(57)【要約】  坑井の環を密閉するための密閉組成物は、組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂は、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または式（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含む。密閉組成物はまた、組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含む。坑井環またはケーシング−ケーシング環を密閉するための方法は、坑井にスペーサー流体を導入することと、坑井に密閉組成物を導入することと、密閉組成物を環の中に変位させることと、密閉組成物を硬化させることと、を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑井の環を密閉するための組成物であって、
前記組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含む、エポキシ樹脂と、
前記組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤と、
を含む組成物。
【請求項２】
前記エポキシ樹脂が、前記組成物中の前記エポキシ樹脂の総重量に基づいて、０．１重量パーセント〜８０重量パーセントのビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂が、式Ｒ−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）を有する反応性希釈剤をさらに含み、式中、Ｒは、１２〜１４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
坑井の環を密閉するための組成物であって、
前記組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂および式Ｒ2−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）（式中、Ｒ2は、１２〜１４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する反応性希釈剤を含む、エポキシ樹脂と、
前記組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤と、
を含む組成物。
【請求項５】
前記エポキシ樹脂が、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記エポキシ樹脂が、前記組成物中の前記エポキシ樹脂の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの前記反応性希釈剤を含む、請求項３〜５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
前記硬化剤が、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、またはイソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
前記エポキシ樹脂が、１キログラムあたり４．５エポキシ当量〜１キログラムあたり５．５エポキシ当量のエポキシ価を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
【請求項９】
前記エポキシ樹脂が、エポキシ１当量あたり１７０〜３５０グラムのエポキシ当量を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の組成物。
【請求項１０】
前記組成物が、４時間〜１２時間の硬化時間を有する、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物。
【請求項１１】
前記組成物が、１立方フィートあたり５５ポンド〜１立方フィートあたり１７０ポンドの密度を有する、請求項１〜１０のいずれかに記載の組成物。
【請求項１２】
前記組成物の粘度が、１ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）〜５０，０００ｍＰａ・ｓである、請求項１〜１１のいずれかに記載の組成物。
【請求項１３】
前記エポキシ樹脂が、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテルを含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の組成物。
【請求項１４】
前記エポキシ樹脂が、１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテルを含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の組成物。
【請求項１５】
坑井の環を密閉するための方法であって、
前記坑井内に位置付けられた管状ストリングの中にスペーサー流体を導入することであって、前記スペーサー流体が、前記坑井内に配置された掘削流体の少なくとも一部を変位させる、導入することと、
前記坑井内に位置付けられた前記管状ストリングの中に密閉組成物を導入して、前記スペーサー流体の少なくとも一部を変位させることであって、前記密閉組成物が、
前記密閉組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含み、前記エポキシ樹脂が、１グラムあたり１７０〜３５０エポキシ当量のエポキシ当量を有する、エポキシ樹脂と、
前記密閉組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤と、
を含む、変位させることと、
前記坑井の中に変位流体を導入して、前記密閉組成物を前記坑井の環の中に移送することと、
前記密閉組成物を硬化させることと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「ＳＥＡＬＩＮＧ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＳＥＡＬＩＮＧ  ＡＮ  ＡＮＮＵＬＵＳ  ＯＦ  Ａ  ＷＥＬＬＢＯＲＥ」と題する、２０１８年８月３０日に出願された米国非仮特許出願第１６／１１７，９０２号に対する優先権を主張し、該非仮特許出願の全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示の実施形態は、一般に、天然資源井戸掘削、およびより具体的には、坑井における坑井環またはケーシング−ケーシング環を密閉するための密閉組成物および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
地下の炭化水素源を抽出するには、地表から炭化水素を収容する地下地層まで穴を掘削する必要があり得る。穿孔を形成し、炭化水素を抽出するために、特殊な掘削技術および材料が利用される。掘削作業で利用される特殊な材料には、特定のダウンホール条件に合わせて策定され得る、坑井のケーシング−ケーシング環を密閉するための材料が含まれる。
【０００４】
坑井は、炭化水素を含む地下層へのアクセスを可能にするために、地表から地表の下の場所まで伸びる穴である。坑井は、坑井の内部を地表につなぐ流体導管の少なくとも一部分を含む。坑井の内部を地表に接続する流体導管は、坑井の内部から地表への流体の流れの制御を可能にし、かつ、地表上の機器と坑井の内部との間のアクセスを可能にし得る。
【０００５】
流体導管は、内部表面および外部表面を有する封入面を備えた少なくとも２つの開口部（典型的には両端にある）を有する１つ以上の管状ストリングによって画定され得る。内部表面は、流体導管の境界を画定するように機能する。坑井内で流体導管として、または流体導管を作成または延長するために使用される管状ストリングおよび管状ストリングの一部分の例としては、ケーシング、生産ライナー、コイル状の管、パイプセグメント、チューブ、パイプストリング、内部空隙を備えた機械的構造体、またはこれらの組み合わせが挙げられる。管状ストリングは、接合されたパイプセグメントまたはケーシングなど、互いに接続された、いくつかのより短い管状ストリングのアセンブリを含み得る。
【０００６】
管状ストリングまたは管状ストリングの一部分を坑井内に位置付けする場合、管状ストリングの外部表面と坑井壁との間の体積が形成され、坑井環を画定する。坑井環は、管状ストリングの外部表面と坑井壁との間に画定された体積を有する。追加のケーシング−ケーシング環は、最初に坑井内に固定されたより大きな管状ストリング内に漸進的により小さな管状ストリングを設置することによって形成され得る。各管状ストリングの設置は、管状ストリングを坑井内に位置付けることと、シール材を坑井環またはケーシング−ケーシング環内に配置して、環を密封することとを含む。
【０００７】
一次密閉は、ケーシングまたは他の管状ストリングの設置時に環を最初に密閉するプロセスを指し、管状ストリングの外部表面と坑井の坑井壁との間の環の初期密閉、または坑井内に設置された２本の管状ストリング間のケーシング−ケーシング環の初期密閉を指す場合がある。一次密閉は、管状ストリングの外部表面の周りに保護用の固体シースを形成する。一次密閉は、坑井内の管状ストリングを固定および支持することができ、炭化水素含有地層からの流体によって引き起こされる腐食から管状ストリングを保護することができる。一次密閉はまた、固体密閉組成物の一方の側から他方の側への気体および液体の移動を防止し得る環内に油圧シールを提供し得る。この油圧シールは、ゾーンの分離と呼ばれる坑井内の生産ゾーン間の流体連通を妨げる可能性があり、または流体の表面への移動を妨げる可能性がある。
【０００８】
従来の坑井設備における一次密閉は、セメント組成物を使用して行われるため、一般に「一次セメント」と呼ばれることがある。従来の坑井設備では、セメント組成物を環の中にポンプ輸送し、硬化させて、管状ストリングの外部表面の周りにセメントシースを形成する。製造中、このセメントシースは温度と圧力サイクルにさらされる。この温度と圧力サイクルにより、セメントシースに微小亀裂が形成される可能性がある。気体または液体などの流体は、微小亀裂を通って移動する可能性があり、ケーシング−ケーシング環圧力と呼ばれる、環内の圧力の蓄積を引き起こす可能性がある。セメントシースの微小亀裂によって引き起こされるケーシング−ケーシング環圧力の増加により、内部ケーシングおよび生産ライナーなどの井戸の内部構造が損傷を受ける可能性がある。ケーシング−ケーシングの環の圧力が高くなると、流体が環内のセメントシースを通って表面に移動し、そこで流体が環境に放出される可能性もある。ケーシング−ケーシング環圧力の増加によるこれらの影響は、炭化水素ガス用井戸においてさらに顕著になる。
【発明の概要】
【０００９】
したがって、坑井の熱および圧力サイクルによって引き起こされる微小亀裂の形成に対してより耐性のある環密閉組成物が必要である。また、微小亀裂およびケーシング−ケーシング環圧力上昇を発生させていた既存の坑井設備を修復するために使用可能な密閉組成物も必要である。
【００１０】
この必要性は、密閉組成物が少なくとも１つのエポキシ樹脂と少なくとも１つの硬化剤とを含むエポキシ樹脂系を含む、本密閉組成物の実施形態によって満たされる。エポキシ樹脂系を含む密閉組成物は、硬化すると、気体、液体またはそれらの両方などの流体が環を貫通するのを防ぐための障壁を形成することができる。密閉組成物は、従来のセメント組成物と比較して、より大きな圧縮強度、密度の低下、およびより大きな弾性を示し得、これにより、密閉組成物は、製造中の温度および圧力サイクルによって引き起こされる微小亀裂の形成などの劣化に抵抗することができる。したがって、密閉組成物は、炭化水素含有地層からの流体が密閉組成物を貫通する、およびこれらの流体が表面へ、または坑井環もしくはケーシング−ケーシング環を通って移動するのを防止することができる。密閉組成物は、従来のセメントよりも腐食性流体に対してより耐性があり得る。エポキシ樹脂系を含む密閉組成物は、従来のセメントよりも高い圧力に耐えることができ、ゾーンの分離を改善し、密閉組成物を介したガスの移動を軽減し得る。例えば、エポキシ樹脂系を含む密閉組成物は、１平方インチあたり７，０００ポンド（ｐｓｉ）〜１５，０００ｐｓｉの範囲の圧力に耐えることができ、この圧力は、５００〜５，０００ｐｓｉの範囲の圧力にしか耐えることができない従来のセメント組成物よりも高い。エポキシ樹脂系を含む密閉組成物の、より高い圧力に耐えるこの能力により、密閉組成物を、従来のセメント組成物と比較して、高圧地層中により深く注入することができる。また、エポキシ樹脂系は実質的に固形物を含まなくてもよく、これにより、エポキシ樹脂系を含む密閉組成物は、従来のセメントを使用できない低注入性ゾーンにおいて魅力的なものになり得る。エポキシ樹脂系を有する密閉組成物は、一次密閉ならびに修復作業に使用して、効果的なゾーンの分離を提供するか、または差圧増加に耐えるそれら能力によりケーシング−ケーシング環の漏れを補修することができる。
【００１１】
いくつかの実施形態によれば、坑井の環を密閉するための組成物は、組成物の総重量に基づいて２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含む、エポキシ樹脂を含み得る。組成物はまた、組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含み得る。
【００１２】
他の実施形態によれば、坑井の環を密閉するための組成物は、組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂および式Ｒ2−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）（式中、Ｒ2は、１２〜１４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する反応性希釈剤を含む、エポキシ樹脂を含み得る。組成物はまた、組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含み得る。
【００１３】
さらに他の実施形態によれば、坑井の環を密閉するための方法は、坑井内に位置付けられた管状ストリングの中にスペーサー流体を導入することであって、スペーサー流体が、坑井内に配置された掘削流体の少なくとも一部を変位させる、導入することと、坑井内に位置付けられた管状ストリングの中に密閉組成物を導入して、スペーサー流体の少なくとも一部を変位させることと、を含み得る。密閉組成物は、密閉組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含み、このエポキシ樹脂が、１グラムあたり１７０〜３５０エポキシ当量のエポキシ当量を有する、エポキシ樹脂を含み得る。密閉組成物はまた、密閉組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含み得る。この方法は、変位流体を坑井に導入して、密閉組成物を井戸の環の中に移送することと、密閉組成物を硬化させることと、をさらに含み得る。
【００１４】
他の実施形態では、炭化水素生産井戸の弱いゾーンを補修するための方法は、炭化水素生産井戸の弱いゾーンに少なくとも１つの管状ストリングを穿孔することと、管状ストリングを通して炭化水素生産井戸の弱いゾーンの中に密閉組成物を注入することと、を含み得る。密閉組成物は、密閉組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含み、このエポキシ樹脂が、１グラムあたり１７０〜３５０エポキシ当量のエポキシ当量を有する、エポキシ樹脂を含み得る。密閉組成物はまた、密閉組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含み得る。この方法は、密閉組成物を硬化させることをさらに含み得る。
【００１５】
記載された実施形態のさらなる特徴および利点は、以下の発明を実施するための形態に記載され、一部はその説明から当業者に容易に明白であるか、または以下の発明を実施するための形態、ならびに特許請求の範囲を含む記載された実施形態を実施することにより認識されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示全体で使用される場合、「炭化水素含有地層」という用語は、地下地質領域から抽出され得る原油、炭化水素ガス、またはそれらの両方などの炭化水素を含有する地下地質領域を指す。
【００１７】
本開示全体で使用される場合、「流体」という用語は、液体、気体、またはそれらの両方を含み得る。本開示全体で使用される場合、「スペーサー流体」は、井戸生産で利用される任意の他の２つの材料を離間するために利用される流体を指す。
【００１８】
本開示の実施形態は、密閉組成物、および密閉組成物を使用して坑井内のケーシング−ケーシング環を密閉する方法に関する。密閉組成物は、エポキシ樹脂および硬化剤を含むエポキシ系を含む。一実施形態では、密閉組成物は、２０重量パーセント（重量％）〜９７重量％のエポキシ樹脂および１重量％〜２０重量％の硬化剤を含む。密閉組成物は、坑井の環に導入され、硬化されて、外側ケーシングと坑井壁またはケーシング−ケーシング環のうちのいずれかとの間の環を密閉することができる。密閉組成物はまた、坑井の部分を修復するために、ケーシング−ケーシング環の圧力増加または環の圧力によって生じる損傷を受けている坑井の一部に導入され得る。
【００１９】
本開示の他の実施形態は、逸泥防止材料（ＬＣＭ）組成物、およびＬＣＭ組成物を使用して逸泥ゾーンを修復する方法に関する。ＬＣＭ組成物は、エポキシ樹脂および硬化剤を含む前述のエポキシ系を含む。ＬＣＭ組成物は、５０重量パーセント（重量％）〜９７重量％のエポキシ樹脂および２重量％〜３０重量％の硬化剤を含み得る。逸泥ゾーンを坑井から分離するために、ＬＣＭ組成物を逸泥ゾーンに導入することができる。
【００２０】
密閉組成物およびＬＣＭ組成物は、硬化すると、液体および気体などの流体が、密閉組成物またはＬＣＭ組成物を通って地表へ、または井戸の生産パイプの中へと移動するのを防ぐための障壁として機能する。さらに、密閉組成物およびＬＣＭ組成物は、硬化すると、掘削流体、密閉組成物、またはその両方などの流体が、坑井から地下層に流れ込んで失われるのを防ぐための障壁として機能する。硬化すると、密閉組成物およびＬＣＭ組成物のエポキシ樹脂系は、坑井の環を密閉するためにまたは逸泥ゾーンを分離するために使用される従来のセメント組成物と比較して、より高い圧縮強度、より低い密度、およびより大きな弾性を示し得る。例えば、ある量のエポキシ樹脂系を従来のセメント組成物に加えると、エポキシ樹脂系を含まないセメント組成物と比較して、組成物の圧縮強度が少なくとも３５％増加する可能性がある。弾性に関して、いくつかの実施形態では、本開示の密閉組成物は、従来のヘマタイトスラリー（すなわち、従来のセメント組成物）の静的体積弾性率１．４０４ｘ１０6ｐｓｉよりも小さい、１平方インチあたり１．１８４ｘ１０6ポンド（ｐｓｉ）の静的体積弾性率を有し得る。密閉組成物の静的体積弾性率は、加えられた圧力の変化を、物体の元の体積に対する体積の変化の比率で割ったものに等しい弾性定数である。静的体積弾性率が小さいほど、弾性が大きいことを示す。
【００２１】
密閉組成物およびＬＣＭ組成物のこれらの機械的特性により、密閉組成物およびＬＣＭ組成物はより脆くなくなり、従来のセメント組成物と比較してより大きな変形能力が得られる。さらに、硬化前のエポキシ樹脂系を含む密閉組成物は、密閉組成物が一次密閉プロセス中に静水圧を地層に伝達して坑井壁を支持し、炭化水素含有地下層から坑井内へ流体が流れ込むのを防ぐのを可能にする有益なレオロジー特性を有し得る。エポキシ樹脂系を組み込んだ密閉組成物は、効果的なゾーンの分離を提供し、ケーシング−ケーシング環の漏れを補修するための修復作業に使用することができる。本開示で後述するように、エポキシ樹脂または硬化剤の濃度を変えることによって、密閉組成物およびＬＣＭ組成物を、異なる密度、粘度および機械的特性で調製することができる。例えば、密閉組成物またはＬＣＭ組成物は、必要に応じて、剛性または可撓性である最終硬化エポキシを生成するように設計することができる。したがって、エポキシ樹脂系は、坑井の異なるダウンホール条件での使用に適合させることができる。
【００２２】
また、いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂系を含む密閉組成物またはＬＣＭ組成物は、実質的に固体を含まなくてもよく、これにより、密閉組成物およびＬＣＭ組成物は、従来のセメント組成物を使用できない低注入性ゾーンに適したものとなり得る。エポキシ樹脂系を用いた密閉組成物およびＬＣＭ組成物は、従来のセメント組成物と比較して密度が低下している可能性があり、これにより、密閉組成物は、従来のセメント組成物と比較して狭い破砕圧力勾配ゾーンにより適したものとなる。
【００２３】
坑井は、流体と装置の両方が地表と炭化水素含有地層の間を横断できるようにすることができる経路を形成する。坑井の空隙容量を画定することに加えて、坑井壁は、坑井が横断する地層と坑井の内部との間を流体が遷移できる境界面としても機能する。坑井壁は、地層とのそのような相互作用を許容するように覆われていない（unlined）（すなわち、むきだしの岩または地層）か、またはそのような相互作用を許容しないように覆われている（lined）（すなわち、本開示で先に述べた管状ストリングで）ことができる。
【００２４】
坑井は、坑井の内部を地表につなぐ流体導管の少なくとも一部分を含む。坑井の内部を地表に接続する流体導管は、坑井の内部から地表への流体の流れの制御を可能にし、かつ、地表上の機器と坑井の内部との間のアクセスを可能にし得る。地表で流体導管に接続されている機器の例には、パイプライン、タンク、ポンプ、コンプレッサ、およびフレアが含まれる。流体導管は、ツール、ドリルストリング、センサーおよび器具を含むがこれらに限定されない機械的装置を坑井の内部に出し入れするのに十分な大きさであり得る。
【００２５】
前述のように、流体導管は、坑井内に設置された管状ストリングにより画定され得る。坑井環は、管状ストリングの外表面と坑井壁との間に画定された体積を有する。坑井掘削が継続し、坑井が地下層のより深部に伸びるにつれて、最初の管状ストリングにより画定された流体導管内に１つ以上の追加の管状ストリングが設置され得る。追加の管状ストリングは、追加の管状ストリングが配置される管状ストリングの内部断面寸法よりも小さい外部断面寸法を有し得る。したがって、追加の管状ストリングは、坑井に設置されると、追加の管状ストリングの外部表面と追加の管状ストリングを取り囲む管状ストリングの内部表面との間に画定されるケーシング−ケーシング環を形成し得る。したがって、掘削が完了し、坑井に生産用の生産管が取り付けられた後、坑井は、坑井環および複数のケーシング−ケーシング環を形成する漸進的により小さい断面寸法の複数の管状ストリングを備え得る。
【００２６】
本開示で先に述べたように、各管状ストリングの設置は、管状ストリングを坑井内に位置付けることと、管状ストリングを坑井内で一次密閉することとを含む。一次密閉プロセスは、密閉組成物を環内に配置し、密閉組成物を硬化させて環を密閉することを含む。一次密閉を行い得る前に、掘削流体の存在下でドリルストリングを使用して坑井を掘削してもよい。掘削が終了すると、坑井は掘削流体で満たされる。掘削流体は坑井内に残り、管状ストリングが坑井内に配置される。管状ストリングが坑井内に配置されると、掘削流体は、管状ストリングの内部容積、ならびに管状ストリングの外部表面と坑井壁との間の環を満たすことができる。内部管状ストリングの場合、管状ストリングは、管状ストリングの長さの一部に沿って、外部表面と坑井壁との間に坑井環を形成し、管状ストリングの長さのアップホール部分に沿って、前に設置されたケーシングの外部表面と内部表面との間にケーシング−ケーシング環を形成し得る。
【００２７】
状況によっては、密閉組成物が掘削流体と適合しない場合がある。よって、一次密閉を開始するために、最初にスペーサー流体は管状ストリングの内部容積にポンプ輸送されて、掘削流体を変位させ、掘削流体と密閉組成物との間の緩衝液となることができる。様々な洗浄流体またはプレフラッシュ流体もまた、スペーサー流体の前または後に管状ストリングの内部容積に導入され得る。洗浄流体を使用して、管状ストリングおよび坑井壁の表面からフィルムおよび残留物を除去することができる。次に、一定量の密閉組成物を、スペーサー流体の後に管状ストリングの内部容積にポンプ輸送し得る。一定量の密閉組成物は、坑井環、ケーシング−ケーシング環、またはその両方などの環を満たす量であり得る。スペーサー流体と密閉組成物との間にダウンホールプラグを使用してもよく、密閉組成物の後にアップホールプラグを挿入してもよい。
【００２８】
変位流体は、アップホールプラグの後に管状ストリングの内部容積にポンプ輸送され、密閉組成物を管状ストリングのダウンホール端部へ、管状ストリングのダウンホール縁部の周辺に、および環の中に押し込むことができる。変位流体は、フラッシュ流体と呼ばれることもある。変位流体は、すべての密閉組成物が環内に配置されるまで、管状ストリングの内部容積内にポンプ輸送される。ダウンホールプラグとアップホールプラグの協調は、環内で密閉組成物を維持するように作用し得る。
【００２９】
次に、密閉組成物を硬化させて、管状ストリングと坑井壁との間、管状ストリングと外側管状ストリングとの間、またはその両方に密閉障壁を形成することができる。密閉組成物が硬化すると、密閉組成物は、管状ストリングの外部表面と、坑井壁または管状ストリングを取り囲む外部ケーシングの内部表面との両方と物理的および化学的に結合し、管状ストリングを坑井壁または外部ケーシングに結合する。この流体分離により、流体は密閉組成物を通って井戸の内部または地表へのアップホールへと移動することができなくなる。
【００３０】
一次密閉に加えて、密閉組成物を使用して修復密閉を実施することができる。修復密閉において、密閉組成物は、坑井を修復するため、例えば、環内に微小亀裂が形成された、またはケーシング−ケーシング環の圧力の増加により管状ストリングに損傷が生じた坑井の部分を修復するために、坑井内の特定の場所に導入される。修復密閉はまた、放棄に備えて坑井を密閉する目的で、密閉組成物を坑井に注入することを含み得る。いくつかの状況では、修復密閉は、「搾り出し」プロセスを含み得、このプロセスでは、密閉組成物が、最も内側の管状ストリングの内部表面など、修復される井戸の部分の内部表面に押し付けられる。密閉組成物が管状ストリングまたは坑井壁の内部表面に押し付けられると、密閉組成物の液体部分が、微小亀裂に、または坑井壁を修復する場合には地層に、「搾り出される」可能性がある。従来の密閉組成物の場合、固体は、管状ストリングの内部表面上に層を形成し得る。
【００３１】
坑井の掘削中に、掘削作業が逸泥ゾーンに遭遇する可能性がある。逸泥ゾーンでは、掘削流体、密閉組成物、またはその両方が坑井から地下層に流れ込み、その結果、掘削プロセスから掘削流体または密閉組成物が失われる。場合によっては、逸泥は、掘削が通過する地層の自然状態によって引き起こされる可能性がある。例えば、地下層は自然に破砕されている場合もあれば、砂利、砂、豆状物、またはその他の未固結物質などの未固結地層である場合もある。あるいは、他の状況では、掘削流体または密閉組成物の静水圧は、地下層の破砕勾配よりも大きくなる可能性があり、これにより、地層の細孔が少なくとも多少破壊される可能性がある。地層の細孔が十分に破壊されると、細孔は、これらの流体の流動に抵抗するのではなく、坑井から流体を受け取るのに十分な大きさになる。
【００３２】
逸泥ゾーンは、逸泥ゾーンを坑井から密閉するために、逸泥ゾーンの地層に材料を導入することによって修復することができる。材料は地層に注入されるか、地層に搾り出される。従来の逸泥防止材料（ＬＣＭ）としては、架橋材料、繊維状材料、薄片状材料、低硬化時間セメントなどのセメント、および異なる粒子サイズを有する他の材料を挙げることができる。従来の逸泥防止材料の特定の例としては、炭酸カルシウム、セメント、紙、綿実の外皮、堅果殻、または他の同様の材料を挙げることができる。これらの材料は、逸泥ゾーンでの地層の上に固体の層を形成することによって、多くの逸泥ゾーンを仲介するのに効果的である可能性がある。しかしながら、これらの従来の材料の固形分はこれらの材料が地層に注入されるのを妨げるため、これらの材料は低注入性ゾーンでのＬＣＭとしての使用には効果的ではない。
【００３３】
低注入性ゾーンは、固体粒子を含む材料を注入することができないゾーンである。低注入性ゾーンには、４０００ポンド／平方インチ・分／バレル（ｐｓｉ−ｍｉｎ／ｂｂｌ）を超えるゾーン、または６０００ｐｓｉ−ｍｉｎ／ｂｂｌを超える注入性係数を有するゾーンが含まれる場合がある。本明細書で使用される場合、「バレル」という用語は、４２ＵＳガロンに等しい測定単位を指す。注入性係数は、１平方インチあたりの力をポンド（ｐｓｉ）で表した注入圧力を、１分あたりのバレル（ｂｂｌ／ｍｉｎ）で表した注入速度で割った商として定義される。これらの低注入性ゾーンには、坑井から地下層への非常に細い微小亀裂を含むタイトな裂け目（fractures）、およびケーシング間の環の距離がタイトな領域を含み得るが、これらに限定されない。低注入性ゾーンでは、地層内の微小亀裂の平均幅またはケーシング間の環の距離は、１００ミクロン未満、例えば５０ミクロン未満、または１０ミクロン未満でさえあり得る。これらの低注入性ゾーンでは、セメント組成物または他の材料組成物中の固体粒子が閉塞を引き起こし、セメントまたは他の組成物がゾーンに注入されるのを妨げる可能性がある。例えば、逸泥ゾーンを修復するためのセメント組成物および他の従来の材料は、より高濃度の固形物を含み、一般に、低注入性ゾーンに注入可能ではない。低注入性ゾーンでは、固体または固体粒子を実質的に含まない材料を使用する必要がある。本開示で使用される場合、構成要素を「実質的に含まない」という用語は、掘削流体、密閉組成物、逸泥防止材料、スペーサー流体、洗浄流体、またはその他の材料などの組成物の特定の部分におけるその成分の１重量パーセント（重量％）未満を意味する。一例として、実質的に固形物を含まない逸泥防止材料は、逸泥防止材料の総重量に基づいて、１重量％未満の固形物を有し得る。
【００３４】
本開示で先に論じたように、本開示の密閉組成物およびＬＣＭ組成物は、少なくとも１つのエポキシ樹脂および少なくとも１つの硬化剤を含むエポキシ樹脂系を含み得る。エポキシ樹脂としては、ビスフェノール−Ａベースのエポキシ樹脂、ビスフェノールＦベースのエポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、ノバラック（Novalac）樹脂、またはこれらのエポキシ樹脂の組み合わせを挙げることができる。脂肪族エポキシ樹脂は式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子、例えば、４〜２０個、４〜１６個、４〜１２個、４〜８個、６〜２４個、６〜２０個、６〜１６個、または６〜１２個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルであり得る）を有し得る。いくつかの実施形態では、Ｒ1は、アルキル基であり得る。例えば、一実施形態では、エポキシ樹脂は、式（ＩＩ）を有する１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルを含み得る。
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｃ6Ｈ12−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）    （ＩＩ）
【００３５】
いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、またはビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含み得る。あるいは、他の実施形態では、エポキシ樹脂は、１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテルのうちの少なくとも１つを含み得る。
【００３６】
エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂１キログラムあたり４．５エポキシ当量〜エポキシ樹脂１キログラムあたり５．５エポキシ当量のエポキシ価を有し得る。エポキシ樹脂のエポキシ当量は、１当量のエポキシを含むエポキシ樹脂のグラム単位の重量である。エポキシ樹脂のエポキシ当量は、エポキシ樹脂の分子量をエポキシ樹脂のエポキシ基の平均数で割ったものに等しい。エポキシ樹脂は、エポキシ１当量あたり１７０〜３５０グラム（ｇ／当量）の樹脂のエポキシ当量を有し得る。エポキシ樹脂のエポキシ価およびエポキシ当量は、ＡＳＴＭ−Ｄ１６５２に従って求めることができる。エポキシ樹脂のエポキシ価およびエポキシ当量を求める他の方法もまた、エポキシ樹脂のエポキシ価またはエポキシ当量を求めるために使用することができる。
【００３７】
密閉組成物に使用される場合、いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、密閉組成物が、管状ストリングの外部表面と坑井壁または管状ストリングを取り囲むケーシングの内部表面との間の環に移送されることを可能にする。他の実施形態では、エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂を有する密閉組成物を修復領域に導入することを可能にする粘度を有し得る。エポキシ樹脂系がＬＣＭ組成物に含まれる場合、いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、地下層の低注入性ゾーンなどの地下層へのＬＣＭ組成物の注入を可能にする粘度を有し得る。いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、２００ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）〜５０，０００ｍＰａ・ｓ、２００ｍＰａ・ｓ〜２０，０００ｍＰａ・ｓ、２００ｍＰａ・ｓ〜１５，０００ｍＰａ・ｓ、２００ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、２００ｍＰａ・ｓ〜５，０００ｍＰａ・ｓ、２００ｍＰａ・ｓ〜２，０００ｍＰａ・ｓ、５００ｍＰａ・ｓ〜５０，０００ｍＰａ・ｓ、５００ｍＰａ・ｓ〜２０，０００ｍＰａ・ｓ、５００ｍＰａ・ｓ〜１５，０００ｍＰａ・ｓ、５００ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、５００ｍＰａ・ｓ〜５，０００ｍＰａ・ｓ、５００ｍＰａ・ｓ〜２，０００ｍＰａ・ｓ、１０００ｍＰａ・ｓ〜５０，０００ｍＰａ・ｓ、１０００ｍＰａ・ｓ〜２０，０００ｍＰａ・ｓ、１０００ｍＰａ・ｓ〜１５，０００ｍＰａ・ｓ、１０００ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、１０００ｍＰａ・ｓ〜５，０００ｍＰａ・ｓ、または１０００ｍＰａ・ｓ〜２，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有し得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、反応性希釈剤で修飾され得る。反応性希釈剤の種類と量は、エポキシ樹脂の粘度、柔軟性、硬度、化学的耐性、機械的特性、可塑化効果、反応性、架橋密度、またはその他の特性に影響を与える可能性がある。いくつかの実施形態では、反応性希釈剤をエポキシ樹脂に添加して、エポキシ樹脂の粘度を低下させるなど、エポキシ樹脂の粘度を変化させることができる。他の実施形態では、エポキシ樹脂の接着性、柔軟性および耐溶剤性のうちの少なくとも１つを改善するために、反応性希釈剤を添加することができる。反応性希釈剤は、非官能性、単官能性、二官能性、または多官能性の反応性希釈剤であり得る。例えば、非官能性反応性希釈剤は、エポキシド官能基を持たない。反応性希釈剤に関連して使用される場合、「官能性」という用語は、少なくとも１つのエポキシド官能基を有する反応性希釈剤を指す。したがって、官能性反応性希釈剤は、１つ、２つ、３つ、または３つより多いエポキシド官能基を有し得る。反応性希釈剤に関連して使用される場合、「非官能性」という用語は、少なくとも１つのエポキシド官能基を持たない反応性希釈剤を指す。したがって、非官能性反応性希釈剤は、少なくとも１つのエポキシド官能基を持たないが、それでも、エポキシド樹脂の反応中に少なくとも１つの化学反応に関与する。「非反応性希釈剤」という用語は、エポキシ樹脂の反応中に化学反応に関与しない希釈剤を指す。反応性および非反応性希釈剤の例としては、限定されないが、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、カルダノールグリシジルエーテル誘導体、プロパントリグリシジルエーテル、Ｃ13-C15アルコールの脂肪族モノグリシジルエーテル、または官能性もしくは非官能性反応性希釈剤および非反応性希釈剤の組み合わせを挙げることができる。いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、式（ＩＩＩ）：
Ｒ2−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）                              （ＩＩＩ）
（式中、Ｒ2は、１２〜１４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する反応性希釈剤を含み得る。Ｒ2は、直鎖、分枝鎖、または環状であり得る。いくつかの実施形態では、Ｒ2は、アルキル基であり得る。
【００３９】
いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂の粘度を低下させる量の反応性希釈剤を含み得る。他の実施形態では、エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂の接着性、柔軟性または耐溶剤性のうちの１つ以上を改変する量の反応性希釈剤を含み得る。いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂系のエポキシ樹脂部分の総重量に基づいて、１重量％〜３０重量％の反応性希釈剤を含み得る。本開示で使用される場合、「エポキシ樹脂部分」という用語は、硬化剤、加重剤、または促進剤もしくは遅延剤などの他の添加剤を含まないエポキシ樹脂系の構成要素を指す。エポキシ樹脂部分は、エポキシ樹脂および任意の添加された反応性または非反応性希釈剤を含む。他の実施形態では、エポキシ樹脂は、エポキシ系のエポキシ樹脂部分の総重量に基づいて、１重量％〜２０重量％、１重量％〜１６重量％、１重量％〜１４重量％、１重量％〜１２重量％、５重量％〜３０重量％、５重量％〜２０重量％、５重量％〜１６重量％、５重量％〜１４重量％、５重量％〜１２重量％、１０重量％〜３０重量％、１０重量％〜２０重量％、１０重量％〜１６重量％、１０重量％〜１４重量％、１２重量％〜３０重量％、１２重量％〜２０重量％、１２重量％〜１６重量％、１４重量％〜３０重量％、１４重量％〜２０重量％、または１４重量％〜１６重量％の反応性希釈剤を含み得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体を含むビスフェノール−Ａ−（エピクロロヒドリン）エポキシ樹脂を含み得る。ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡとエピクロロヒドリンを反応させて作成したエポキシ樹脂である。次に、ビスフェノール−Ａ−（エピクロロヒドリン）エポキシ樹脂を反応性希釈剤オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体で修飾して、樹脂の粘度を下げ、最終樹脂の接着性、柔軟性および耐溶剤性を改善することができる。反応性希釈剤オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体を含むビスフェノール−Ａ−（エピクロロヒドリン）エポキシ樹脂は、密閉組成物またはＬＣＭ組成物の粘度を変更するか、密閉組成物またはＬＣＭ組成物に、非結晶性樹脂、および反応性希釈剤オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体を含むビスフェノール−Ａ−（エピクロロヒドリン）エポキシ樹脂を含まない組成物と比較して向上した機械的および化学的耐性を付与することができる。いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂の総重量に基づいて、８０重量％〜９０重量％、８０重量％〜８８重量％、８０重量％〜８６重量％、８０重量％〜８４重量％、８２重量％〜９０重量％、８２重量％〜８８重量％、８２重量％〜８６重量％、８２重量％〜８４重量％、８４重量％〜９０重量％、８４重量％〜８８重量％、または８４重量％〜８６重量％のビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂を含み得る。いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂系のエポキシ樹脂部分の総重量に基づいて、１０重量％〜２０重量％、１０重量％〜１８重量％、１０重量％〜１６重量％、１０重量％〜１４重量％、１２重量％〜２０重量％、１２重量％〜１８重量％、１２重量％〜１６重量％、１２重量％〜１４重量％、１４重量％〜２０重量％、１４重量％〜１８重量％、または１４重量％〜１６重量％のオキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体を含み得る。
【００４１】
いくつかの実施形態では、反応性希釈剤オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体を含むビスフェノール−Ａ−（エピクロロヒドリン）エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂は、エポキシ樹脂１キログラムあたり４．７６エポキシ当量〜エポキシ樹脂１キログラムあたり５．２６エポキシ当量のエポキシ価を有し得る。ビスフェノール−Ａ−（エピクロロヒドリン）エポキシ樹脂と反応性希釈剤オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体を含むエポキシ樹脂は、１９０ｇ／ｅｑ〜２１０ｇ／ｅｑのエポキシ当量と、６００ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）〜１２００ｍＰａ・ｓまたは６００ｍＰａ・ｓ〜９００ｍＰａ・ｓの動粘度を有し得る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、２，３−エポキシプロピル−ｏ−トリルエーテルを含み得、これは、１７０ｇ／ｅｑ〜１９０ｇ／ｅｑのエポキシ当量を有し得、７ｍＰａ・ｓ〜１０ｍＰａ・ｓの動粘度を示し得る。他の実施形態では、エポキシ樹脂は、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテルを含み得、これは、２７０ｇ／ｅｑ〜３０５ｇ／ｅｑのエポキシ当量を有し得、５ｍＰａ・ｓ〜１２ｍＰａ・ｓの動粘度を示し得る。いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は、１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテルを含み得、これは、１５０ｇ／ｅｑ〜１７０ｇ／ｅｑのエポキシ当量を有し得、２０ｍＰａ・ｓ〜３０ｍＰａ・ｓの動的粘度を示し得る。
【００４３】
いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂系は、複数のエポキシ樹脂を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂系は、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂、２，３−エポキシプロピル−ｏ−トリルエーテル、Ｃ12−Ｃ14アルキルグリシジルエーテル、または１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルエポキシ樹脂のうちの２つ以上の組み合わせを含み得る。一実施形態では、エポキシ樹脂は、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルエポキシ樹脂およびビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂と反応性希釈剤オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体の混合物を含み得る。
【００４４】
いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化エポキシ組成物を形成するのに必要な量のエポキシ樹脂を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化前の密閉組成物の総重量に基づいて、２０重量％〜９９重量％のエポキシ樹脂を含み得る。他の実施形態では、密閉組成物は、硬化前の密閉組成物の総重量に基づいて、２０重量％〜９７重量％、２０重量％〜９５重量％、２０重量％〜９０重量％、２０重量％〜８０重量％、２０重量％〜６０重量％、４０重量％〜９９重量％、４０重量％〜９７重量％、４０重量％〜９５重量％、４０重量％〜９０重量％、４０重量％〜８０重量％、４０重量％〜６０重量％、６０重量％〜９９重量％、６０重量％〜９７重量％、６０重量％〜９５重量％、６０重量％〜９０重量％、６０重量％〜８０重量％、８０重量％〜９９重量％、８０重量％〜９７重量％、８０重量％〜９５重量％、８０重量％〜９０重量％、９０重量％〜９９重量％、９０重量％〜９７重量％、または９０重量％〜９５重量％のエポキシ樹脂を含み得る。
【００４５】
本開示で先に論じたように、エポキシ樹脂系は、エポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤を含む。硬化剤は、アミン、ポリアミン、アミン付加物、ポリアミン付加物、アルカノールアミン、アミド、ポリアミド、ポリアミド付加物、ポリアミドイミダゾリン、ポリアミノアミド、フェナルカミン、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。アミンまたはポリアミン硬化剤としては、限定されないが、脂肪族アミン、脂環式アミン、ポリアクリル酸で修飾された脂環式アミンなどの修飾脂環式アミン、脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、ポリアクリル酸で修飾されたポリアミンなどの修飾ポリアミン、または脂環式アミン付加物またはポリアミン付加物などのアミン付加物を挙げることができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、硬化剤は、トリメチルヘキサメチレンジアミン（ＴＭＤ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレンジアミン（ＭＸＤＡ）、アミノエチルピペラジン（ＡＥＰ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ポリエーテルアミン、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）、ベータヒドロキシアルキルアミド（ＨＡＡ）、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。他の実施形態では、硬化剤は、ＤＥＴＡ、ＴＥＴＡ、ＴＥＰＡ、ＩＰＤＡ、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂系は、複数の硬化剤を含み得る。
【００４７】
硬化剤は、アミン硬化剤がエポキシ樹脂系を完全に硬化させることを可能にするアミン価を有するアミン硬化剤であり得る。硬化剤のアミン価は、アミン硬化剤の活性水素（ＮＨ）含有量を示す。アミン価は、１グラムのアミン硬化剤中のＮＨを中和するのに必要な水酸化カリウム（ＫＯＨ）のミリグラム単位の重量として表される。いくつかの実施形態では、硬化剤は、１グラムあたりＫＯＨ２５０ミリグラム（ｍｇＫＯＨ／ｇ）〜１７００ｍｇＫＯＨ／ｇ、２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６００ｍｇＫＯＨ／ｇ、４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７００ｍｇＫＯＨ／ｇ、４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６００ｍｇＫＯＨ／ｇ、６５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７００ｍｇＫＯＨ／ｇ、６５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、または６５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６００ｍｇＫＯＨ／ｇのアミン価を有し得る。アミン価は、硬化剤の溶液を、塩化水素（ＨＣｌ）の１Ｎ溶液などの希酸で滴定することによって求めることができる。次に、アミン価は、式１（ＥＱＵ．１）に従って、溶液中のアミンを中和するために必要なＨＣｌの量から計算することができる。
【数１】
2021535262.tif 000002
式中、ＶHClはアミンを中和するために必要なＨＣｌのミリリットル単位の体積であり、ＮHClはアミンの滴定に使用されるＨＣｌの規定度であり、ＭＷKOHは１モルあたりのグラム数で表したＫＯＨの分子量であり、Ｗは滴定した硬化剤サンプルのグラム単位の重量である。既知の純粋なアミン硬化剤のアミン数は、式２（ＥＱＵ．２）から計算することができる。
【数２】
2021535262.tif 000003
式中、ＭＷKOHは１モルあたりのグラム数で表したＫＯＨの分子量であり、ＭＷ硬化剤は１モルあたりのグラム数で表した硬化剤の分子量である。
【００４８】
アミン硬化剤は、アミン硬化剤がエポキシ樹脂系を完全に硬化することを可能にするアミン水素当量（ＡＨＥＷ）を有し得る。アミン硬化剤のＡＨＥＷは、１当量のアミンを含むアミン硬化剤のグラムを指す。アミン硬化剤のＡＨＥＷは、１モルあたりのグラム数で表したアミン硬化剤の分子量を１分子あたりの活性水素の数で割ることによって計算することができる。いくつかの実施形態では、硬化剤は、本開示で先に記載された方法に従って、２０グラム（ｇ）〜１２０ｇ、２０ｇ〜１１５ｇ、２０ｇ〜１１０ｇ、２０ｇ〜１００ｇ、４０ｇ〜１２０ｇ、４０ｇ〜１１５ｇ、４０ｇ〜１１０ｇ、４０ｇ〜１１０ｇ、６０ｇ〜１２０ｇ、６０ｇ〜１１５ｇ、または６０ｇ〜１１０ｇのＡＨＥＷを有するアミン硬化剤であり得る。
【００４９】
密閉組成物の硬化時間は、密閉組成物中の硬化剤の量に反比例し得る。例えば、密閉組成物中の硬化剤の量を増加させると、密閉組成物の硬化時間が減少する可能性がある。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、密閉組成物中のエポキシ樹脂を４時間〜１２時間の硬化時間で半固体状態に硬化させることができる量の硬化剤を含み得る。本開示で使用される場合、「半固体」という用語は、組成物が高い弾性および柔軟性を示す、液体と固体との間の組成物の状態を指す。半固体状態では、密閉組成物は容易に変形し得るが、変形力を解放すると形状が戻る可能性がある。半固体または固体状態に硬化された密閉組成物は、坑井の環を密閉することができる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、密閉組成物は、４時間〜９時間の硬化時間内にエポキシ樹脂系を半固体状態に硬化させることができる量の硬化剤を含み得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化前の密閉組成物の総重量に基づいて、０．１重量％〜２０重量％の硬化剤を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化前の密閉組成物の総重量に基づいて、０．１重量％〜１５重量％、０．１重量％〜１０重量％、０．１重量％〜５重量％、０．５重量％〜２０重量％、０．５重量％〜１５重量％、０．５重量％〜１０重量％、０．５重量％〜５重量％、１重量％〜２０重量％、１重量％〜１５重量％、１重量％〜１０重量％、１重量％〜５重量％、５重量％〜２０重量％、５重量％〜１５重量％、５重量％〜１０重量％、または１０重量％〜２０重量％の硬化剤を有し得る。
【００５１】
エポキシ樹脂系はまた、エポキシ樹脂と硬化剤との間の反応の速度を変更するため、または粘度、降伏点もしくは他のレオロジー特性などの樹脂系の他の特性を変更するための１つ以上の添加剤を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂系は、エポキシ樹脂と硬化剤との間の反応を加速または減速するための促進剤または遅延剤を含み得る。促進剤としては、限定されないが、アルコール、フェノール、アミノアルコール、またはアミンを挙げることができる。促進剤の例としては、限定されないが、ベンジルアルコール、モノノニルフェノール、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、アミノ−ｎ−プロピルジエタノールアミン、ｎ，ｎ−ジメチルジプロピレントラミン、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。遅延剤の例としては、リグニン、ガム、デンプン、リグノスルホン酸塩誘導体、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、密閉組成物は、密閉組成物の硬化時間を１２時間より長い時間から１時間〜１２時間の範囲の硬化時間に短縮することができる量の促進剤を含み得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化前の密閉組成物の総重量に基づいて、０．０１重量％〜１０重量％の促進剤を含み得る。他の実施形態では、密閉組成物は、硬化前の密閉組成物の総重量に基づいて、０．０１重量％〜５重量％、０．０１重量％〜３重量％、０．０１重量％〜１重量％、０．１重量％〜１０重量％、０．１重量％〜５重量％、０．１重量％〜３重量％、０．１重量％〜１重量％、１重量％〜１０重量％、１重量％〜５重量％、または１重量％〜３重量％の促進剤を含み得る。
【００５３】
密閉組成物は、１つ以上の加重材料を含み得る。加重材料は、密閉組成物の密度を増加させる比重（ＳＧ）を有する粒子状固体であり得る。加重材料を密閉組成物に加えて、最終硬化樹脂の密度を高め、密閉組成物によって坑井壁または外側管状ストリングの内部表面に及ぼされる静水圧を高めることができる。硬化樹脂の最終密度は、密閉されるゾーンの地下層の地質に依存し得る。例えば、いくつかの実施形態では、地下層は、坑井を支持し、密閉組成物の硬化中に地下層から坑井へと流体が流れるのを防ぐために、より高い密度を有する密閉組成物を必要とし得る。
【００５４】
加重材料は、２〜６の比重（ＳＧ）を有し得る。加重材料の例としては、限定されないが、砂、重晶石（硫酸バリウム）、ヘマタイト、炭酸カルシウム、シデライト、イルメナイト、ケイ砂、酸化マンガン（ＭｎＯ）、ハウスマナイト（四酸化マンガン（Ｍｎ3Ｏ4））、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化鉄、フライアッシュ、またはこれらの加重材料の任意の組み合わせを挙げることができる。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、四酸化マンガンを含み得る。
【００５５】
密閉組成物は、密閉組成物の密度を増加させる量の加重材料を含み得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化前の密閉組成物の総重量に基づいて、０．１重量％〜４０重量％の加重材料を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化前の密閉組成物の総重量に基づいて、０．１重量％〜３０重量％、０．１重量％〜２０重量％、０．１重量％〜１０重量％、１重量％〜４０重量％、１重量％〜３０重量％、１重量％〜２０重量％、１重量％〜１０重量％、５重量％〜４０重量％、５重量％〜３０重量％、５重量％〜２０重量％、５重量％〜１０重量％、１０重量％〜４０重量％、１０重量％〜３０重量％、１０重量％〜２０重量％、または２０重量％〜４０重量％の加重材料を含み得る。
【００５６】
いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂系は、カルダノール液、ポリアクリル酸流動剤、またはこれらの組み合わせなどの他の改質剤を含み得る。エポキシ樹脂の粘度を下げるために、改質剤をエポキシ樹脂系に加えることができる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、密閉組成物は、組成物の総重量に基づいて２０重量％〜９７重量％のエポキシ樹脂であって、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含む、エポキシ樹脂と、組成物の総重量に基づいて１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤と、を含み得る。あるいは、他の実施形態では、密閉組成物は、反応性希釈剤オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体を含むビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂２０重量％〜９７重量％と、ＴＥＰＡ硬化剤１重量％〜２０重量％と、を含み得る。他の実施形態では、密閉組成物は、反応性希釈剤オキシランモノ［（Ｃ12−Ｃ14）−アルキルオキシ）メチル］誘導体を含むビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂１０重量％〜８０重量％と、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル１０重量％〜８０重量％と、ＴＥＰＡ１重量％〜２０重量％と、を含み得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、１重量％〜４０重量％のＭｎ3Ｏ4加重材料を含み得る。
【００５８】
エポキシ樹脂系のエポキシ樹脂は、最初は液体形状である。エポキシ樹脂を硬化剤と組み合わせると、エポキシ樹脂は硬化剤と反応して、半固体または固体のエポキシ樹脂に変化する。エポキシ樹脂の液体から固体への変化は、最初に密閉組成物に粘度を構築する架橋反応を介した共有結合の形成を伴う。したがって、エポキシ樹脂が架橋によって液体から固体に変化する硬化プロセス中、密閉組成物中の粘度の蓄積は、密閉組成物が静水圧を炭化水素含有地層に伝達し続けることを可能にし得る。硬化プロセスのクロスオーバー点で、エポキシ樹脂は非多孔質の三次元ネットワークに形成され始める可能性がある。この非多孔質の三次元ネットワークが形成され始めると、エポキシ樹脂は、硬化エポキシ樹脂の不浸透性障壁が形成されるまで、静水圧を地層に伝達し続ける。
【００５９】
密閉組成物は、粘度の蓄積により、密閉組成物をポンプ輸送できないといった移送の問題が生じる前に、密閉組成物が坑井環、ケーシング−ケーシング環、修復ゾーン、または坑井の他の領域に移送されることを可能にする硬化時間を有し得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、４時間以上、５時間以上、または６時間以上の硬化時間を有し得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、１２時間以下、１０時間以下、または９時間以下でさえある硬化時間を有し得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、４時間〜１２時間、４時間〜１０時間、４時間〜９時間、４時間〜６時間、５時間〜１２時間、５時間〜１０時間、５時間〜９時間、６時間〜１２時間、６時間〜１０時間、６時間〜９時間、９時間〜１２時間、または１０時間〜１２時間の硬化時間を有し得る。
【００６０】
密閉組成物は、坑井内の異なるダウンホール条件の範囲の下で、環を密閉するか、または坑井を修復するために使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、密閉組成物は、特定の重力、粘度、機械的特性、硬化時間、または密閉組成物の他の特性を変更するために、密閉組成物中のエポキシ樹脂、硬化剤、促進剤、または加重材料の濃度を変えることによって、異なるダウンホール条件に適合させることができる。
【００６１】
密閉組成物は、破損または劣化することなく、広範囲の温度および圧力に耐え得る可能性がある。密閉組成物が破損または劣化すると、液体または気体が密閉組成物に浸透するか、またはそれを貫通する可能性がある。例えば、密閉組成物は、硬化すると、摂氏２０度（℃）〜２０５℃の温度に耐え得る可能性がある。硬化した密閉組成物はまた、２０℃〜２０５℃の温度範囲内での温度サイクルに耐え得る可能性がある。硬化した密閉組成物は、１平方インチあたり最大４，０００，０００ポンド（ｐｓｉ）の力（１ｐｓｉは６．８９４７６キロパスカル（ｋＰａ）に等しい）の圧力に耐え得る場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、硬化した密閉組成物は、液体または気体が密閉組成物に浸透するか、またはそれを貫通することを可能にする破損や劣化なしに、１４ｐｓｉ〜４，０００，０００ｐｓｉの圧力に耐えることができる。
【００６２】
密閉組成物のレオロジーおよび密度は、井戸の要件および井戸のダウンホール条件に応じて、広範囲の値にわたって調整され得る。密閉組成物は、密閉組成物が坑井壁または外部ケーシングの内部表面に静水圧を加えて坑井を支持すること、流体が地下層から坑井に流れ込むのを防ぐこと、またはその両方を可能にする密度を有し得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化剤を添加した直後かつ実質的な硬化が起こる前に測定して１立方フィートあたり５５ポンド（ｌｂｍ／ｆｔ3）〜１７０ ｌｂｍ／ｆｔ3の密度を有し得る。本開示で使用される場合、「実質的な硬化」という用語は、組成物の任意のレオロジー特性に５パーセント（％）を超える変化をもたらす硬化の量を指す。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、５５ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１５０ ｌｂｍ／ｆｔ3、５５ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１３０ ｌｂｍ／ｆｔ3、５５ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１１０ ｌｂｍ／ｆｔ3、５５ ｌｂｍ／ｆｔ3〜９０ ｌｂｍ／ｆｔ3、６０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１７０ ｌｂｍ／ｆｔ3、６０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１５０ ｌｂｍ／ｆｔ3、６０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１３０ ｌｂｍ／ｆｔ3、６０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１１０ ｌｂｍ／ｆｔ3、６０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜９０ ｌｂｍ／ｆｔ3、８０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１７０ ｌｂｍ／ｆｔ3、８０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１３０ ｌｂｍ／ｆｔ3、８０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１１０ ｌｂｍ／ｆｔ3、９０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１５０ ｌｂｍ／ｆｔ3、または９０ ｌｂｍ／ｆｔ3〜１３０ ｌｂｍ／ｆｔ3の密度を有し得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化剤を添加した直後かつ実質的な硬化が起こる前に測定して１立方フィートあたり５５ポンド（ｌｂｍ／ｆｔ3）〜１７０ ｌｂｍ／ｆｔ3の密度を有し得る。
【００６３】
一次密閉および修復密閉作業の場合、密閉組成物は、ＬＣＭ組成物と比較して流動に対する抵抗が低減されるように配合されてもよい。密閉組成物の流動に対する抵抗が減少することにより、密閉組成物を環に容易に移送することが可能になり得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、密閉組成物が坑井壁または外部ケーシングの内部表面に静水圧を加えて坑井を支持すること、流体が地下層から坑井に流れ込むのを防ぐこと、またはその両方を可能にする粘度を有し得る。しかしながら、密閉組成物の粘度は、密閉組成物が効率的に環に輸送されることを可能にするために低下され得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化前に１ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）〜５０，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有し得る。密閉組成物の粘度は、この後本開示において提供される方法に従って求めることができる。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化剤を添加した直後かつ実質的な硬化が起こる前に測定された１ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、１ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、１ｍＰａ・ｓ〜１，０００ｍＰａ・ｓ、１ｍＰａ・〜５００ｍＰａ・ｓ、１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓ、１ｍＰａ・ｓ〜１０ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１，０００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・〜５００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１０ｍＰａ・ｓ、１０ｍＰａ・ｓ〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、１０ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、１０ｍＰａ・〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓ〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓ〜１，０００ｍＰａ・ｓ、１，０００ｍＰａ・〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、１，０００ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、１，０００ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、１０，０００ｍＰａ・ｓ〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、または１０，０００ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有し得る。
【００６４】
密閉組成物は、密閉組成物のポンプ能力を維持して、パイプ抑留の問題を防止する、硬化前のゲル強度を有し得る。ゲル強度は、流体が静止状態に維持されている定められた期間の後に、減少した剪断速度で測定された流体の剪断応力を指す。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、１００ ｌｂｍ／ｆｔ3を超えるまたは１２０ ｌｂｍ／ｆｔ3を超える密度を有し得、ゲル強度は、密度を増加させるために添加される密閉組成物中に密閉組成物が加重剤を懸濁することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化剤を添加した直後かつ実質的な硬化が起こる前に測定された、１平方フィートあたりの力が０．１ポンド（ｌｂｆ／１００ｆｔ2）〜２０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、または０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2の１０秒ゲル強度を有し得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化剤を添加した直後かつ実質的な硬化が起こる前に測定された、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、または２０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2の１０分ゲル強度を有し得る。１０秒のゲル強度および１０分のゲル強度は、本開示において後に記載される試験方法に従って測定され得る。
【００６５】
流体の塑性粘度（ＰＶ）は、流体の固体間の機械的相互作用による流動に対する流体の抵抗に関連し、無限剪断速度に外挿された流体の粘度を表す。密閉組成物は、密閉組成物が管状ストリングの内部容積を通って環に容易に移送されることを可能にするＰＶを有し得る。密閉組成物のＰＶは、硬化剤を添加した直後かつ実質的な硬化が起こる前に測定することができる。密閉組成物のＰＶは、この後本開示に記載される試験方法に従って求めることができる。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、硬化剤を添加した直後かつ実質的な硬化が起こる前に測定された、０．１センチポアズ（ｃＰ）〜５０ｃＰ、０．１ｃＰ〜３０ｃＰ、０．１ｃＰ〜２０ｃＰ、０．１ｃＰ〜１０ｃＰ、１ｃＰ〜５０ｃＰ、１ｃＰ〜３０ｃＰ、１ｃＰ〜２０ｃＰ、１ｃＰ〜１０ｃＰ、５ｃＰ〜５０ｃＰ、５ｃＰ〜３０ｃＰ、５ｃＰ〜２０ｃＰ、または５ｃＰ〜１０ｃＰのＰＶを有し得る（１ｃＰ＝１ミリパスカル秒（ｍＰａ−ｓ））。密閉組成物のＰＶは、密閉組成物に添加される固形物の量に依存し得る。例えば、密度を増加させるために密閉組成物に加重剤を添加することにより、密閉組成物のＰＶも増加し得る。
【００６６】
流体の降伏点（ＹＰ）は、静止状態から流体を移動するために必要な応力の量に関連する。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、密閉組成物を環に効率的に移送することを可能にするＹＰを有し得る。あるいは、他の実施形態では、密閉組成物は、加重剤を含み得、加重剤を懸濁することを可能にするためにより大きなＹＰを有し得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、井戸を修復するための修復作業で密閉組成物が使用されるときに、密閉組成物が修復ゾーンから流出するのを防ぐＹＰを有し得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜４００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、０．１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜４００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜４００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１０ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜１００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜４００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜３００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、１００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜２００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、２００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜４００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2、または３００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2〜４００ ｌｂｆ／１００ｆｔ2のＹＰを有し得る。
【００６７】
エポキシ樹脂は、硬化すると、従来のセメント組成物よりも化学的耐性が高くなる可能性がある。例えば、炭化水素ガス、原油、生成水などの地下層からの流体には、腐食性の高い硫化水素ガス（Ｈ2Ｓ）が含まれている場合がある。いくつかの実施形態では、密閉組成物およびＬＣＭ組成物に組み込まれた硬化エポキシ樹脂は、地下層の流体中に存在するＨ2Ｓガスによって引き起こされる腐食に対して耐性があり得る。
【００６８】
いくつかの実施形態では、密閉組成物は、エポキシ樹脂および硬化剤に加えて、セメントスラリーを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、密閉組成物は、密閉組成物の総重量に基づいて、０．１重量％〜７５重量％のセメントスラリーを含み得る。いくつかの実施形態では、密閉組成物は、密閉組成物の総重量に基づいて、０．１重量％〜５０重量％、０．１重量％〜２５重量％、０．１重量％〜１０重量％、１重量％〜７５重量％、１重量％〜５０重量％、１重量％〜２５重量％、１重量％〜１０重量％、１０重量％〜７５重量％、１０重量％〜５０重量％、１０重量％〜２５重量％、２５重量％〜７５重量％、２５重量％〜５０重量％、または５０重量％〜７５重量％のセメントスラリーを含み得る。
【００６９】
セメントスラリーは、水、セメント前駆体材料、および界面活性剤を含み得る。セメント前駆体材料は、水と混合されたときに硬化してセメントになり得る任意の適切な材料であり得る。セメント前駆体材料は、水硬性または非水硬性セメント前駆体であり得る。水硬性セメント前駆体材料とは、極端な温度で一緒に燃焼した石灰石、粘土および石膏の混合物を指し、これは、水と接触している間、瞬時にまたは数分以内に硬化し始める可能性がある。非水硬性セメント前駆体材料とは、石灰、石膏、プラスターおよび酸塩化物の混合物を指す。非水硬性セメント前駆体は、硬化に時間がかかるか、または適切な強化のために乾燥条件を必要とすることがあるが、多くの場合、より経済的に実現可能である。水硬性セメントは掘削用途でより一般的に利用され得るが、他のセメントが企図されることを理解されたい。いくつかの実施形態では、セメント前駆体材料は、ポルトランドセメント前駆体であり得る。ポルトランドセメント前駆体は、水硬性ケイ酸カルシウムと、同時粉砕用添加物（inter-ground addition）として１つ以上の形態の硫酸カルシウムとを含むクリンカを粉砕することによって生成される水硬性セメント前駆体（水と反応することによって硬化するだけでなく、耐水性製品を形成するセメント前駆体材料）である。
【００７０】
セメント前駆体材料は、水酸化カルシウム、ケイ酸塩、酸化物、ビーライト（ＣＡ2ＳｉＯ5)、エーライト（Ｃａ3ＳｉＯ4）、アルミン酸三カルシウム（Ｃａ3Ａｌ2Ｏ6）、テトラカルシウムアルミノフェライト（Ｃａ4Ａｌ2Ｆｅ2Ｏ10）、ブラウンミレリエート（brownmilleriate）（４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3）、石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）、酸化ナトリウム、酸化カリウム、石灰石、石灰（酸化カルシウム）、六価クロム、アルミン酸カルシウム、またはこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。セメント前駆体材料としては、ポルトランドセメント、珪質フライアッシュ、石灰質フライアッシュ、スラグセメント、シリカフューム、任意の既知のセメント前駆体材料、またはこれらのうちのいずれかの組み合わせを挙げることができる。いくつかの実施形態では、セメントスラリーは、セメントスラリーの総重量に基づいて、１０重量％〜９０重量％のセメント前駆体材料を含み得る。例えば、セメントスラリーは、１０重量％〜８０重量％、１０重量％〜７０重量％、１０重量％〜６０重量％、または１０重量％〜５０重量％のセメント前駆体材料を含み得る。
【００７１】
セメント前駆体材料に水を加えて、セメントスラリーを生成することができる。水は、蒸留水、脱イオン水、または水道水であってもよい。いくつかの実施形態において、水は、添加剤または混入物を含んでもよい。例えば、水は、淡水もしくは海水、天然もしくは合成ブライン、塩水、地層水、または汽水、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、塩または他の有機化合物は、水に取り込まれて、水、それ故に、掘削流体の特定の特性、例えば密度、を制御することができる。好適な塩としては、アルカリ金属の塩化物、水酸化物、またはカルボン酸塩が挙げられ得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、好適な塩としては、ナトリウム、カルシウム、セシウム、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、カリウム、ストロンチウム、ケイ素、リチウム、塩化物、臭化物、炭酸塩、ヨウ化物、塩素酸塩、臭素酸塩、ギ酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酸化物、フッ化物およびこれらの組み合わせが挙げられ得る。いくつかの実施形態では、セメントスラリーは、セメントスラリーの総重量に基づいて５重量％〜７０重量％の水を含み得る。
【００７２】
セメントスラリーは、セメントスラリーの総重量に基づいて、０．１重量％〜１０重量％の界面活性剤を含み得る。いくつかの実施形態では、セメントスラリーは、セメントスラリーの総重量に基づいて、０．１重量％〜５０重量％の１つ以上の添加剤を含み得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の添加剤は、１つ以上のアニオン基を含む分散剤を含み得る。例えば、分散剤は、合成スルホン化ポリマー、カルボン酸基を有するリグノスルホン酸塩、有機酸、ヒドロキシル化糖、他のアニオン性基、またはこれらのうちのいずれかの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の添加剤は、代替的または追加的に、流体損失添加剤を含み得る。いくつかの実施形態では、セメント流体損失添加剤は、非イオン性セルロース誘導体を含み得る。いくつかの実施形態では、セメント流体損失添加剤は、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）であり得る。他の実施形態では、流体損失添加剤は、非イオン性合成ポリマー（例えば、ポリビニルアルコールまたはポリエチレンイミン）であり得る。いくつかの実施形態では、流体損失添加剤は、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）などのアニオン性合成ポリマー、またはＡＭＰＳコポリマーの格子を含むＡＭＰＳコポリマーであり得る。いくつかの実施形態では、流体損失添加剤はベントナイトを含み得、このベントナイトは、セメントスラリーをさらに増粘し得、いくつかの実施形態では、遅延効果を引き起こし得る。
【００７３】
本開示に記載されている密閉組成物は、坑井の環を一次密閉する方法、または既存の炭化水素生産井戸のセメントシースの弱いゾーンを修復または補修する方法で使用することができる。弱いゾーンは、坑井に挿入された１つまたは複数の機器による坑井の物理的測定から生成された井戸検層から識別できる。いくつかの実施形態では、坑井の環を密閉するための方法は、坑井内に配置された管状ストリングの中にスペーサー流体を導入することを含み得、スペーサー流体は、坑井内に配置された掘削流体の少なくとも一部を変位させる。この方法はまた、坑井内に配置された管状ストリングに密閉組成物を導入して、スペーサー流体の少なくとも一部を変位させることを含み得る。密閉組成物は、本開示で先に記載された密閉組成物のうちのいずれかを含み得る。この方法は、変位流体を坑井に導入して、密閉組成物を井戸の環に移送し、密閉組成物を硬化させることをさらに含み得る。
【００７４】
いくつかの実施形態では、この方法は、密閉組成物を少なくとも４時間硬化させることをさらに含み得る。あるいは、他の実施形態では、この方法は、密閉組成物を４時間〜１２時間の硬化時間で硬化させることを含み得る。いくつかの実施形態では、スペーサー流体および密閉組成物は、掘削ストリングを通して坑井に導入され得る。
【００７５】
他の実施形態では、炭化水素生産井戸の弱いゾーンを補修するための方法は、炭化水素生産井戸の弱いゾーンに少なくとも１つの管状ストリングを穿孔することと、管状ストリングを通して炭化水素生産井戸の弱いゾーンに密閉組成物を注入することと、を含み得る。密閉組成物は、本開示で先に記載された密閉組成物のうちのいずれかを含み得る。この方法は、密閉組成物を硬化させることをさらに含み得る。
【００７６】
いくつかの実施形態では、この方法は、炭化水素生産井戸のセメントシースの弱いゾーンを特定することをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、セメントシースの弱いゾーンは、セメントボンド検層を調べることによって特定することができる。セメントボンド検層は、坑井環または坑井のケーシング−ケーシング環に配置されたセメントシールの完全性の資料を指し、音響共鳴ツールまたは他のツールを使用して生成され、環内のセメント組成物の結合を評価することができる。加えて、いくつかの実施形態では、この方法は、スペーサー流体、プレフラッシュ流体、またはその両方の体積および密度を求めることを含み得る。この方法は、弱いゾーンに注入される密閉組成物の密度、体積、またはその両方を求めることをさらに含み得る。
【００７７】
次に、エポキシ樹脂系を含むＬＣＭ組成物について説明する。本開示で先に論じたように、ＬＣＭ組成物は、少なくとも１つのエポキシ樹脂および少なくとも１つの硬化剤を含むエポキシ樹脂系を含み得る。ＬＣＭ組成物は、本開示で先に記載されたエポキシ樹脂、反応性もしくは非反応性希釈剤、または硬化剤のうちのいずれかを含み得る。
【００７８】
いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化エポキシ組成物を形成するのに必要な量のエポキシ樹脂を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前のＬＣＭ組成物の総重量に基づいて、５０重量％〜９７重量％のエポキシ樹脂を含み得る。他の実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前のＬＣＭ組成物の総重量に基づいて、５０重量％〜９５重量％、５０重量％〜９０重量％、５０重量％〜８０重量％、５０重量％〜７０重量％、５０重量％〜６０重量％、６０重量％〜９７重量％、６０重量％〜９５重量％、６０重量％〜９０重量％、６０重量％〜８０重量％、６０重量％〜７０重量％、７０重量％〜９７重量％、７０重量％〜９５重量％、７０重量％〜９０重量％、７０重量％〜８０重量％、８０重量％〜９７重量％、８０重量％〜９５重量％、８０重量％〜９０重量％、９０重量％〜９７重量％、９０重量％〜９５重量％、または９５重量％〜９７重量％のエポキシ樹脂を含み得る。
【００７９】
いくつかの実施形態では、逸泥ゾーンを密閉するためのＬＣＭ組成物は、３時間未満、２時間未満、またはさらには１時間未満、エポキシ樹脂を硬化させる量の硬化剤を含み得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、０．５時間〜３時間の硬化時間内にエポキシ樹脂を硬化させる量の硬化剤を含み得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前のＬＣＭ組成物の総重量に基づいて、２重量％〜３０重量％の硬化剤を含み得る。他の実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前のＬＣＭ組成物の総重量に基づいて、２重量％〜２５重量％、２重量％〜２０重量％、２重量％〜１５重量％、２重量％〜１０重量％、５重量％〜３０重量％、５重量％〜２５重量％、５重量％〜２０重量％、５重量％〜１５重量％、５重量％〜１０重量％、１０重量％〜３０重量％、１０重量％〜２５重量％、１０重量％〜１５重量％、または１０重量％〜２０重量％の硬化剤を含み得る。
【００８０】
さらに、ＬＣＭ組成物は、本開示で先に記載された加重剤、促進剤、または遅延剤のうちのいずれかを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、促進剤を含み得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化時間を４時間以上から３時間未満に減少させる量の促進剤を含み得、その結果、硬化時間は、０．５時間〜３時間の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前のＬＣＭ組成物の総重量に基づいて、０．０１重量％〜１０重量％の促進剤を含み得る。他の実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前のＬＣＭ組成物の総重量に基づいて、０．０１重量％〜５重量％、０．０１重量％〜３重量％、０．０１重量％〜１重量％、０．１重量％〜１０重量％、０．１重量％〜５重量％、０．１重量％〜３重量％、０．１重量％〜１重量％、１重量％〜１０重量％、１重量％〜５重量％、または１重量％〜３重量％の促進剤を含み得る。
【００８１】
ＬＣＭ組成物は、１つ以上の加重材料を含み得る。加重材料は、ＬＣＭ組成物の密度を増加させる比重（ＳＧ）を有する粒子状固体であり得る。加重材料をＬＣＭ組成物に加えて、最終硬化エポキシ樹脂の密度を高め、ＬＣＭ組成物が導入される地層にＬＣＭ組成物によって及ぼされる静水圧を高めることができる。本開示で先に論じたように、ＬＣＭ組成物の硬化樹脂の最終密度は、修復されているゾーンにおける地下層の地質に依存し得る。例えば、いくつかの実施形態では、地下層は、坑井を支持し、密閉組成物の硬化中に地下層から坑井への流体の流動を防ぐために、より高密度のＬＣＭ組成物を必要とし得る。ＬＣＭ組成物の密度および静水圧の増加は、地層からの流体によるＬＣＭ組成物の変位を防ぐ可能性がある。
【００８２】
ＬＣＭ組成物は、ＬＣＭ組成物の密度を増加させる量の加重材料を含み得る。ＬＣＭに追加される加重材料は、本開示で先に説明された加重材料のうちのいずれかであり得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前のＬＣＭ組成物の総重量に基づいて、０．１重量％〜４０重量％の加重材料を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前のＬＣＭ組成物の総重量に基づいて、０．１重量％〜３０重量％、０．１重量％〜２０重量％、０．１重量％〜１０重量％、１重量％〜４０重量％、１重量％〜３０重量％、１重量％〜２０重量％、１重量％〜１０重量％、５重量％〜４０重量％、５重量％〜３０重量％、５重量％〜２０重量％、５重量％〜１０重量％、１０重量％〜４０重量％、１０重量％〜３０重量％、１０重量％〜２０重量％、または２０重量％〜４０重量％の加重材料を含み得る。
【００８３】
ＬＣＭ組成物中のエポキシ樹脂は、最初は液体の形態である。本開示で先に述べたように、エポキシ樹脂は、硬化中に粘度を構築し、最終的には硬化して非多孔質の三次元ネットワークになる。ＬＣＭ組成物は、密閉組成物の硬化時間よりも短い硬化時間を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、３時間以下、２時間以下、または１時間以下の硬化時間を有し得る。他の実施形態では、ＬＣＭ組成物は、０．１時間〜３時間、０．１時間〜２時間、０．１時間〜１時間、０．１時間〜０．５時間、０．５時間〜３時間、０．５時間〜２時間、０．５時間〜１時間、１時間〜３時間、１時間〜２時間、または２時間〜３時間の硬化時間を有し得る。
【００８４】
前述のように、ＬＣＭ組成物は、５０重量％〜９７重量％のエポキシ樹脂および２重量％〜３０重量％の硬化剤を含み得る。いくつかの実施形態では、硬化剤は、ＴＥＰＡ、ＤＥＴＡ、ＴＥＴＡ、またはＩＰＤＡのうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物のエポキシ樹脂は、組成物中のエポキシ樹脂の総重量に基づいて、０．１重量パーセント〜８０重量パーセントのビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂を含み得、さらに反応性希釈剤を含む。反応性希釈剤は、ＬＣＭ組成物のエポキシ樹脂の残余部分を含み得る。いくつかの実施形態では、反応性希釈剤は、Ｒ2−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）を含み得、式中、Ｒ2は、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルである。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、組成物中のエポキシ樹脂の総重量に基づいて、５０重量％〜８０重量％のビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂と、１４重量％〜１６重量％の反応性希釈剤と、１重量％〜３０重量％のＴＥＰＡ硬化剤と、を含むか、それらからなるか、または本質的にそれらからなり得る。他の実施形態では、ＬＣＭ組成物は、１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテルとビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂との組み合わせを含む５０重量％〜９７重量％のエポキシ樹脂を含み得る。
【００８５】
ＬＣＭ組成物は、様々なダウンホール条件下で坑井内の逸泥ゾーンを密閉するために使用できる。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、特定の重力、粘度、機械的特性、硬化時間、またはＬＣＭ組成物の他の特性を変更するために、ＬＣＭ組成物中のエポキシ樹脂、硬化剤、促進剤、または加重材料の濃度を変えることによって、異なるダウンホール条件に適合させることができる。
【００８６】
ＬＣＭ組成物は、液体または気体がＬＣＭ組成物に浸透するか、またはそれらを貫通することを可能にする破損や劣化なしに、広範囲の温度および圧力に耐え得る可能性がある。例えば、ＬＣＭ組成物は、硬化すると、摂氏２０度（℃）〜２０５℃までの温度に耐え得る可能性がある。硬化したＬＣＭ組成物はまた、２０℃〜２０５℃の温度範囲内の温度サイクルにも耐え得る場合がある。硬化したＬＣＭ組成物は、１平方インチあたり最大４，０００，０００ポンド（ｐｓｉ）の力（１ｐｓｉは６．８９４７６キロパスカル（ｋＰａ）に等しい）の圧力に耐え得る場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、硬化したＬＣＭ組成物は、液体または気体がＬＣＭ組成物に浸透するか、またはそれを貫通することを可能にする破損や劣化なしに、１４ｐｓｉ〜４，０００，０００ｐｓｉの圧力に耐えることができる。
【００８７】
ＬＣＭ組成物のレオロジーおよび密度は、井戸の要件および井戸のダウンホール条件に応じて、広範囲の値にわたって調整され得る。ＬＣＭ組成物は、逸泥ゾーンに導入されたときに、ＬＣＭ組成物が地層に静水圧を及ぼすことを可能にする密度を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、密閉組成物について本開示で先に記載されたような密度を有し得る。
【００８８】
逸泥ゾーンの修復のために、ＬＣＭ組成物は、密閉組成物と比較して、流動に対するより大きな抵抗（より大きなレオロジー）を有するように配合され得る。ＬＣＭ組成物の流動に対するより大きな抵抗は、ＬＣＭ組成物が逸泥ゾーンを通って容易に流れて地層へと失われるのを防ぎつつ、ＬＣＭ組成物が逸泥ゾーンに導入されることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、ＬＣＭ組成物が地層内で静水圧を発揮して、ＬＣＭ組成物が地層へと失われるのを防ぐことを可能にする粘度を有し得る。しかしながら、ＬＣＭ組成物の粘度は、ＬＣＭ組成物が逸泥ゾーンの地層に効率的に注入されることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前に２ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）〜２００，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有し得る。ＬＣＭ組成物の粘度は、この後本開示において提供される方法に従って求めることができる。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、硬化前に２ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１，０００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・〜５００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ〜１０ｍＰａ・ｓ、１０ｍＰａ・ｓ〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、１０ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、１０ｍＰａ・〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓ〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓ〜１，０００ｍＰａ・ｓ、１，０００ｍＰａ・〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、１，０００ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、１，０００ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、１０，０００ｍＰａ・ｓ〜２００，０００ｍＰａ・ｓ、または１０，０００ｍＰａ・ｓ〜１００，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有し得る。
【００８９】
ＬＣＭ組成物は、ＬＣＭ組成物のポンプ能力を維持して、パイプ抑留の問題を防止する、硬化前のゲル強度を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、１００ ｌｂｍ／ｆｔ3を超えるまたは１２０ ｌｂｍ／ｆｔ3を超える密度を有し得、密度を増加させるために添加される加重剤をＬＣＭ組成物が懸濁することを可能にするゲル強度を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、ＬＣＭを地層に注入した後、ＬＣＭ組成物が地層にさらに流れ込むのを防ぐ、硬化前のゲル強度を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、密閉組成物について本開示で先に記載されたように、１０秒ゲル強度および１０分ゲル強度を有し得る。
【００９０】
ＬＣＭ組成物は、ＬＣＭ組成物が低注入性ゾーンなどに地層に注入されることを可能にするＰＶを有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、密閉組成物について本開示で先に述べたようなＰＶを有し得る。
【００９１】
いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、注入などによってＬＣＭ組成物が地層に導入されると、ＬＣＭ組成物が地層にさらに流れ込むのを防ぐＹＰを有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、加重剤を含み得、ＬＣＭ組成物が加重剤をＬＣＭ組成物中に懸濁し、沈降を低減することを可能にするＹＰを有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣＭ組成物は、密閉組成物について本開示で先に述べたようなＹＰを有し得る。
【００９２】
ＬＣＭ組成物は、掘削作業中に遭遇する可能性がある坑井の逸泥ゾーンを分離する方法で使用できる。坑井の逸泥ゾーンを密閉する方法は、逸泥ゾーンにスペーサー流体を導入することと、逸泥ゾーンにＬＣＭ組成物を導入することと、を含み得る。スペーサー流体は、前もって坑井内にあり、逸泥ゾーンへと失われた掘削流体と、掘削流体と適合しない可能性があるＬＣＭ組成物とを分離させることができる。いくつかの実施形態では、スペーサー流体を逸泥ゾーンに導入する前に、ウォッシャー流体を逸泥ゾーンに導入することができる。この方法は、ＬＣＭ組成物の後に変位流体を坑井および地層に導入して、ＬＣＭ組成物を地層中に変位させることをさらに含み得る。ＬＣＭ組成物は、本開示で先に記載されたエポキシ樹脂、硬化剤、加重剤、促進剤、または他の添加剤のうちのいずれかを含み得る。この方法は、ＬＣＭ組成物を硬化させて、逸泥ゾーンを密閉する硬化したＬＣＭ組成物を形成することをさらに含んでいてもよい。硬化後、逸泥ゾーンは、硬化したＬＣＭ組成物によって坑井の他の部分から分離され得る。
【００９３】
いくつかの実施形態では、スペーサー流体、ＬＣＭ組成物、またはその両方を逸泥ゾーンの地層に注入することによって、スペーサー流体、ＬＣＭ組成物、またはその両方を逸泥ゾーンに導入してもよい。いくつかの実施形態では、スペーサー流体、ＬＣＭ組成物、またはその両方の注入は、スペーサー流体、ＬＣＭ組成物、またはその両方を地層に「搾り出す」プロセスによって達成することができる。いくつかの実施形態では、スペーサー流体、ＬＣＭ組成物、またはその両方を、坑井内に配置されたドリルストリングを介して逸泥ゾーンに導入してもよい。いくつかの実施形態では、スペーサー流体、ＬＣＭ組成物、またはその両方を、ドリルストリングのドリルビットを介して逸泥ゾーンに導入してもよい。いくつかの実施形態では、逸泥ゾーンは、低注入性ゾーンである。
【００９４】
ＬＣＭ組成物が硬化して固体になったら、坑井の掘削を再開できる。いくつかの実施形態では、掘削ストリングおよびドリルを使用して、坑井の掘削を継続するためにＬＣＭ組成物の少なくとも一部を掘削し得る。
【００９５】
試験方法
粘度
密閉組成物またはＬＣＭ組成物の粘度は、例えば、Ｆａｎｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＦＡＮＮ（登録商標）モデル３５粘度計などの標準油田粘度計を使用して、ＡＰＩの推奨セメント実務（Recommended Practice For Cementing）（ＲＰ  １０Ｂ）で提供される試験方法に従って測定できる。粘度は、１００平方フィートあたりの力をポンド（ｌｂｆ／１００ｆｔ2）で表した剪断応力として報告される。粘度計はまた、密閉組成物またはＬＣＭ組成物の剪断速度を測定するために使用され得る。
【００９６】
ゲル強度
ゲル強度は、密閉組成物が静止状態に維持されている定められた期間の後に、減少した剪断速度で測定された密閉組成物またはＬＣＭ組成物の剪断応力を指す。減少した剪断速度での組成物の剪断応力は、ＡＰＩのセメント配合物の静的ゲル強度測定に関する推奨実務（Recommended Practice On Determining the Static Gel Strength of Cement Formulations）（ＲＰ  １０Ｂ−６／ＩＳＯ１０４２６−６：２００８）に記載された試験方法に従って、３ｒｐｍなどの減少したｒｐｍで動作するＦＡＮＮ（登録商標）モデル３５粘度計などの標準油田粘度計を使用して測定することができる。ゲル強度を測定するために、組成物を粘度計のスピンドルと接触させ、粘度計を毎分６００回転（ｒｐｍ）で操作することによって、密閉組成物またはＬＣＭ組成物を最初に攪拌する。その後、粘度計を一定期間（時間）オフにする。１０秒ゲル強度の場合、時間は１０秒であり、１０分ゲル強度の場合、時間は１０分である。ゲル強度を測定するための他の時間を、ゲル強度を測定するための参照時間として使用できることを理解されたい。その時間、組成物は静止状態で静止する。時間が満了すると、粘度計を、例えば３ｒｐｍなどの低減された速度で再びオンにして、低減された剪断速度を生成する。次に、粘度計の読み取り値を取得する。密閉組成物またはＬＣＭ組成物のゲル強度は、１００平方フィートあたりの力をポンドで表した（ｌｂｆ／１００ｆｔ2）ものが報告される。
【００９７】
塑性粘度と降伏点
密閉組成物およびＬＣＭ組成物のレオロジーは、ビンガムの塑性流動挙動に基づいてモデル化することができる。特に、密閉組成物およびＬＣＭ組成物は、より小さな剪断応力では剛体として挙動するが、より大きな剪断応力では粘性流体として流動する可能性がある。組成物のレオロジー挙動は、異なる剪断速度で組成物の剪断応力を測定することによって求めることができ、これは、例えば、３ｒｐｍ、６ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、または６００ｒｐｍで動作するＦＡＮＮ（登録商標）モデル３５の粘度計を使用して組成物の剪断応力、剪断速度、またはその両方を測定することによって達成することができる。密閉組成物またはＬＣＭ組成物のレオロジーは、ビンガムの塑性レオロジーモデルからのパラメーターである塑性粘度（ＰＶ）および降伏点（ＹＰ）から評価できる。ＰＶは、組成物の固体間の機械的相互作用による流動に対する組成物の抵抗に関連し、無限の剪断速度に外挿された組成物の粘度を表す。ＰＶは、密閉組成物またはＬＣＭ組成物中の加重材料などの固形物の種類および濃度を反映し、より少ないＰＶが好ましい。密閉組成物またはＬＣＭ組成物のＰＶは、毎分３００回転（ｒｐｍ）および６００ｒｐｍのスピンドル速度でＦＡＮＮ（登録商標）モデル３５の粘度計を用いて組成物の剪断応力を測定し、後で提供される式３（ＥＱＵ．３）に従って、６００ｒｐｍでの粘度測定値から３００ｒｐｍでの粘度測定値を減算することによって推定できる。密閉組成物およびＬＣＭ組成物について求められたＰＶ値は、センチポアズ（ｃＰ）の単位で本開示において提供される。
ＰＶ＝（６００ｒｐｍでの粘度）−（３００ｒｐｍでの粘度）        ＥＱＵ．３
【００９８】
密閉組成物のＹＰよりも小さい剪断応力では、密閉組成物は剛体として挙動し、密閉組成物のＹＰよりも大きい剪断応力では、密閉組成物は粘性流体として流動する。言い換えると、ＹＰは、静止状態から流体を動かすために必要な応力の量を表す。ＹＰは、ビンガムの塑性レオロジーモデルを剪断速度ゼロに外挿することによって求められる。密閉組成物またはＬＣＭ組成物のＹＰは、後で提供される式４（ＥＱＵ．４）に従って、３００ｒｐｍで測定された剪断応力からＰＶを減算することによって、ＥＱＵ．３からのＰＶから推定できる。
ＹＰ＝（３００ｒｐｍ読み取り値）−ＰＶ                          ＥＱＵ．４
【００９９】
ＹＰは、例えば、１００平方フィートあたりの力のポンド（ｌｂｆ／１００ｆｔ2）などの、面積あたりの力として表される。密閉組成物のＰＶおよびＹＰを測定して求めるための方法は、一般に掘削流体に従来使用されている方法と一致している。
【０１００】
剪断接着試験
剪断接着試験は、硬化したセメントまたは密閉組成物の柱を介してパイプを動かすのに必要な力を求める。この剪断接着強度は、硬化したセメントまたは密閉組成物の柱が支持できるパイプの長さを求めるために使用できる。剪断接着試験には、２本のパイプ間の環にセメントスラリーまたは密閉組成物を充填し、固まらせることが含まれる。セメントまたは密閉組成物が固まった後、ロードプレスによって中心パイプに力が加えられている間、外側パイプはロードプレスの下部プラテンに支持される。プレスの負荷表示は、パイプとセメントまたは密閉組成物との間の接着が切断されるまで増加する。この荷重力は、単位面積あたりの力に変換され、剪断接着強度と呼ばれる。
【０１０１】
剪断接着試験金型の準備：剪断接着金型は、下部パイプセンタリング装置、外側スリーブ、内側パイプ、および上部センタリング装置を含む。組み立てると、剪断接着金型は、外側スリーブと内側パイプとの間に環状空間を画定する。剪断接着試験金型のすべての部品を、試験用に組み立てる前に完全に洗浄する。セメントまたは密閉組成物が接触する領域に、内側パイプと外側スリーブにオイルやグリースなどの離型剤が含まれていないことを確認するように注意する必要がある。洗浄後、下部パイプセンタリング装置を外側スリーブの下部に取り付ける。Ｏリングは、内側パイプと外側スリーブを密閉するために使用できる。内側パイプを下部パイプセンタリング装置に取り付け、内側パイプと外側スリーブが同心になるように外側スリーブと位置合わせする。
【０１０２】
試験金型の充填：セメントまたは密閉組成物を、標準的なアメリカ石油協会（ＡＰＩ）の手順（または特殊なスラリーのための適切な手順）に従って準備および混合する。次に、スラリー形態のセメントまたは密閉組成物を、沈降の可能性を最小限に抑えるためにスパチュラでスラリーをゆっくりと攪拌しながら、内側パイプと外側パイプとの間の環状空間に注ぐ。次に、スラリーをガラス棒またはスパチュラでパドリングして、閉じ込められた空気をすべて除去し、上部センタリング装置をスラリーの上部に配置し、内側パイプおよび外側スリーブと接触させて、内側パイプを外側スリーブに対してセンタリングする。下部センタリング装置および上部センタリング装置は、セメントまたは密閉組成物が硬化するまたは固まる間、外側スリーブに対して内側パイプの中心を維持するように協働する。
【０１０３】
スラリーの硬化：次に、セメントまたは密閉組成物スラリーで満たされた剪断結合試験金型を、水浴または圧力硬化チャンバーであり得る硬化媒体に入れる。次に、セメントまたは密閉組成物を、圧縮強度試験片を硬化させるのと同じ方法で、適切な試験条件に従って硬化させる。硬化時間の終了前に、試験片を水浴から取り出し、試験片を一度に１つずつ水浴から取り出し、できるだけ早く次の手順を実行する。（１）上部センタリング装置を硬化金型から取り外す；（２）下部センタリング装置を金型から取り外す；（３）内側パイプと接触するセメントまたは密閉組成物の高さを求める；（４）試験片を水浴に戻し、約３０分間温度を安定させてから、剪断接着強度を試験する。硬化期間の終了時に、試験片を、試験するまで、硬化温度または華氏１７０度（°Ｆ）（摂氏７７度（℃））〜華氏１９０度（８８℃）のいずれか低い方の温度で維持する必要がある。室温まで冷却すると、試験片と金型が熱収縮し、試験結果が変化する可能性があるため、試験片を室温まで冷却してはならない。圧力硬化容器を使用して試験片を硬化させる場合、圧力硬化容器は１７０°Ｆ（７７℃）〜１９０°Ｆ（８８℃）の温度に冷却することができ、必要に応じて試験片を圧力硬化容器から取り出して、試験時まで同じ温度の水浴に入れることができる。
【０１０４】
剪断接着強度の試験：プレスは、試験片がプレスの上部と下部のローディングプラテンの間に収まるように調整される。試験片を水浴から取り出し、外側スリーブが下部ローディングプラテンに接触し、内側パイプが上部ローディングプラテンに接触した状態で、ローディングプラテンの間にすばやく配置する。（圧縮強度の試験のように）一定の速度でプレスによって試験片に荷重力を加える。剪断接着が破壊されると、内側パイプが固まったセメントまたは密閉組成物を通って下向きに移動し、荷重力が減少し始める。パイプが移動して力が減少し始める前に到達した最大力が記録され、剪断接着強度を求めるために使用される。
【０１０５】
セメントの接触面積は、この後本開示において提供される式５（ＥＱＵ．５）を使用して求められる。
ＣＣＡ＝ＣＣＨ×π×Ｄ                                        ＥＱＵ．５
ＥＱＵ．５中、ＣＣＡは平方インチ（ｉｎ2）単位のセメント接触面積であり、ＣＣＨはインチ（ｉｎ）単位のパイプのセメント接触高さであり、Ｄはインチ（ｉｎ）単位のパイプの直径である。ＥＱＵ．５の直径Ｄは通常、内側パイプの外径であるが、固まったセメントまたは密閉組成物と外側スリーブとの間で移動が生じる場合は、外側スリーブの内径を使用してセメント接触面積を計算することもできる。次に、剪断接着強度を、この後本開示において提供される式６（ＥＱＵ．６）から計算することができる。
【数３】
2021535262.tif 000004
ＥＱＵ．６中、ＳＢＳは１平方インチあたりのポンド（ｐｓｉ）で表した剪断接着強度であり、ＭＦは力をポンド（ｌｂｆ）で表した、試験片に加えられる最大力であり、ＣＣＡはＥＱＵ．５から計算された平方インチ単位のセメント接触面積である。
【実施例】
【０１０６】
以下の実施例は、本開示の１つ以上の特徴を例示する。これらの実施例は、決して本開示の範囲または添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。これらの実施例では、４つのエポキシ樹脂を、本開示に記載されている密閉組成物での使用について評価した。表１は、この後本開示に含まれ、利用されるエポキシ樹脂の相互参照を示す。
【０１０７】
【表１】
2021535262.tif 000005
【０１０８】
実施例１：エポキシ樹脂のレオロジー特性
樹脂１〜４は、本開示で先に記載された試験方法に従って、レオロジー特性について評価した。４つの樹脂のレオロジー特性は、硬化剤、加重材料、またはその他の添加剤を添加せずに、各樹脂について個別に測定した。樹脂１〜４について測定されたレオロジー特性を、この後本開示において提供される表２に示す。
【０１０９】
【表２】
2021535262.tif 000006
【０１１０】
表２に示すように、樹脂２、樹脂３および樹脂４は、樹脂２、３および４の３ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの範囲で２５ ｌｂｆ／１００ｆｔ2未満の剪断応力値によって示されるように、より少ないレオロジーを示した。対照的に、樹脂１は、３ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの範囲で測定された剪断応力値の増加によって示されるように、より大きなレオロジーを示した。樹脂１はまた、樹脂２、３および４の１０秒および１０分ゲル強度ならびに降伏点よりも大きい１０秒および１０分ゲル強度ならびに降伏点を示した。表２の結果によって示されるように、密閉組成物、ＬＣＭ組成物、またはその両方の特性は、異なるエポキシ樹脂を密閉組成物またはＬＣＭ組成物に添加またはそこで代用することによって調整することができる。
【０１１１】
実施例２：ＴＥＰＡ硬化剤を含む樹脂４
実施例２では、異なる量の硬化剤ＴＥＰＡ（テトラエチレンペンタミン）と樹脂４を混合して、樹脂４およびＴＥＰＡを含む密閉組成物が液相から固相または半固相に変化するのに必要な硬化時間を評価した。１００グラムの量の華氏２００度（°Ｆ）（摂氏９３．３度（℃））の樹脂４を、３個の容器のそれぞれに添加した。３グラム、５．５グラムおよび６グラムの量のＴＥＰＡ硬化剤を、３個の容器のそれぞれ４つの中の１００グラムの樹脂１に加え、各容器の内容物を完全に混合した。ホットロールを使用して混合物を加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。各混合物の色、相および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、相および硬度の観察結果を表３に示す。推定硬化時間は、これらの実施例全体において時間（時間）および分（分）の単位で示される。
【０１１２】
【表３】
2021535262.tif 000007
【０１１３】
時間の経過とともに、各混合物の色が暗くなり、粘度が高くなることが観察された。サンプル２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、最終的には固体の密閉組成物に硬化した。表３に示すように、樹脂４とＴＥＰＡ硬化剤の混合物を硬化させるための硬化時間は、樹脂４に添加するＴＥＰＡ硬化剤の量が増えるにつれて減少した。３グラムのＴＥＰＡを有するサンプル２Ａは、８時間後に液体であり、１週間後にゴム状の固体に硬化した。６グラムのＴＥＰＡを有するサンプル２Ｂは、４時間３８分後に半固体状態に硬化した。サンプル２Ｃの場合、ＴＥＰＡの量はわずかに５．５グラムに減少し、その結果、サンプル２Ｃは８時間後に液体のままであった。サンプル２Ｃは、最終的には固体の密閉組成物に硬化した。
【０１１４】
実施例３：樹脂４とＩＰＤＡ硬化剤
実施例３では、異なる量のＩＰＤＡ（イソホロンジアミン）硬化剤と樹脂４を混合して、樹脂４およびＩＰＤＡを含む密閉組成物が液相から固相または半固相に変化するのに必要な硬化時間を評価した。１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂４を、６個の容器のそれぞれに加えた。５グラム、１０グラム、１１グラム、１２グラム、１３グラムおよび１４グラムの量のＩＰＤＡ硬化剤を、６個の容器のそれぞれ１つの中の１００グラムの樹脂４に加え、各容器の内容物を完全に混合した。ホットロールを使用して混合物を加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。各混合物の色、相および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、相および硬度の観察結果を表４に示す。
【０１１５】
【表４】
2021535262.tif 000008
【０１１６】
サンプル３Ａおよび３Ｂの場合、それぞれ１０グラムおよび５グラムの量のＩＰＤＡ硬化剤が観察され、８時間後にサンプル３Ａおよび３Ｂの密閉組成物に色の変化が生じた。しかしながら、サンプル３Ａおよび３ＢのＩＰＤＡ硬化剤の量では、８時間後に密閉組成物の粘度に観察可能な違いは生じなかった。サンプル３Ａおよび３Ｂの色の変化は、ある程度の硬化の存在を示しているが、サンプル３Ａおよび３Ｂ中のＩＰＤＡ硬化剤の量は、８時間未満の硬化時間内に密閉組成物を完全には硬化させなかった。サンプル３Ａおよび３Ｂは、２４時間の硬化時間内に最終的にゴム状の固体に硬化した。
【０１１７】
サンプル３Ｃ〜３Ｆの場合、ＩＰＤＡ硬化剤の量はサンプル３Ｃの１１グラムからサンプル３Ｆの１４グラムまで徐々に増加した。樹脂１００グラムあたり１１グラムのＩＰＤＡ硬化剤を有するサンプル３Ｃは、８時間の硬化時間後に密閉組成物の観察可能な増粘を示した。サンプル３Ｄ、３Ｅおよび３Ｆも、８時間後に密閉組成物の増粘を示した。しかしながら、サンプル３Ｃ〜３Ｆは、８時間の硬化時間の後、半固体または固体の組成物に完全には硬化しなかった。したがって、硬化剤としてＩＰＤＡを有する樹脂４を含む密閉組成物の場合、１００グラムの樹脂４あたり１４グラムを超えるＩＰＤＡ硬化剤が、１２時間未満で密閉組成物を少なくとも半固体組成物に硬化させるために必要とされ得る。
【０１１８】
実施例４：樹脂４とＤＥＴＡ硬化剤
実施例４では、異なる量のＤＥＴＡ（ジエチレントリアミン）硬化剤と樹脂４を混合して、樹脂４およびＤＥＴＡを含む密閉組成物が液相から固相または半固相に変化するのに必要な硬化時間を評価した。１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂４を、６個の容器のそれぞれに加えた。３グラム、５グラム、７グラム、７．５グラム、８グラムおよび９グラムの量のＩＰＤＡ硬化剤を、６個の容器のそれぞれ１つの中の１００グラムの樹脂４に加え、各容器の内容物を完全に混合した。ホットロールを使用して混合物を加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。各混合物の色、相および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、相および硬度の観察結果を表５に示す。
【０１１９】
【表５】
2021535262.tif 000009
【０１２０】
それぞれ３グラムおよび５グラムのＤＥＴＡを有するサンプル４Ａおよび４Ｂは、８時間の硬化時間後に液体であることが観察された。したがって、サンプル４Ａ（３グラム）および４Ｂ（５グラム）中のＤＥＴＡの量では、樹脂４を８時間以内に半固体または固体に硬化させることはできなかった。サンプル４Ａおよび４Ｂは、２４時間の硬化時間後にゴム状の固体に硬化することが観察された。サンプル４Ｃ〜４Ｆの場合、樹脂４に添加されるＤＥＴＡの量は、７グラムから９グラムまで徐々に増加した。７グラムのＤＥＴＡ硬化剤を含むサンプル４Ｃは、６時間１０分後に半固体組成物に硬化することが観察された。それぞれ７．５グラム、８グラムおよび９グラムのＤＥＴＡを有するサンプル４Ｄ〜４Ｆは、ＤＥＴＡの量が増加するにつれて、半固体組成物を生成する硬化時間が減少することを示した。したがって、樹脂４および硬化剤としてＤＥＴＡを含む密閉組成物は、促進剤を添加することなく、１００グラムの樹脂４あたり５グラムを超える量のＤＥＴＡ硬化剤を有し得ることが観察される。例えば、密閉組成物は、樹脂４と、１００グラムの樹脂４あたり７グラム以上のＤＥＴＡ硬化剤とを含み得る。ＤＥＴＡ硬化剤の量が増えると、硬化時間は短くなる。
【０１２１】
実施例５：樹脂４とＴＥＴＡ
実施例５では、異なる量のＴＥＴＡ（トリエチレンテトラミン）硬化剤と樹脂４を混合して、樹脂４およびＴＥＴＡを含む密閉組成物が液相から固相または半固相に変化するのに必要な硬化時間を評価した。１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂４を、５個の容器のそれぞれに加えた。２グラム、３グラム、４グラム、５グラム、および５．５グラムの量のＴＥＴＡ硬化剤を、５個の容器のそれぞれ１つの中の１００グラムの樹脂４に加え、各容器の内容物を完全に混合した。ホットロールを使用して混合物を加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。各混合物の色、相および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、相および硬度の観察結果を表６に示す。
【０１２２】
【表６】
2021535262.tif 000010
【０１２３】
サンプル５Ａ〜５Ｄの場合、１００グラムの樹脂４あたりのＴＥＴＡ硬化剤の量が２グラムから５グラムまで増加した。サンプル５Ａ〜５Ｄは、８時間の硬化時間後にすべて液体であったが、サンプル５Ａ〜５Ｄのそれぞれは、樹脂４とＴＥＴＡとを含む密閉組成物の観察可能な増粘を示した。サンプル５Ａ〜５Ｄは、１２時間を超える硬化時間後にゴム状の固体に硬化することが観察された。サンプル５Ｅは、１００グラムの樹脂４あたり５．５グラムのＴＥＴＡを含み、５時間４５分の硬化時間後に半固体組成物に硬化した。したがって、樹脂４およびＴＥＴＡ硬化剤を含む密閉組成物は、促進剤を添加せずに、密閉組成物を８時間未満で少なくとも半固体組成物に硬化させるために、１００グラムの樹脂４あたり５グラムを超えるＴＥＴＡ、または１００グラムの樹脂４あたり５．５グラム以上のＴＥＴＡを有し得ることが観察される。
【０１２４】
実施例５の樹脂４とＴＥＴＡ硬化剤との組み合わせは、実施例２、３および４それぞれにおける樹脂４とＴＥＰＡ、ＩＰＤＡまたはＤＥＴＡとの組み合わせと比較して、エポキシ樹脂の硬化速度をより速く、硬化時間をより短くした。前に論じたように、実施例５における樹脂４とわずか５．５グラムのＴＥＴＡとの組み合わせは、密閉組成物を６時間未満で半固体組成物に硬化させた。比較すると、実施例２の密閉組成物、特に樹脂４および５．５グラムのＴＥＰＡを含むサンプル２Ｃは、８時間の硬化後も依然として液体であった。実施例２の樹脂４およびＴＥＰＡ硬化剤の組み合わせについて、樹脂４の１００グラムあたり６グラムのＴＥＰＡは、８時間未満で樹脂４を半固体組成物に硬化させた。
【０１２５】
実施例６：樹脂１とＴＥＰＡ硬化剤
実施例６では、異なる量のＴＥＰＡ（テトラエチレンペンタミン）硬化剤と樹脂１を混合して、樹脂１およびＴＥＰＡを含む密閉組成物が液相から固相または半固相に変化するのに必要な硬化時間を評価した。１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂１を、４個の容器のそれぞれに加えた。１グラム、２グラム、３グラム、および３．５グラムの量のＴＥＰＡ硬化剤を、４個の容器のそれぞれ１つの中の１００グラムの樹脂１に加え、各容器の内容物を完全に混合した。ホットロールを使用して混合物を加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。各混合物の色、相および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、相および硬度の観察結果を表７に示す。
【０１２６】
【表７】
2021535262.tif 000011
【０１２７】
サンプル６Ａおよび６Ｂの場合、それぞれ１グラムおよび２グラムの量のＴＥＰＡ硬化剤が観察され、それぞれ６時間および８時間後にサンプル６Ａおよび６Ｂの密閉組成物に色の変化が生じた。サンプル６Ａおよび６Ｂの色の変化は、樹脂１のある程度の硬化の存在を示しているが、サンプル６Ａおよび６Ｂ中のＴＥＰＡ硬化剤の量は、８時間以下の硬化時間内に、観察可能な粘度変化を生じさせることもなく、樹脂１を半固体または固体組成物に硬化させることもなかった。サンプル６Ａおよび６Ｂは、１２時間の硬化時間後にゴム状の固体に硬化することが観察された。
【０１２８】
サンプル６Ｃの場合、ＴＥＰＡの量は樹脂１の１００グラムあたり３グラムに増加し、これにより、８時間の硬化時間後に、色が変化し、樹脂１の厚さ（粘度）の増加が観察された。サンプル６Ｄ中のＴＥＰＡの量を樹脂１の１００グラムあたり３．５グラムに増やすと、４時間の硬化時間後に樹脂１が半固体組成物に硬化した。
【０１２９】
実施例７：樹脂１とＤＥＴＡ硬化剤
実施例７では、異なる量のＤＥＴＡ（ジエチレントリアミン）硬化剤と樹脂１を混合して、樹脂１およびＤＥＴＡを含む密閉組成物が液相から固相または半固相に変化するのに必要な硬化時間を評価した。１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂１を、３個の容器のそれぞれに加えた。３グラム、５グラムおよび７グラムの量のＤＥＴＡ硬化剤を、３個の容器のそれぞれ１つの中の１００グラムの樹脂１に加え、各容器の内容物を完全に混合した。ホットロールを使用して混合物を加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。各混合物の色、相および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、相および硬度の観察結果を表８に示す。
【０１３０】
【表８】
2021535262.tif 000012
【０１３１】
サンプル７Ａでは、１００グラムの樹脂１と３グラムのＤＥＴＡ硬化剤との組み合わせが、６時間２０分後に樹脂１を半固体組成物に硬化させ、８時間の硬化時間後にゴム状固体に硬化することが観察された。ＤＥＴＡ硬化剤の量が、サンプル７Ｂの樹脂１の１００グラムあたり５グラムのＤＥＴＡおよびサンプル７Ｃの樹脂１の１００グラムあたり７グラムのＤＥＴＡに増加されるにつれて、樹脂１を半固体密閉組成物、ゴム状の固体、または剛性の固体組成物に硬化させるのに必要な硬化時間が減少した。サンプル７Ａの結果に示されるように、樹脂１およびＤＥＴＡ硬化剤を含む密閉組成物は、１２時間未満、またはさらには８時間未満の硬化時間内に密閉組成物を硬化させるために、促進剤を含まずに、５グラム未満のＤＥＴＡ、またはわずか３グラムのＤＥＴＡのみを必要とし得る。
【０１３２】
実施例８〜１１：樹脂２と様々な硬化剤
実施例８〜１１では、異なる量のＤＥＴＡ（ジエチレントリアミン）、ＴＥＴＡ（トリエチレンテトラミン）、ＴＥＰＡ（テトラエチレンペンタミン）、ＩＰＤＡ（イソホロンジアミン）硬化剤と樹脂２を混合して、様々な密閉組成物が液相から固相または半固相に変化するのに必要な硬化時間を評価した。実施例８では、１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂２を、２個の容器のそれぞれに加えた。２個の容器のそれぞれへの１００グラムの樹脂２に、それぞれ７グラムおよび９グラムの量のＤＥＴＡ硬化剤を加えた。実施例９では、１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂２を、３個の容器のそれぞれに加えた。５．５グラム、６グラムおよび８グラムの量のＴＥＴＡ硬化剤を、３個の容器のそれぞれへの１００グラムの樹脂２に加えた。実施例１０では、１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂２を、２個の容器のそれぞれに加えた。２個の容器のそれぞれへの１００グラムの樹脂２に、それぞれ１５グラムおよび２０グラムの量のＩＰＤＡ硬化剤を加えた。実施例１１では、１００グラムの量の２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂２を、２個の容器のそれぞれに加えた。２個の容器のそれぞれへの１００グラムの樹脂２に、それぞれ７グラムおよび１０グラムの量のＴＥＰＡ硬化剤を加えた。
【０１３３】
実施例８〜１１の各容器の内容物を完全に混合した。実施例８〜１１の混合物を、ホットロールを使用して加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。実施例８〜１１の各混合物の色、相、および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、実施例８〜１１の相および硬度の観察結果を表９に示す。
【０１３４】
【表９】
2021535262.tif 000013
【０１３５】
実施例８〜１１の組成物は、８時間を超えるさらなる硬化時間の後に固体密閉組成物に硬化した。しかしながら、樹脂２を含む実施例８〜１１の組成物は、樹脂１または樹脂４を含む実施例１〜７の密閉組成物と比較して、半固体状態に硬化するためにより大量の硬化剤を含んでいた。
【０１３６】
実施例１２：樹脂１と、樹脂１および樹脂４の混合物との比較
実施例１２について、樹脂１およびＴＥＰＡ硬化剤を含む密閉組成物を、樹脂１および樹脂４とＴＥＰＡ硬化剤の混合物を含む密閉組成物と比較した。サンプル１２Ａの場合、２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂１を１００グラム、容器に添加した。容器内の１００グラムの樹脂１に、１０グラムのＴＥＰＡ硬化剤および２４．６３グラムの加重剤を添加した。加重剤は酸化マンガン（Ｍｎ3Ｏ4）であり、サンプル１２Ａの密度を調整するために添加され、測定密度は１立方フィートあたり８０ポンド（ｐｃｆ）であった。サンプル１２Ｂの場合、２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂４を２０グラムおよび樹脂１を８０グラム、容器に添加した。容器内の樹脂１と樹脂２の混合物に１０グラムのＴＥＰＡ硬化剤を加えた。サンプル１２Ｂの密度を８０ｐｃｆに調整する量のＭｎ３Ｏ４加重剤を添加した。サンプル１２Ｂに添加したＭｎ３Ｏ４の総量は２６．１０グラムであった。
【０１３７】
サンプル１２Ａと１２Ｂの混合物を完全に混合した。サンプル１２Ａと１２Ｂの混合物を、ホットロールを使用して加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。サンプル１２Ａおよび１２Ｂのそれぞれが液体から半固体に変わるのに必要な経過時間を測定した。各混合物の色、相および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、サンプル１２Ａおよび１２Ｂの半固体材料への硬化時間、および相と硬度の観察結果を表１０に示す。
【０１３８】
【表１０】
2021535262.tif 000014
【０１３９】
表１０に示すように、サンプル１２Ａとサンプル１２Ｂの両方が４０時間未満で半固体状態に硬化した。サンプル１２Ｂにおいて２０グラムの樹脂１を２０グラムの樹脂４に置き換えると、硬化速度がわずかに低下し、樹脂１のみを含むサンプル１２Ａと比較して、硬化時間がわずかに増加した。したがって、硬化時間は、密閉組成物中の樹脂４と樹脂１との量を組み合わせることによって調整することができる。
【０１４０】
実施例１３：樹脂１および樹脂４とＤＥＴＡ硬化剤の混合物を含む密閉組成物の硬化時間
実施例１３では、樹脂１と樹脂２の様々な混合物を含む密閉組成物を、異なる量のＤＥＴＡ硬化剤で評価した。サンプル１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃの場合、２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂４を２０グラムおよび樹脂１を８０グラム、３個の容器のそれぞれに添加した。７グラム、５グラムおよび３グラムの量のＤＥＴＡ硬化剤を、３個の容器のそれぞれに加えた。サンプル１３Ｄおよび１３Ｅの場合、２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂４を５０グラムおよび樹脂１を５０グラム、２個の容器のそれぞれに添加した。７グラムおよび５グラムの量のＤＥＴＡ硬化剤を、２個の容器のそれぞれに加えた。サンプル１３Ｆ、１３Ｇおよび１３Ｈの場合、２００°Ｆ（９３．３℃）の樹脂４を７０グラムおよび樹脂１を３０グラム、３個の容器のそれぞれに添加した。７グラム、５グラムおよび３グラムの量のＤＥＴＡ硬化剤を、３個の容器のそれぞれに加えた。
【０１４１】
サンプル１３Ａ〜１３Ｈの混合物を完全に混合した。サンプル１３Ａ〜１３Ｈの混合物は、ホットロールを使用して加熱して、混合物の温度を２００°Ｆ（９３．３℃）に維持した。サンプル１３Ａ〜１３Ｈのそれぞれが液体から半固体に変わるのに必要な経過時間を、分（分）で測定した。各混合物の色、相および硬度の変化を経時的に観察した。続いて、サンプル１３Ａ〜１３Ｈの半固体材料への硬化時間、および相と硬度の観察結果を表１１に示す。
【０１４２】
【表１１】
2021535262.tif 000015
【０１４３】
表１１に示すように、樹脂１と樹脂４との重量比が減少すると、硬化時間は増加する。以前に観察されたように、硬化時間は、硬化剤の量の増加とともに増加する。サンプル１３Ｃ、１３Ｅおよび１３Ｈは、液体から半固体に移行するまでの硬化時間が４時間以上であった。これにより、サンプル１３Ｃ、１３Ｅおよび１３Ｈの密閉組成物は、坑井環またはケーシング−ケーシング環の一次密閉により適したものになる。サンプル１３Ｃ、１３Ｅおよび１３Ｈは、坑井を補修するための修復アクションにおいても使用され得る。サンプル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｄ、１３Ｆおよび１３Ｇは、液体から半固体に移行するまでの硬化時間が４時間未満であった。これらの密閉組成物は、硬化剤の割合が減少した組成物と比較して硬化時間が短縮されるため、坑井内の逸泥を修復するための逸泥防止材料としての使用に適している可能性がある。サンプル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｄ、１３Ｆおよび１３Ｇは、坑井を補修するための修復アクションにも適している可能性がある。
【０１４４】
実施例１４：増加したケーシング−ケーシング環の圧力状態を修復するための密閉組成物のダウンホール適用のための増粘時間試験
実施例１４では、密閉組成物を「絞り出し」操作で使用して、ケーシング−ケーシング環の圧力の上昇を示す坑井の部分を修復した。７７重量％の樹脂１、１９重量％の樹脂４、および２重量％のＴＥＰＡ硬化剤を含む密閉組成物を調製し、３０分の混合時間で混合した。修復領域は、水面下１２，０００フィートの深さにあった。密閉組成物を坑井にポンプダウンし、修復領域に搾り出した。搾り出し作業中、底穴循環温度（ＢＨＣＴ）は２２３°Ｆ（１０６℃）であり、底穴静的温度（ＢＨＳＴ）は２６０°Ｆ（１２７℃）であった。圧力は、５７００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（３９，３００キロパスカル）の最終圧力まで３０分かけて上昇させた。密閉組成物の増粘時間は４時間１５分であった。密閉組成物の最終的なビアーデン（Ｂｅａｒｄｅｎ）コンシステンシーは１００Ｂｃであった。増粘時間とビアーデンコンシステンシーは、Ｃｈａｎｄｌｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇから入手した高温高圧（ＨＴＨＰ）コンシステンシーを使用して測定した。密閉組成物は、修復領域の弱いゾーンを修復して、ダウンホールケーシング−ケーシング環の圧力上昇を低減することが観察された。
【０１４５】
比較例１５：従来のセメント組成物
比較例１５では、従来のセメント組成物の２つのサンプルを調製した。従来のセメント組成物は、ポルトランドセメント、シリカ、加重剤、発泡添加剤、消泡剤、ラテックス添加剤およびラテックス安定剤、流体損失添加剤、セメント摩擦低減剤、セメント遅延剤、ならびに水を含んでいた。比較例１５の従来のセメント組成物の配合を、この後本開示において提供される表１２に示す。サンプル１５Ａおよび１５Ｂは、従来のセメント組成物の同じ配合を使用して調製した。サンプル１５Ａおよび１５Ｂの従来のセメント組成物は、１立方フィートあたり１６０ポンド（ｌｂｍ／ｆｔ3）（１立方メートルあたり２５６３キログラム（ｋｇ／ｍ3）であり、１ ｌｂｍ／ｆｔ3は、１１９．８ｋｇ／ｍ3に等しい）であった。
【０１４６】
実施例１６：エポキシ樹脂系および従来のセメントの構成要素を含む密閉組成物
実施例１６において、密閉組成物は、比較例１５の従来のセメント組成物のラテックスおよびラテックス安定剤をエポキシ樹脂系で置き換え、比較例１５の従来のセメント組成物に匹敵する密度を達成するように配合を調整することによって調製した。実施例１６の密閉組成物中のエポキシ樹脂は、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂とブチルグリシジルエーテルの混合物を含み、硬化剤はジエチルトルエンジアミン（ＤＥＴＤＡ）であった。実施例１６の密閉組成物の配合物を、この後本開示で提供される表１２に示す。実施例１６の密閉組成物の２つのサンプル（サンプル１６Ａおよび１６Ｂ）は、同じ配合物を使用して調製した。
【０１４７】
【表１２】
2021535262.tif 000016
【０１４８】
実施例１７：密閉組成物の弾性、圧縮強度、および接着強度に対するエポキシ樹脂系の添加の影響の評価
比較例１５の従来のセメント組成物および実施例１６の密閉組成物を、本開示で先に記載された剪断結合試験に従って、圧縮強度および結合強度について評価した。比較例１５の従来のセメント組成物および実施例１６の密閉組成物の圧縮強度および剪断結合強度の結果は、この後本開示の表１３に示される。
【０１４９】
【表１３】
2021535262.tif 000017
【０１５０】
表１３に示されるように、エポキシ樹脂系が添加された実施例１６の密閉組成物（例えば、サンプル１６Ａおよび１６Ｂの平均）は、５０９ｐｓｉの平均結合強度を示し、これは、比較例１５の従来のセメント組成物の平均結合強度である３７８ｐｓｉ（例えば、サンプル１５Ａおよび１５Ｂの平均）よりも有意に大きかった。さらに、エポキシ樹脂系が添加された実施例１６の密閉組成物（例えば、サンプル１６Ａおよび１６Ｂ）は、平均で１１，７２０ｐｓｉにさらされた比較例１５（例えば、サンプル１５Ａおよび１５Ｂ）の従来のセメント組成物と比較して、組成物に加えられるより大きな量の力（例えば、平均１５，４６５ ｌｂｆ）に耐えることができた。したがって、本開示の実施形態によるエポキシ樹脂系を有する密閉組成物は、従来のセメント組成物と比較して、より大きな圧縮強度および剪断結合強度を示すことが分かる。
【０１５１】
比較例１５の従来のセメント組成物および実施例１６の密閉組成物は、体積弾性率についても評価した。エポキシ樹脂系が添加された実施例１６の密閉組成物（例えば、サンプル１６Ａおよび１６Ｂ）は、約１，１８４，０００ｐｓｉの体積弾性率を示し、これは、比較例１５（例えば、サンプル１５Ａおよび１５Ｂ）の従来のセメント組成物について測定された静的体積弾性率の１，４０４，０００ｐｓｉよりも小さかった。体積弾性率が小さいほど、材料の弾性が大きいことを示す。したがって、実施例１７において、エポキシ樹脂系が添加された実施例１６の密閉組成物は、比較例１５の従来のセメント組成物と比較して、より大きな弾性を示したことが分かる。
【０１５２】
本発明の第１の態様において、坑井の環を密閉するための組成物は、上記組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂を含み得る。上記エポキシ樹脂は、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含み得、上記組成物はまた、組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含み得る。
【０１５３】
本開示の第２の態様は、上記硬化剤が、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、またはイソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）のうちの少なくとも１つを含む、第１の態様を含み得る。
【０１５４】
本開示の第３の態様は、上記エポキシ樹脂が、１キログラムあたり４．５エポキシ当量〜１キログラムあたり５．５エポキシ当量のエポキシ価を有する、第１または第２の態様を含み得る。
【０１５５】
本開示の第４の態様は、上記エポキシ樹脂が、エポキシ１当量あたり１７０〜３５０グラムのエポキシ当量を有する、第１〜第３の態様のいずれかを含み得る。
【０１５６】
本開示の第５の態様は、促進剤をさらに含む、第１〜第４の態様のいずれかを含み得る。
【０１５７】
本開示の第６の態様は、上記エポキシ樹脂が、反応性希釈剤をさらに含む、第１〜第５の態様のいずれかを含み得る。
【０１５８】
本開示の第７の態様は、上記反応性希釈剤が、式Ｒ−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）を有し、式中、Ｒは１２〜１４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである、第６の態様を含み得る。
【０１５９】
本開示の第８の態様は、上記組成物が、４時間〜１２時間の硬化時間を有する、第１〜第７の態様のいずれかを含み得る。
【０１６０】
本開示の第９の態様は、上記組成物が、１立方フィートあたり５５ポンド〜１立方フィートあたり１７０ポンドの密度を有する、第１〜第８の態様のいずれかを含み得る。
【０１６１】
本開示の第１０の態様は、上記組成物の粘度が、１ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）〜５０，０００ｍＰａ・ｓである、第１〜第９の態様のいずれかを含み得る。
【０１６２】
本開示の第１１の態様は、上記エポキシ樹脂が、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテルを含む、第１〜第１０の態様のいずれかを含み得る。
【０１６３】
本開示の第１２の態様は、上記エポキシ樹脂が、上記組成物中の上記エポキシ樹脂の総重量に基づいて、０．１重量パーセント〜８０重量パーセントのビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂をさらに含む、第１〜第１１の態様のいずれかを含み得る。
【０１６４】
本開示の第１３の態様は、上記エポキシ樹脂が、１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテルを含む、第１〜第１２の態様のいずれかを含み得る。
【０１６５】
本開示の第１４の態様は、上記エポキシ樹脂が、１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテルおよびビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂を含む、第１〜第１３の態様のいずれかを含み得る。
【０１６６】
本開示の第１５の態様は、加重材料をさらに含む、第１〜第１４の態様のいずれかを含み得る。
【０１６７】
本開示の第１６の態様において、坑井の環を密閉するための組成物は、組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂および式Ｒ2−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）（式中、Ｒ2は、１２〜１４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する反応性希釈剤を含む、エポキシ樹脂を含み得る。組成物はさらに、組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含み得る。
【０１６８】
本開示の第１７の態様は、前記エポキシ樹脂が、前記組成物中の前記エポキシ樹脂の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの前記反応性希釈剤を含む、第１６の態様を含み得る。
【０１６９】
本開示の第１８の態様は、前記エポキシ樹脂が、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つをさらに含む、第１６または１７の態様を含み得る。
【０１７０】
本開示の第１９の態様は、上記硬化剤が、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、またはイソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）のうちの少なくとも１つを含む、第１６〜第１８の態様を含み得る。
【０１７１】
本開示の第２０の態様は、上記エポキシ樹脂が、上記組成物中の上記エポキシ樹脂の総重量に基づいて、１重量パーセント〜８０重量パーセントの１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテルを含む、第１６〜第１９の態様のいずれかを含み得る。
【０１７２】
本開示の第２１の態様において、坑井の環を密閉するための方法は、上記坑井内に位置付けられた管状ストリングの中にスペーサー流体を導入することを含み得、上記スペーサー流体は、上記坑井内に配置された掘削流体の少なくとも一部を変位させる。上記方法はさらに、上記坑井内に位置付けられた上記管状ストリングに密閉組成物を導入して、上記スペーサー流体の少なくとも一部を変位させることを含み得、上記密閉組成物は、上記密閉組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂を含み、上記エポキシ樹脂は、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含み、上記エポキシ樹脂は、１グラムあたり１７０〜３５０エポキシ当量のエポキシ当量を有する。密閉組成物はさらに、密閉組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含み得る。上記方法は、変位流体を坑井に導入して、密閉組成物を井戸の環に移送し、密閉組成物を硬化させることをさらに含み得る。
【０１７３】
本開示の第２２の態様は、密閉組成物を少なくとも４時間硬化させることを含む、第２１の態様を含み得る。
【０１７４】
本開示の第２３の態様は、４時間〜１２時間の硬化時間で上記組成物を硬化することを含む、第２１または第２２の態様のいずれかを含み得る。
【０１７５】
本開示の第２４の態様は、上記スペーサー流体および上記密閉組成物が、ドリルストリングを介して坑井に導入される、第２１〜第２３の態様を含み得る。
【０１７６】
本開示の第２５の態様において、炭化水素生産井戸の弱いゾーンを補修するための方法は、炭化水素生産井戸の弱いゾーンに少なくとも１つの管状ストリングを穿孔することと、管状ストリングを通して炭化水素生産井戸の弱いゾーンに密閉組成物を注入することと、を含み得る。密閉組成物は、密閉組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つを含み、上記エポキシ樹脂が、１グラムあたり１７０〜３５０エポキシ当量のエポキシ当量を有する、エポキシ樹脂を含み得る。密閉組成物はさらに、密閉組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤を含み得る。この方法は、密閉組成物を硬化させることをさらに含み得る。
【０１７７】
本開示の第２６の態様は、炭化水素生産井戸のセメントシースの弱いゾーンを特定することを含む、第２５の態様を含み得る。
【０１７８】
以下の特許請求の範囲のうちの１つ以上は、「ここで（where）」または「ここで（in which）」という用語を移行句として利用することに留意されたい。本技術を定義する目的のために、この用語は、構造の一連の特性の列挙を導入するために使用される非限定型の移行句として、特許請求の範囲に導入され、より一般的に使用される非限定型の前提事項用語「を含む（comprising）」と同様に解釈されるべきであることに留意されたい。本技術を定義する目的のために、移行句「からなる（consisting of）」は、特許請求の範囲の範疇を列挙された構成要素またはステップおよび任意の天然に存在する不純物に限定する閉鎖的な前提事項用語として特許請求の範囲に導入することがある。本技術を定義するために、１つ以上の特許請求の範囲の範疇を、列挙される要素、構成要素、材料、または方法ステップ、ならびに特許請求される主題の新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない任意の列挙されていない要素、構成要素、材料、または方法ステップに限定するために、「から本質的になる」という移行句が特許請求の範囲に導入され得る。「からなる」および「から本質的になる」という移行句は、「含む（comprising）」および「含む（including）」などの、非限定型の移行句のサブセットであると解釈することができ、それにより一連の要素、構成要素、材料、またはステップの列挙を導入するための非限定型句の任意の使用は、「からなる」および「から本質的になる」という閉鎖的用語を用いる一連の要素、構成要素、材料、またはステップの列挙も開示すると解釈されるべきである。例えば、成分Ａ、ＢおよびＣを「含む」組成物の列挙はまた、成分Ａ、ＢおよびＣ「からなる」組成物ならびに成分Ａ、ＢおよびＣから「本質的になる」組成物も開示すると解釈されるべきである。本出願において表現される任意の定量的値は、「含む」または「含む」という移行句と一致する非限定型の実施形態、ならびに「からなる」および「本質的になる」移行句と一致する閉鎖または部分閉鎖の実施形態を含むと考えられ得る。
【０１７９】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」、および「その（the）」は、文脈上他に明白に示されていない限り、複数形の参照を含む。動詞「含む（comprise）」およびその活用形は、非排他的な様式で要素、成分、またはステップを指していると解釈されるべきである。参照される要素、成分、またはステップは、明示的に参照されていない他の要素、成分、またはステップと存在、利用、または組み合わされ得る。
【０１８０】
ある特性に割り当てられた任意の２つの定量値は、その特性の範囲を構成することができ、所与の特性のすべての述べられる定量値から形成される範囲のすべての組み合わせが、本開示において企図されることを理解されたい。本開示の主題は、特定の実施形態を参照することにより詳細に記載されている。ある実施形態の構成要素または特徴についてのいかなる詳述も、その構成要素または特徴が、特定の実施形態または任意の他の実施形態に不可欠であることを必ずしも示唆するものではないことを理解されたい。さらに、特許請求される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、記載の実施形態に様々な変更および変形がなされ得ることは、当業者に明らかであるはずである。
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月2日(2021.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑井の環を密閉するための組成物であって、
前記組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、または１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテルのうちの少なくとも１つを含む、エポキシ樹脂と、
前記組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤と、
を含む組成物。
【請求項２】
前記エポキシ樹脂が、前記組成物中の前記エポキシ樹脂の総重量に基づいて、０．１重量パーセント〜８０重量パーセントのビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂が、式Ｒ−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）を有する反応性希釈剤をさらに含み、式中、Ｒは、１２〜１４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
坑井の環を密閉するための組成物であって、
前記組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂および式Ｒ2−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）（式中、Ｒ2は、１２〜１４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）を有する反応性希釈剤を含む、エポキシ樹脂と、
前記組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤と、
を含む組成物。
【請求項５】
前記エポキシ樹脂が、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、または式（Ｉ）：
（ＯＣ2Ｈ3）−ＣＨ2−Ｏ−Ｒ1−Ｏ−ＣＨ2−（Ｃ2Ｈ3Ｏ）          （Ｉ）
（式中、Ｒ1は、４〜２４個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖ヒドロカルビルである）を有する化合物のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記エポキシ樹脂が、前記組成物中の前記エポキシ樹脂の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの前記反応性希釈剤を含む、請求項３〜５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
前記硬化剤が、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、またはイソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
前記エポキシ樹脂が、１キログラムあたり４．５エポキシ当量〜１キログラムあたり５．５エポキシ当量のエポキシ価を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
【請求項９】
前記エポキシ樹脂が、エポキシ１当量あたり１７０〜３５０グラムのエポキシ当量を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の組成物。
【請求項１０】
前記組成物が、４時間〜１２時間の硬化時間を有する、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物。
【請求項１１】
前記組成物が、１立方フィートあたり５５ポンド〜１立方フィートあたり１７０ポンドの密度を有する、請求項１〜１０のいずれかに記載の組成物。
【請求項１２】
前記組成物の粘度が、１ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）〜５０，０００ｍＰａ・ｓである、請求項１〜１１のいずれかに記載の組成物。
【請求項１３】
前記エポキシ樹脂が、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテルを含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の組成物。
【請求項１４】
前記エポキシ樹脂が、１，６−ヘキサンジオールジクリシジルエーテルを含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の組成物。
【請求項１５】
坑井の環を密閉するための方法であって、
前記坑井内に位置付けられた管状ストリングの中にスペーサー流体を導入することであって、前記スペーサー流体が、前記坑井内に配置された掘削流体の少なくとも一部を変位させる、導入することと、
前記坑井内に位置付けられた前記管状ストリングの中に密閉組成物を導入して、前記スペーサー流体の少なくとも一部を変位させることであって、前記密閉組成物が、
前記密閉組成物の総重量に基づいて、２０重量パーセント〜９７重量パーセントのエポキシ樹脂であって、１２〜１４個の炭素原子を有するアルキルグリシジルエーテル、２，３−エポキシプロピル  ｏ−トリルエーテル、またはビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含む、エポキシ樹脂と、
前記密閉組成物の総重量に基づいて、１重量パーセント〜２０重量パーセントの硬化剤と、
を含む、変位させることと、
前記坑井の中に変位流体を導入して、前記密閉組成物を前記坑井の環の中に移送することと、
前記密閉組成物を硬化させることと、
を含む方法。
【国際調査報告】
2021535262.tif 000018
2021535262.tif 000019
2021535262.tif 000020