、防濾失劑、流動(dòng)增強(qiáng)劑、分散劑、防沉劑或它們的組合。對(duì)添加的種類和量的選擇主要取決于固化組合物的性質(zhì)和組成，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解如何為本文的組合物選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿╊愋秃土俊Ｔ诹硪粚?shí)施方案中，當(dāng)各種組分與地質(zhì)聚合物組合物一同使用或者用于地質(zhì)聚合物組合物時(shí)，選擇所述組分的粒徑并優(yōu)化顆粒組成各自的比例，以同時(shí)具有固體的最高填充體積百分率(PackingVolumeFraction)(PVF)，并以極少的水量即以35-75%并優(yōu)選50-60。/。的漿料固體體積百分率(SolidVolumeFraction)(SVF)獲得可混合且可泵送的漿料。更多細(xì)節(jié)可參見歐洲專利EP0621247。下述實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，而是使本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明地質(zhì)聚合物組合物各組分的粒徑的可能組合，以制備穩(wěn)定且可泵送的懸浮液。地質(zhì)聚合物組合物可以是顆粒的"三模態(tài)(trimodal)"組合"大，，(例如沙礫或碎料)(平均直徑為100-1000微米)，"中"(例如玻璃微球或填料類材料)(平均直徑為10-100微米)，"小"(例如微細(xì)材料或微細(xì)粉煤灰或其他微細(xì)礦渣)(平均直徑為0.2-10微米)。地質(zhì)聚合物組合物還可以是"四模態(tài)"顆粒組合類型即"大"(平均直徑為約200-350微米)、"中"玻璃微球或填料(平均直徑為約10-20微米)、"小"(平均直徑為約l微米)、"極小"(平均直徑為約0.1-0.15微米)。地質(zhì)聚合物組合物還可以是介于下述其它類型之間的其它組合"極大，，(例如玻璃脫色砂(glassmakersand)、碎料)(平均直徑大于1毫米)和/或"大"(例如沙礫或碎料)(平均直徑為約100-1000微米)和/或"中"(玻璃微球或填料或碎料)(平均直徑為10-100微米)和"小"(例如微細(xì)粉煤灰或其它微細(xì)礦渣)(平均直徑為0.2-10微米)和/或"極小"(例如乳液或顏料或聚合物微凝膠如常用的防濾失劑)(平均直徑為0.05-0.5微米)和/或"超細(xì)"(例如一些膠態(tài)二氧化硅或氧化鋁)(平均直徑為7-50納米)。耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物的耐久性試驗(yàn)實(shí)際上，還沒有對(duì)用于超臨界C02狀態(tài)注C02井的材料的耐久性的相關(guān)測(cè)試。例如，專利US6332921披露了002耐久性試驗(yàn)使API類G硅酸鹽水泥與40%石英粉和水混合，從而形成水泥漿。允許該漿料于88。C(190。F)固化24小時(shí)。然后，將固化水泥于315。C(600。F)在4重量％的碳酸鈉水溶液中放置28天。然而，該試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)在于，溶液僅含4。/。碳酸鈉(Na2C03或NaHC03)。有效地，這種情況不如在注C02井中遇到的C02流體嚴(yán)重。因而，實(shí)施了新的C02耐久性試驗(yàn)。在完成地質(zhì)聚合物組合物的混合之后，將該懸浮液投入立方形模具并于90。C(194。F)固化3天。然后，取該立方形模具的芯部圓柱體(半徑為2.5cm，長度為5cm),將該圓柱體在用于劣化試驗(yàn)的濕C02超臨界容器中在28MPa(4kPSI)的流體壓力下(由90重量%(:02和10重量％水構(gòu)成)于90。C(194。F)放置15天。一直監(jiān)測(cè)試驗(yàn)條件以使C02保持超臨界狀態(tài)。圖1為C02超臨界容器的示意圖。反應(yīng)器的兩個(gè)中心冠部(一個(gè)位于底部()，一個(gè))由一個(gè)或多個(gè)維通橡膠片(15)隔開。兩個(gè)中心冠部能夠測(cè)試對(duì)兩種流體(由水在co2超臨界相中達(dá)到飽和所構(gòu)成的第一流體(11),由C02在水相中達(dá)到飽和所構(gòu)成的第二流體(10))的耐C02腐蝕性。以下利用本文提及的試驗(yàn)測(cè)試耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物并稱為C02耐久性試驗(yàn)。試驗(yàn)l在第一流體中進(jìn)行，試驗(yàn)2在第二流體中進(jìn)行。對(duì)耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物組合物的機(jī)械抗壓性進(jìn)行了檢測(cè)。使用在高壓高溫下經(jīng)過數(shù)天后的體系，研究了固化地質(zhì)聚合物的機(jī)械性能。樣品A8抗壓強(qiáng)度(CS)MPa校正楊氏模量MPa于90°C/20.7MPa(3kPSI)固化7天之后，進(jìn)行C02腐蝕之前142100于卯。C/20.7MPa(3kPSI)固化21天之后，進(jìn)行C02腐蝕之前181750于90°C/28MPa(4kPSI)進(jìn)行C02腐蝕15天之后試驗(yàn)114.51200試驗(yàn)212.31250表8:于90°C-27.6MPa(4000PSI)在C02流體中經(jīng)過15天之后測(cè)得的機(jī)械性能樣品A8如下制備將緩凝劑(1.8。/。bwob十水合五硼酸鈉)溶于358g水中，在攪拌的同時(shí)在溶液中加入包括314g偏高嶺土和227g二硅酸鈉的共混物，在API撹拌的同時(shí)加入17.2g氫氧化鈉，按照API步驟，將該懸浮液注入固化室，于90°C-20.7MPa(3000PSI)下保持7或21天。然后，于90。C,在28MPa(4000PSI)下，在C02流體中對(duì)經(jīng)過7天固化的樣品進(jìn)行為期15天的測(cè)試。由此可知，在C02超臨界相中或者在C02飽和的水相中，固化地質(zhì)聚合物的機(jī)械性能良好。對(duì)固化地質(zhì)聚合物的SEM或AFM照片的研究顯示，地質(zhì)聚合物基體在C02超臨界相中或者在C02飽和的水相中沒有或幾乎沒有劣化(未示出數(shù)據(jù))。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物可長時(shí)間用于二氧化碳儲(chǔ)集或注入井。耐co2腐蝕地質(zhì)聚合物的應(yīng)用如上所述，含二氧化碳的井如注co2井通常要求使用在存在含二氧化碳鹽水的條件下不會(huì)劣化的井用材料組合物。這些井的靜態(tài)井底溫度低于93。C(200。F)。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物具有對(duì)所有C02環(huán)境，特別是超臨界C02環(huán)境完全呈惰性的特性。因而，本發(fā)明的方法可用于完成暴露于任意大量二氧化碳的井，例如用于儲(chǔ)存在水中的溶解濃度高達(dá)90重量％的C02的C02注入或生產(chǎn)井。通過本領(lǐng)域已知的固井方法實(shí)現(xiàn)將地質(zhì)聚合物組合物填充于完井部分。地質(zhì)聚合物組合物通常圍繞套管填充于井筒中，以防止經(jīng)由套管和井筒之間或者套管和更大的套管之間的環(huán)空豎直連通。通常如下將地質(zhì)聚合物懸浮液填充于井筒中使懸浮液沿套管內(nèi)側(cè)向下循環(huán)，隨后是頂塞和不凝固驅(qū)替液。頂塞通常移動(dòng)至位于套管底部附近的接箍。接箍將頂塞擋住，以防止19留在套管中的地質(zhì)聚合物組合物的量最小化。使地質(zhì)聚合物懸浮液圍繞套管沿環(huán)空向上循環(huán)，并使懸浮液在環(huán)空內(nèi)硬化。環(huán)空可介于套管和更大的套管之間或者可介于套管和井筒之間。與常規(guī)固井作業(yè)一樣，使用地質(zhì)聚合物懸浮液的固井作業(yè)可僅覆蓋棵眼的一部分，或者更典型地向上覆蓋至相鄰更大套管的內(nèi)側(cè)或有時(shí)向上覆蓋至地面。針對(duì)地層和套管之間的完井對(duì)該方法進(jìn)行了描述，但還可用于任何類型的完井，例如襯管完井、割縫襯管完井、貫眼完井、膨脹管完井、滲透管完井和/或油管或油管系統(tǒng)完井。以同樣的方式，本發(fā)明的方法可用于完成暴露于任意大量二氧化碳的井,其中通過本領(lǐng)域公知的反循環(huán)固井(wellborereversecirculationcementing)方法，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)聚合物組合物在待完成井筒部分的填充。耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物還可用于擠注作業(yè)和/或補(bǔ)救性作業(yè)。將地質(zhì)聚合物材料壓入套管中的射孔或開口(無論這些射孔或開口是有意形成還是無意形成)，到達(dá)待修補(bǔ)套管周圍的地層和井筒。以這種方式填充地質(zhì)聚合物材料，以修補(bǔ)及密封封隔不良的井，例如原始的水泥或地質(zhì)聚合物材料失效或者最初地填充不合格的情況，或者必須封堵生產(chǎn)層段的情況。耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物還可用于廢棄和/或封堵作業(yè)。使用地質(zhì)聚合物材料作為封堵塞，將一段井部分或完全封堵。通過本領(lǐng)域已知的封堵固井方法將地質(zhì)聚合物材料封堵塞置于井內(nèi)。耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物還可用于灌漿作業(yè)，從而如ErikB.Nelson的WellCementing中所述，完成環(huán)空的一部分。使用地質(zhì)聚合物材料完成該環(huán)空。通過本領(lǐng)域公知的固井方法將地質(zhì)聚合物材料填充于井內(nèi)。耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物還可用于快凝作業(yè)、原位作業(yè)。有效地，地質(zhì)聚合物組合物可優(yōu)選具有可控的固化時(shí)間，從而在需要時(shí)能夠迅速固化。例如，可將緩凝劑/促凝劑組合添加到地質(zhì)聚合物組合物中，以使該體系在延長的一段時(shí)間內(nèi)緩慢凝固，然后在加入促凝劑時(shí)固化。耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物組合物還可以是耐儲(chǔ)存組合物。因此，使懸浮液過度緩凝并有意保持液相。所述懸浮液因而能夠儲(chǔ)存并在需要時(shí)用于井中。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方案，上述完井方法可結(jié)合常規(guī)的水泥完井使用。實(shí)施例-耐C02腐蝕地質(zhì)聚合物下述實(shí)施例將示例以優(yōu)選實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。實(shí)施例1以全部干燥組分的重量計(jì)，制備如下地質(zhì)聚合物組合物58.1%偏高嶺土和41.9%二硅酸鈉。將所述干燥組分與適量的水、氫氧化鈉和添加劑混合。該懸浮液的比重為1.53g/cm3[12.801bm/gal]。該地質(zhì)聚合物的氧化物摩爾比如下SiO2/Al2O3=4.00Na2O/SiO2=0.27Na2O/Al2O3=1.07H20/Na20=17.15實(shí)施例2以全部干燥組分的重量計(jì)，制備如下地質(zhì)聚合物組合物28.5%偏高嶺土、20.6%二硅酸鈉和50.9%石英砂顆粒共混物。將所述干燥組分與適量的水、氫氧化鈉和添加劑混合。該懸浮液的比重為1.84g/cm3[15.401bm/gal]。該地質(zhì)聚合物基體的氧化物摩爾比如下SiO2/Al2O3=4.00Na2O/SiO2=0.27Na2O/Al2O3=1.07H20/Na20=17.15實(shí)施例3以全部干燥組分的重量計(jì)，制備如下地質(zhì)聚合物組合物35.2%偏高嶺土和64.2%二硅酸鉀。將所述干燥組分與適量的水、氫氧化鉀和添加劑混合。該懸浮液的比重為1.78g/cm3[14.91lbm/gal]。該地質(zhì)聚合物基體的氧化物摩爾比如下SiO2/Al2O3=4.00K2O/SiO2=0.27K2O/Al2O3=1.07H20/K20=17.46實(shí)施例4以全部干燥組分的重量計(jì)，制備如下地質(zhì)聚合物組合物83.3。/。標(biāo)準(zhǔn)F21型粉煤灰和16.7%二硅酸鈉。將所述干燥組分與適量的水、氫氧化鈉和添加劑混合。該懸浮液的比重為1.66g/cm3[13.83lbm/gal]。該地質(zhì)聚合物基體的氧化物摩爾比如下SiO2/Al2O3=5.60Na2O/SiO2=0.3Na2O/Al2O3=1.08H2O/Na2O=13.0權(quán)利要求1.一種懸浮液，包括-鋁硅酸鹽源，-載液，-活化劑，該活化劑選自金屬硅酸鹽、金屬鋁酸鹽、堿活化劑或它們的組合，和-能夠延遲所述懸浮液的增稠和/或固化時(shí)間的緩凝劑和/或能夠加快所述懸浮液的增稠和/或固化時(shí)間的促凝劑，其中所述金屬為堿金屬，并且氧化物摩爾比M2O/SiO2大于0.20，其中M為所述金屬。2.權(quán)利要求1的懸浮液，其中所述氧化物摩爾比M20/Si02大于或等于0.27。3.權(quán)利要求1或2的懸浮液，其中所述緩凝劑為含硼化合物，并且其中所述地質(zhì)聚合物組合物的懸浮液具有小于0.03的氧化物摩爾比B203/H20。4.權(quán)利要求3的懸浮液，其中所述氧化物摩爾比B203/H20小于或等于0.02。5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述緩凝劑在20。C至120°C內(nèi)有效。6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述促凝劑為含堿金屬的化合物。7.權(quán)利要求6的懸浮液，其中所述促凝劑為含鋰的化合物。8.權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述促凝劑在20°C至120。C內(nèi)有效。9.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述鋁硅酸鹽源選自C型粉煤灰、F型粉煤灰、磨細(xì)高爐礦渣、煅燒粘土、部分煅燒粘土(如偏高嶺土)、含鋁硅灰、天然鋁硅酸鹽如高嶺土、合成鋁硅酸鹽玻璃粉、沸石、熔渣、水鋁英石、膨潤土和浮石。10.權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述地質(zhì)聚合物組合物主要為聚(鋁硅酸鹽-硅氧)地質(zhì)聚合物。11.權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的懸浮液，其中硅與鋁的原子比介于1.8至2.2之間。12.權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述金屬選自鋰、鈉、鉀、4如和銫。13.權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述堿活化劑為堿金屬氫氧化物。14.權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述堿活化劑和/或載液是包膠的。15.權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述金屬硅酸鹽和/或載液是包膠的。16.權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述地質(zhì)聚合物組合物對(duì)超臨界二氧化碳具有抗性。17.權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)的懸浮液，其中所述地質(zhì)聚合物組合物還對(duì)酸性氣體具有抗性。18.—種在二氧化碳存在的情況下將地質(zhì)聚合物組合物填充于井筒的一部分的方法，該方法包4舌(i)提供權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)的懸浮液，(ii)將所述懸浮液泵入井筒的一部分，和(iii)使所述懸浮液固化，從而在井筒的所述部分中形成地質(zhì)聚合物組合物。19.權(quán)利要求18的方法，其中所述使懸浮液固化的步驟在二氧化碳存在的情況下進(jìn)行。20.權(quán)利要求18或19的方法，還包括使地質(zhì)聚合物組合物暴露于二氧化碳的步驟。21.權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)的方法，其中所述二氧化碳處于超臨界狀態(tài)。22.權(quán)利要求18至21中任一項(xiàng)的方法，其中所述泵送懸浮液的步驟使用常規(guī)的固井工具進(jìn)行。23.權(quán)利要求18至22中任一項(xiàng)的方法，其中所述方法適用于將地質(zhì)聚合物組合物填充于套管和井筒之間的環(huán)形空間。24.權(quán)利要求18至23中任一項(xiàng)的方法，其中所述方法適用于將地質(zhì)聚合物組合物填充于套管中的孔內(nèi)。25.權(quán)利要求18至24中任一項(xiàng)的方法，其中所述方法適用于填充地質(zhì)聚合物組合物以封堵一段井筒。全文摘要本發(fā)明提供地質(zhì)聚合物組合物，該地質(zhì)聚合物組合物旨在用于二氧化碳注入或生產(chǎn)井或者儲(chǔ)層并且優(yōu)選用于超臨界二氧化碳情況。該地質(zhì)聚合物組合物由懸浮液形成，該懸浮液包括鋁硅酸鹽源，載液，選自金屬硅酸鹽、金屬鋁酸鹽、堿活化劑或它們的組合的活化劑，能夠延遲懸浮液的增稠和/或固化時(shí)間的緩凝劑和/或能夠加快懸浮液的增稠和/或固化時(shí)間的促凝劑，其中所述金屬為堿金屬，氧化物摩爾比M₂O/SiO₂大于0.20，其中M為所述金屬。文檔編號(hào)C09K8/42GK101522852SQ200780037245公開日2009年9月2日申請(qǐng)日期2007年8月1日優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日發(fā)明者奧利維爾·波切雷,維羅尼克·巴雷特-古達(dá)德,貝內(nèi)迪克特·祖薩茨-阿亞克申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司