N.V.Vishwanathan, Jayadev Sreedhar 編寫，新世紀(jì)國際私人有限公司出版社(New Age Internat1nal Pvt Ltd Publishers)出版(ISBN-10:0852263074and ISBN-13:978-0852263075)，其通過與本說明書不沖突的方式引用納入本文。
[0042]可使所述催化劑與所述懸液以任何方便的方式混合以使所需的固化開始，并可根據(jù)應(yīng)用而變化。即，可使所述催化劑在泵送懸液之前、同時或之后與所述懸液混合。在特別優(yōu)選的實施方式中，所述催化劑被就地保持，并在泵送之前立即混合進(jìn)入所述懸液。
[0043]必要時，可采用本領(lǐng)域中已知的催化劑“加強(qiáng)劑(kicker) ”或加速劑。技術(shù)人員也可稱之為促進(jìn)劑。其可在任何催化劑添加之前、同時或之后以任何方便的方式采用。通過該方式，一旦所述懸液已被泵送，即，放置，必要時即可在其后合適地使固化時間加快。即，加強(qiáng)劑或加速劑可用于在水泥灌漿應(yīng)用的具體的所需位置加速固化時間。如果在所述所需位置需要采用其它處理或工具，但所述位置又需要就套管被充分保護(hù)等情況時，這可能是有利的。
[0044]密度棹制
[0045]所述懸液的密度優(yōu)選適于泵送該懸液至所需位置，所述位置可能涉及，例如，置換井液。因此，證明控制所述懸液的密度可能有利于一些應(yīng)用。本文所述的制劑的典型密度通常是約61b/gal?約301b/gal。有利地，通常本文所述懸液的密度可以多種方式控制。例如，密度不同的各種組分的比可以不同。或者，可采用不同添加劑，例如，玻璃或其它材料制成的珠，閉孔泡沫(closed cell foam)或其它多孔結(jié)構(gòu)(cellular structure)、玻璃制成的微球、聚合物、硅酸鹽等，密度高于所述懸液的材料，和/或氮或其它傳統(tǒng)產(chǎn)泡方法以降低密度。
[0046]可泵送件
[0047]鑒于本公開內(nèi)容的優(yōu)勢，技術(shù)人員應(yīng)理解，所述懸液的可泵送性可通過選擇所用組分的類型和量來控制?？杀盟托钥筛鶕?jù)所需特點和應(yīng)用來選擇，這是有利的。例如，如果泵送至非常深的位置，那么可能需要更具可泵送性且可能粘度較低的懸液。一般而言，所述懸液的可泵送性是室溫下至少約10，或20，或30伯登單位，到至多約130，或120，或110，或90，或70伯登單位。
[0048]機(jī)械性質(zhì)的控制
[0049]固化的組合物的機(jī)械性質(zhì)可通過多種不同的機(jī)制控制，技術(shù)人員理解本說明書優(yōu)勢并進(jìn)行常規(guī)實驗即可明了。例如，可通過，例如，選擇熱固樹脂來以方便地控制拉伸強(qiáng)度和/或壓縮強(qiáng)度和/或撓曲強(qiáng)度。即，如果需要修改拉伸強(qiáng)度和/或壓縮強(qiáng)度和/或撓曲強(qiáng)度，則可改變熱固樹脂的類型或量。一般而言，環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和撓曲強(qiáng)度高于乙烯基酯樹脂，后者的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和撓曲強(qiáng)度高于聚酯樹脂。因此，可通過采用更多或更少的所需的不同樹脂來修改拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和/或撓曲強(qiáng)度。
[0050]有利地，還可通過控制熱固樹脂或所用樹脂的類型和量來容易地控制多種組合物中的撓曲強(qiáng)度。例如，如果就熱固樹脂(例如聚酯樹脂)而言需要較高的撓曲強(qiáng)度，則可增加所述聚合物主鏈的芳族物質(zhì)含量。即，可將馬來酸酐改為例如苯二甲酸酐和/或增加馬來酸與苯二甲酸酐之比。較高的撓曲強(qiáng)度還可通過例如采用使熱固樹脂和任何填充物和/或纖維組分之間的結(jié)合增強(qiáng)的添加劑來獲得。
[0051]類似地，壓縮強(qiáng)度可通過多種方法增加。例如，如果需要較高的壓縮強(qiáng)度，那么可采用較高模數(shù)的樹脂，例如環(huán)氧樹脂。此外或或者，提高填充物含量的量也可增加一些示例中的壓縮強(qiáng)度。
[0052]玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，Tg，也可通過熱固樹脂的類型和量來控制。例如，為了提高給定組合物的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，可添加或提高乙烯基酯樹脂相對于任何聚酯樹脂的量。通過該方式，有時可調(diào)節(jié)Tg向上升至20?40°C。
[0053]有利地，還可控制斷裂韌度和/或裂紋擴(kuò)展抗性。這樣做的一種方式是通過向熱固樹脂主鏈上添加或引入反應(yīng)性稀釋劑，例如橡膠(例如，異戊二烯、丁二烯)。這通常會增加固化的組合物的斷裂韌度和/或裂紋擴(kuò)展抗性。此外或或者，將橡膠或其它高韌性材料摻入所述懸液可以類似方式進(jìn)行協(xié)助。
[0054]添加劑
[0055]可以不同量采用其它添加劑可能是有用或需要的，只要其基本不干擾給定應(yīng)用的所需特點即可。此類添加劑可包括有助于流變性質(zhì)、密度、固化、乳化、PH控制、分散、濕潤、環(huán)境耐性、化學(xué)耐性、硬度、穩(wěn)定劑和用于磨耗耐性的修飾劑等的那些。
[0056]特別有用的添加劑可以是纖維。添加纖維可用于提高組合物的拉伸強(qiáng)度和撓曲強(qiáng)度。添加纖維的類型和量可視其它組分以及所需拉伸強(qiáng)度或撓曲強(qiáng)度的程度而定。通常而言，由玻璃、碳、Kevlar、聚合物或無機(jī)礦物質(zhì)如玄武巖等組成的所述纖維添加可能是有用的。這些添加的纖維可以是任何形式，例如，切碎的、連續(xù)的、織成的等。添加的纖維的典型的量可以是至少約0.5重量％，或至少約4重量％，或至少約10重量％到多至約20重量％，或多至約45重量％，基于所述組合物的總重量。
[0057]可插入或可剝落的納米粘土組合物
[0058]本發(fā)明還涉及一種新型組合物，其可用于井下水泥灌漿操作，以及其它應(yīng)用的基質(zhì)(host)，例如地上和地下土木工程結(jié)構(gòu)、礦業(yè)結(jié)構(gòu)、裝飾、鋪路、鋪屋面、功用圍墻、給排水出入孔、地下預(yù)澆制結(jié)構(gòu)等。所述組合物類似于先前在上文所述的組合物，其中的改進(jìn)包括添加可插入的納米粘土、可剝落的納米粘土，或它們的混合物。所述納米粘土可協(xié)助增加所述組合物的韌性，從而固化的組合物在受壓力時顯示較低程度的裂紋擴(kuò)展。并不想受任何具體理論的限制，據(jù)信如果通過超聲或其它方式插入納米粘土，那么任何裂縫的路徑將變得更加曲折，從而其線性程度較低。
[0059]包含納米粘土的典型組合物可包含熱固樹脂、微觀填充物、凝集物和可插入和/或可剝落的納米粘土。其各自的量可根據(jù)應(yīng)用而變化。一般而言，有用的組合物可包含:
[0060](I)約10重量％或約13重量％到多至約17重量％或多至約25重量％的熱固樹月旨，基于所述組合物的總重量；
[0061](2)約15重量％至約25重量％的微觀填充物，基于所述組合物的總重量；
[0062](3)約30重量％至約70重量％的凝集物，基于所述組合物的總重量；和
[0063](4)可插入的納米粘土、可剝落的納米粘土或它們的混合物。
[0064]當(dāng)然，所用的納米粘土的量和類型，取決于其它組分和所需特點。然而，在一些示例中，所述納米粘土可以約0.5重量％至約2重量％包含，基于所述組合物的總重量。合適的納米粘土包括，例如，蒙脫石、膨潤土、各種硅酸鹽、石英和其它礦物化合物。如上所述，通常采用催化劑來起始固化過程?？刹捎蒙鲜瞿切┐呋瘎?，只要其不顯著干擾插入和/或基本不使所述納米粘土降解即可。
[0065]除非另有說明或使用，本文所用的所有計數(shù)或科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的通常含義相同。盡管在對本發(fā)明的實踐或測試中可采用與本文所述那些相似或相同的任何方法和材料，通過說明而非限制的方式，采用以下非限制性示例來更高地說明優(yōu)選的方法和材料。
[0066]實施例
[0067]提供以下實施例以進(jìn)一步說明和解釋要求保護(hù)的主題，其不應(yīng)被視作任何形式的限制。除非另有說明，所有重量百分比(重量％)均以總組合物計，并且除非另有說明，所有混合均在室溫下進(jìn)行。
[0068]實施例1
[0069]使41重量％的不飽和聚酯樹脂與41重量％的碳酸鈣(粒徑分布范圍是5?20微米)以及18重量％的切碎玻璃纖維混合。所述混合物經(jīng)攪拌直至其看上去呈基本均勻懸液。然后，可使所述懸液與固化劑(例如過氧化苯甲酰或過氧化甲基乙基酮)混合，隨后泵送或放置進(jìn)入所需位置(例如井眼的環(huán)形空間)。
[0070]基于樹脂化學(xué)和粒徑分布，固化的組合物可具有采用上述ASTM測試方法的如下范圍的性質(zhì):
[0071]密度為1.3?1.7gm/cc ;拉伸強(qiáng)度為1000?5000psi ;燒曲強(qiáng)度為5000?1000psi ;壓縮強(qiáng)度的范圍是7000?20000psi ;斷裂韌度為0.2?1.3MPa根計；且玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度為60?150°C。
[0072]實施例2
[0073]以與實施例1類似的方式，使15重量％的不飽和聚酯樹脂與30%沙子(#12和#20)、35%的#5礫石和20%的CaC03混合，以形成基本均勻的懸液。然后，可使所述懸液與固化劑(例如過氧化苯甲酰或過氧化甲基乙基酮)混合，隨后泵送或放置進(jìn)入所需位置(例如井眼的環(huán)形空間)。
[0074]根據(jù)樹脂化學(xué)和粒徑分布，固化的組合物可具有采用上述ASTM測試方法的如下范圍的性質(zhì):
[0075]拉伸強(qiáng)度為1000?1400psi ;壓縮強(qiáng)度為8000?22000psi ;撓曲強(qiáng)度為2000?8000psi ;密度為2.2-2.5gm/cc ;玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度為約60?150C ;且斷裂韌度為0.3?
0.6MPa 根計。
[0076]實施例3
[0077]重復(fù)實施例1，不同之處在于用10?30重量％的玻璃珠或微球替代等比例的樹脂和填充物。
[0078]根據(jù)樹脂化學(xué)和粒徑分布，固化的組合物可具有采用上述ASTM測試方法的如下范圍的性質(zhì):
[0079]拉伸強(qiáng)度為1000?3000psi ;壓縮強(qiáng)度為6000?20000psi ;撓曲強(qiáng)度為2000?8000psi ;密度為0.7-1.3gm/cc ;玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度為約60?150C ;且斷裂韌度為0.3?0.6MPa 根計。
[0080]實施例4
[0081]重復(fù)實施例2，不同之處在于用約2重量％的切碎的纖維(玻璃、碳、玄武巖等)替代等比例的樹脂和填充物。
[0082]根據(jù)樹脂化學(xué)和粒徑分布，固化的組合物可具有采用上述ASTM測試方法的如下范圍的性質(zhì):
[0083]拉伸強(qiáng)度為1000?3000psi ;壓縮強(qiáng)度為8000?22000psi ;撓曲強(qiáng)度為2500?9500psi ;密度為0.7-1.3gm/cc ;玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度為約60?150C ;且斷裂韌度為0.3?
0.6MPa 根計。
[0084]實施例5
[0085]重復(fù)實施例2，不同之處在于采用30重量％的環(huán)氧樹脂和15重量％的沙子替代聚酯和礫石，并在150?200F下進(jìn)行混合。
[0086]根據(jù)樹脂化學(xué)和粒徑分布，固化的組合物可具有采用上述ASTM測試方法的如下范圍的性質(zhì):
[0087]拉伸強(qiáng)度為3000?6000psi ;壓縮強(qiáng)度為5000?25000psi ;撓曲強(qiáng)度為3000?IlOOOpsi ;密度為0.7-1.3gm/cc ;玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度為約100?400C ;且斷裂韌度為0.6?
1.5MPa 根計。
[0088]實施例6
[0089]重復(fù)