How to prepare and use borehole repair for composition as well as it contains a drug for fluid loss

本開示は、一般には掘削孔（ｗｅｌｌｂｏｒｅ）を補修することに関連する。 より詳しくは、本開示は、流体損失用添加剤を含むアルミン酸カルシウムセメント組成物によって掘削孔を補修すること、並びにそれを調製及び使用する方法に関連する。

地下の層又は区域に存在しているガス、石油、及び水のような天然資源は、通常は掘削孔中に掘削流体を循環させながら地下層まで掘削孔を掘ることで回収される。 掘削流体の循環終了後に、例えばケーシングのような一連のパイプが掘削孔内に引かれる。 そのとき、通常該掘削流体は、パイプの内側を通って下方に、そして、パイプの外側と掘削孔の内壁の間に位置するアニュラスを通って上方に循環される。 次に、一次セメンチングが、典型的には、セメントスラリーをアニュラス内に配置し堅い塊（すなわち外筒）へと凝固させ、それによって前記一連のパイプを掘削孔の内壁に取り付けて該アニュラスを密封することにより行われる。 続いて二次セメンチング作業が行われてもよい。

掘削孔を補修する流体は、過酷な状況（例えば、高い温度／圧力、酸性環境）下でそれらが意図された目的のために機能できるように、しばしば修正される。 高温である地下の静温度において、及び、二酸化炭素を含む塩水の存在下においては、従来の水硬性セメントは、アルカリ炭酸化によって急速に劣化する。 それゆえ、このようなタイプの環境下で従来の水硬性セメント組成物を使用すると、掘削孔保全の喪失という結果になり得る。 蒸気注入井又は蒸気生産井のような厳しい環境下でのセメンチングの場合、従来の水硬性セメントに代わる手段は、アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ）である。 ポートランドセメント／シリカ混合物と比較したときのＣＡＣの高温耐性は、セメント外筒の長期保全のために有利である。 ＣＡＣの使用には、高温及び低温耐性に加えて、硫酸塩、腐食、及び酸性ガスに対する耐性を与えるという多くの利点がある。 主としてＣＡＣを用いる掘削孔補修作業のさらなる例には、地熱井又は二酸化炭素注入井の補修が含まれる。 例えばメタリン酸ナトリウムである可溶性リン酸塩、及び、凝固時のＣＡＣを素早く凝固させるクラスＦフライアッシュフォームのようなポゾラン材料と併用したＣＡＣは、坑井を地下層及びそれ自身にくっつけて固め、高強度、炭酸化耐性、低透過性、及び改善された腐食耐性のような望ましい機械的特性を発揮する。 種々のＣＡＣが、様々なアルミナ含量で市販されている。

高アルミナセメント組成物は、上昇した温度及び／又は酸性環境（例えば、ＣＯ ₂環境）のいずれかにさらされた坑井のセメンチングに最も適している。 そのようなセメントに対する課題は、前記ＣＡＣのアルミナ含量が上昇するにつれて、従来の流体損失用薬剤の有効性が減少し得ることであった。 ＣＡＣを含む組成物における流体損失制御添加剤は、継続して求められている。

（概要）
第１の側面では、本発明は、掘削孔を補修する方法であって、該方法が、アルミン酸カルシウムセメント、水、及び流体損失用添加剤を含む組成物を調製する工程であって、該流体損失用添加剤が酸性ゲル化ポリマーを含む工程、該組成物を掘削孔内に配置する工程、並びに、該組成物を凝固させる工程、を含むことを特徴とする方法を提供する。

ある態様では、前記アルミン酸カルシウムセメントが、アルミン酸カルシウムセメントの全質量に基づいて約６０質量％より多い量の酸化アルミニウムを含む。
ある態様では、前記アルミン酸カルシウムセメントの酸化アルミニウム：酸化カルシウム比が、約１：１〜約４：１である。
ある態様では、前記組成物のｐＨが、約３〜約９の範囲である。
ある態様では、前記アルミン酸カルシウムセメントが、前記組成物の全質量に基づいて約２０質量％〜約９９質量％の量で該組成物中に存在する。

ある態様では、前記酸性ゲル化ポリマーが酸性流体中に約１質量％存在し、該酸性流体中の酸が約５質量％の濃度である場合に、該酸性ゲル化ポリマーが、該酸性流体の粘度を約１００ｃＰ［約０．１Ｐａ・ｓ］以上に上昇させる。
ある態様では、前記酸性流体が、塩酸、フッ化水素酸、酢酸、ギ酸、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、グリコール酸、スルファミン酸、又はそれらの組み合わせを含む。
ある態様では、前記酸性ゲル化ポリマーが、バイオポリマーを含む。
ある態様では、らせん状多糖、ジウタン、スクレログルカン、キサンタン、又はそれらの組み合わせを含む。
ある態様では、前記酸性ゲル化ポリマーが、グアー又はセルロースと架橋剤との混合物を含む。
ある態様では、前記バイオポリマーの分子量が、約１００，０００ダルトン〜約１０，０００，０００ダルトンである。

ある態様では、前記酸性ゲル化ポリマーが、合成ポリマーを含む。
ある態様では、前記合成ポリマーが、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）のコポリマー、アクリルアミドとアクリル酸のコポリマー、アクリルアミドとトリメチルアミノエチルメタクリレートクロリドのコポリマー、アクリルアミドとトリメチルアミノエチルメタクリレートサルフェートのコポリマー、アクリルアミドとトリメチルアミノアクリレートクロリドのコポリマー、アクリルアミドとトリメチルアミノアクリレートサルフェートのコポリマー、ＡＭＰＳとジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）のコポリマー、Ｎ−ビニルピロリドン／ＡＭＰＳコポリマー、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とアクリル酸のターポリマー、アクリルアミドとアクリル酸とトリメチルアミノエチルメタクリレートクロリドのターポリマー、アクリルアミドとアクリル酸とトリメチルアミノエチルメタクリレートサルフェートのターポリマー、アクリルアミドとアクリル酸とトリメチルアミノエチルアクリレートクロリドのターポリマー、アクリルアミドとアクリル酸とトリメチルアミノエチルアクリレートサルフェートのターポリマー、又はそれらの組み合わせを含む。
ある態様では、前記合成ポリマーの分子量が、約１×１０ ⁶ダルトンより大きいものである。

ある態様では、前記流体損失用添加剤が、アルミン酸カルシウムセメントの質量に基づいて約０．０５質量％〜約３質量％の量で前記組成物中に存在する。
ある態様では、前記組成物が、さらに凝結遅延剤を含む。
ある態様では、前記凝結遅延剤が、有機酸、有機酸のアルカリ金属塩、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、グルコン酸、オレイン酸、尿酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、クエン酸ナトリウム、又はそれらの組み合わせを含む。

ある態様では、前記組成物が、さらに流体損失制御促進剤を含む。
ある態様では、前記流体損失制御促進剤が、スラリーのｐＨを低下させる酸性物質、スラリーのｐＨを所望のｐＨ値において緩衝する物質、アルカリ若しくはアルカリ土類金属塩、又はそれらの組み合わせを含む。
ある態様では、前記組成物の流体損失が、約１０°Ｃ［約５０°Ｆ］〜約２６０°Ｃ［約５００°Ｆ］の温度で約１０ｃｃ／１０分〜約６００ｃｃ／３０分である。
ある態様では、前記組成物は、ポートランド及び／又はソレルセメントを除外する。

第２の側面では、本発明は、掘削孔を補修する方法であって、該方法は、約１０°Ｃ［約５０°Ｆ］より高い坑底静温度及び／又は約３〜約９のｐＨを有する掘削孔の中へ、酸化アルミニウム含量がアルミン酸カルシウムセメントの全質量に基づいて約６０質量％より高いアルミン酸カルシウムセメント及び酸化ゲル化ポリマーを含むセメントスラリーを配置する工程を含み、該セメントスラリーの流体損失は、１０ｃｃ／１０分〜約６００ｃｃ／３０分であることを特徴とする方法を提供する。

（詳細な説明）
最初に、以下には１又はそれ以上の態様の例証のための実施が提供されているが、開示されたシステム及び／又は方法は、現在公知であろうと既存であろうとあらゆる技術を利用して実施され得ると理解されるべきである。 本開示は、本明細書で説明され記載されている例示的な案及び実施を含む例証のための実施、図面、及び以下に説明されている技術に、決して限定されるべきではなく、均等物の全範囲とともに添付の特許請求の範囲の範囲内で変更され得る。

本明細書では、アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ）及び流体損失用添加剤を含む掘削孔補修用組成物、並びに、それを調製及び使用する方法が開示されている。 そのような掘削孔補修用薬剤及び流体損失用添加剤は、本明細書の後半でより詳細に記載される。

ある態様では、前記掘削孔補修用組成物はＣＡＣを含むが、これはさらにカルシウム、アルミニウム、及び酸素を含み、そして、水と反応して凝固及び硬化する。 ある態様では、該ＣＡＣは、酸化アルミニウム（Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む。 ある態様では、酸化アルミニウムは、ＣＡＣの全質量に基づいて約３０質量％〜約８０質量％、あるいは約４０質量％〜約７０質量％、あるいは約５０質量％〜約６０質量％の量で、又は、ＣＡＣの全質量に基づいて６０質量％より多い量で、該ＣＡＣ中に存在する。 酸化カルシウムは、ＣＡＣの全質量に基づいて約２０質量％〜約６０質量％、あるいは約３０質量％〜約５０質量％、あるいは約３５質量％〜約４０質量の量で、該ＣＡＣ中に存在してもよい。 また、ＣＡＣ中の酸化アルミニウムと酸化カルシウムの質量比（Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ／ＣａＯ）は、約１：１〜約４：１、あるいは約２：１〜約１．５：１で変化してもよい。

液体中に混合される場合には、前記ＣＡＣのｐＨは、約３〜約１０、あるいは約４〜約９、あるいは約６〜約８の範囲となり得る。 ある態様では、前記ＣＡＣは、固体及び液体構成物の全質量に基づいて、約２０質量パーセント（質量％）〜約９９質量％、あるいは約２０質量％〜約７０質量％、あるいは約２５質量％〜約６０質量％、あるいは約３０質量％〜約５０質量％の量で、掘削孔補修用組成物中に存在してもよい。

本開示において用いるのに適したＣＡＣの非限定的な例には、ＫＥＲＥＯＳ ＩＮＣ． 、Ｃｈｅａｓａｐｅａｋｅ、ＶＡから市販されているＳＥＣＡＲ ８０、ＳＥＣＡＲ ６０、ＳＥＣＡＲ ７１、ＳＥＣＡＲ ４１、及びＳＥＣＡＲ ５１、Ａｌｍａｔｉｓ，Ｉｎｃ． 、Ｌｅｅｔｓｄａｌｅ、ＰＡから市販されているＣＡ−１４、ＣＡ−２７０、及びＣＡ−２５セメント、並びに、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されているＴＨＥＲＭＡＬＯＣＫセメントが含まれる。

本明細書に記載されているタイプのＣＡＣは、上昇した坑底静温度（ＢＨＳＴ）及び／又は酸性環境への増加した露出を経験すると期待されている掘削孔での掘削孔補修作業において利用され得る。 ここで、上昇したＢＨＳＴとは、約７６．７°Ｃ［約１７０°Ｆ］より高い、あるいは約１２１°Ｃ［約２５０°Ｆ］より高い、あるいは約１４９°Ｃ［約３００°Ｆ］より高い温度のことをいい、酸性環境とは、ｐＨが約３〜約９、あるいは約４〜約８、あるいは約５〜約７であることをいう。

ある態様では、前記掘削孔補修用組成物は、流体損失用添加剤を含む。 ここで、流体損失用添加剤とは、ろ過を通じた層への流体の損失を制御するために用いられる材料のことをいう。 ある態様では、該流体損失用添加剤は、酸性ゲル化ポリマー（ＡＧＰ）を含む。 ここで、酸性ゲル化ポリマーとは、酸性流体と接触した場合に該流体の粘度を増加させるポリマー材料のことをいう。 本明細書に記載されているタイプの酸性流体を粘性化させる能力を有する限りはどんなポリマー材料でも、ＡＧＰとして本開示において適切に用いられ得ると考えられる。 該酸性流体は、塩酸、フッ化水素酸、酢酸、ギ酸、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸（「ＥＤＴＡ」）、グリコール酸、グルコン酸、スルファミン酸、又はそれらの組み合わせを含んでもよい。 例えば、該酸性流体は、濃度５質量％の酢酸溶液であってもよい。

ある態様では、本開示において使用するのに適したＡＧＰは、酸性流体の粘度を、約ｌ００ｃＰ［約０．１Ｐａ・ｓ］以上、あるいは約１０００ｃＰ［約１Ｐａ・ｓ］以上、あるいは約５０００ｃＰ［約５Ｐａ・ｓ］以上に増加させ得る。 そのような態様では、該酸性流体は、５質量％の酸を含み、該ＡＧＰは、該酸性流体の約１質量％の量で存在する。 ある態様では、該ＡＧＰは、バイオポリマーを含む。 本明細書で用いられている「バイオポリマー」とは、植物のような再生可能な天然資源中に見出されるポリマーのことをいう。 ある態様では、該バイオポリマーは、らせん状多糖、例えばジウタン、スクレログルカン、キサンタン、又はそれらの組み合わせを含む。 ある態様では、本開示において使用するのに適したバイオポリマーの分子量（ＭＷ）は、約１００，０００ダルトン〜約１０，０００，０００ダルトン、あるいは約３００，０００ダルトン〜約５，０００，０００ダルトン、あるいは約５００，０００ダルトン〜約１，５００，０００ダルトンである。 ある態様では、本開示において使用するのに適したバイオポリマーは、固形状態（例えば、顆粒状）のものであり、そのメッシュサイズは、約８０［約０．１７８ｍｍ］〜約２００［約０．０７５ｍｍ］、あるいは約１０［約２．００ｍｍ］〜約１９０［約０．０７９ｍｍ］、あるいは約５０［約０．２９７ｍｍ］〜約１５０［約０．０９９ｍｍ］であり得る。

ある態様では、前記ＡＧＰは、合成ポリマーを含む。 本開示において使用するのに適した合成ポリマーの例としては、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）のコポリマー、アクリルアミドとアクリル酸のコポリマー、アクリルアミドとトリメチルアミノエチルメタクリレートクロリドのコポリマー、アクリルアミドとトリメチルアミノエチルメタクリレートサルフェートのコポリマー、アクリルアミドとトリメチルアミノアクリレートクロリドのコポリマー、アクリルアミドとトリメチルアミノアクリレートサルフェートのコポリマー、ＡＭＰＳとジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）のコポリマー、Ｎ−ビニルピロリドン／ＡＭＰＳコポリマー、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とアクリル酸のターポリマー、アクリルアミドとアクリル酸とトリメチルアミノエチルメタクリレートクロリドのターポリマー、アクリルアミドとアクリル酸とトリメチルアミノエチルメタクリレートサルフェートのターポリマー、アクリルアミドとアクリル酸とトリメチルアミノエチルアクリレートクロリドのターポリマー、アクリルアミドとアクリル酸とトリメチルアミノエチルアクリレートサルフェートのターポリマー、及びそれらの組み合わせが含まれるが、それらに限定されるものではない。 該合成ポリマーの分子量は、約１００万ダルトンより大きい、あるいは約３００万ダルトンより大きい、あるいは約５００万ダルトンより大きいものであり得る。 本開示において使用するのに適した合成ＡＧＰの非限定的な例としては、架橋性ポリマーの分散物であるＳＧＡ ＩＩゲル化剤、ＳＧＡ ＩＩＩゲル化剤、及びＳＧＡ Ｖゲル化剤、又は、高温ゲル化剤であるＳＧＡ ＨＴ酸性ゲル化システムが含まれ、これらのすべては、非水性エマルションとしてＨａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されている。

本開示において使用するのに適したＡＧＰポリマーは、アニオン性、カチオン性、又は中性ポリマーであってもよい。 そのようなポリマーは、固形添加物、水溶液、又は油性エマルションとして使用されてもよい。 ある態様では、用いられるＡＧＰポリマーは、油性エマルションとして提供される。 そのような態様では、該油性エマルション中に存在するＡＧＰポリマーの量は、エマルションの全質量に対して約２０％〜約６０％の範囲にわたってもよい。

ある態様では、前記ＡＧＰは、架橋ポリマーを含む。 ある態様では、本開示において使用するのに適した流体損失用添加剤は、ＡＧＰ及び架橋剤を含む。 例えば、該ＡＧＰは、ランダムコイルポリマー（例えば、グアー又はセルロース）、及び、尿素、アルデヒド、又はフェノールのような架橋剤を含んでもよい。 本明細書に記載されているタイプの酸性溶液をゲル化することができるそのような混合物は、本明細書に記載されているタイプのＣＡＣにおいて、流体損失用添加剤として役に立ち得ると考えられる。 ある態様では、該ＡＧＰは、尿素及び増粘剤又はゲル化剤を含む。 該ゲル化剤は、グアーガム、カラヤガム、トラガカントガム、ガッチガム（ｇｕｍ ｇｈａｔｔｉ）、アカシアガム、コンニャクガム（ｇｕｍ ｋｏｎｊａｋ）、シャリツ（ｓｈａｒｉｚ）、ローカス（ｌｏｃｕｓ）、オオバコ、タマリンド、タラガム、カラゲニン、カウリガム、及び、ヒドロキシプロピルグアー、ヒドロキシエチルグアー、カルボキシメチルヒドロキシエチルグアー、カルボキシメチルヒドロキシプロピルグアーのような修飾グアーのようなガラクトマンナン、並びに、次の化学構造１に示されるようなアルコキシル化アミンを含んでもよい。

ある態様では、前記ＡＧＰは、掘削孔補修用組成物中のＣＡＣの質量に基づいて、約０．０５質量％〜約３質量％、あるいは約０．１質量％〜約２質量％、あるいは約０．５質量％〜約１質量％、又は約０．０１質量％〜約０．３質量％の量で、該掘削孔補修用組成物中に存在する。 以下では、本開示は、流体損失用添加剤としてのＡＧＰの使用について言及する。

ある態様では、前記掘削孔補修用組成物は、さらに従来の凝結遅延剤を含む。 本明細書では、従来の凝結遅延剤とは、セメント系材料の水和反応の開始を遅らせる働きをする材料のことをいい、本明細書に開示されているタイプのＡＧＰは含まない。 従来の凝結遅延剤の例としては、有機酸、有機酸のアルカリ金属塩、カルボキシヘキソース（ｃａｒｂｏｘｙ ｈｅｘｏｓｅ）、並びに、対応するラクトン、多価金属塩（例えば、多価金属ハロゲン化物）、及び同類のものが含まれるが、これらに限定されるものではない。 カルボキシヘキソースの例としては、グルコン酸、グルクロン酸、及びそれらの組み合わせが含まれる。 ヘキソースラクトンの例としては、グルコノラクトン（ｇｌｕｃａｎｏｌａｃｔｏｎｅ）が含まれる。 従来の凝結遅延剤として働き得る有機酸及びその塩の例としては、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、グルコン酸、オレイン酸、尿酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、クエン酸ナトリウム、又はそれらの組み合わせが含まれるが、それらに限定されるものではない。 凝結遅延剤としての多価金属ハロゲン化物の使用は、例えば米国特許出願公開第２００８／０１８２６４号明細書により詳細に記載されており、これは全体として参照することにより本明細書に組み込まれる。

ある態様では、ＣＡＣ及びＡＧＰを含む掘削孔補修用組成物はまた、流体損失制御促進剤をふくんでもよい。 該流体損失制御促進剤は、ＡＧＰによる流体損失制御の効率を向上させるように働き得る。 流体損失制御促進剤として適切に機能し得る材料には、スラリーのｐＨを低下させる酸性物質、スラリーのｐＨを所望のｐＨ値において緩衝する物質、又はアルカリ若しくはアルカリ土類金属塩が含まれる。 さらに該流体損失制御促進剤は、ＣＡＣ組成物中に存在する他の添加剤の機能に悪影響を及ぼさない材料と特徴付けられてもよい。 例えば、本開示において使用するのに適した流体損失制御促進剤は、前述の有機酸又は金属ハロゲン化物の凝結遅延剤と同様の方法で作用するような顕著な凝結遅延剤としては機能しないだろう。 本開示において使用するのに適した流体損失制御促進剤の非限定的な例としては、グリコール酸、酪酸、酢酸、塩化ナトリウム、及び塩化カルシウム、並びに、それらの組み合わせが含まれる。

本開示における流体損失制御促進剤としての使用のために適した材料は、それらの存在がスラリー特性へ及ぼす効果を任意の適切な方法を利用して測定することにより、特定され得る。 高レベルの酸性凝結遅延剤又はハロゲン化物塩、例えば、クエン酸若しくはグルコン酸のような有機酸凝結遅延剤、又は、塩化ナトリウムのようなハロゲン化物塩を必要とする高温適用においては、凝結遅延剤はそれ自身が流体損失制御促進剤として働いてもよい。 金属ハロゲン化物タイプの凝結遅延剤を利用する状況においては、顕著な追加の遅延効果をもたらさない酸性流体損失制御促進剤を含んでもよく、逆の場合もまた同様である。 あるいは、金属ハロゲン化物凝結遅延剤、有機酸凝結遅延剤、及び、酸性又は塩タイプの流体損失制御促進剤の任意の組み合わせを、ＡＧＰと併せて用いてもよい。

掘削孔補修用組成物は、ポンプでくみ上げられるようなスラリーを形成するのに十分な量の水を含み得る。 該水は、淡水又は塩水、例えば、不飽和塩水溶液、又は、塩水若しくは海水のような飽和塩水溶液であってもよい。 該水は、セメントの質量に対して、約２０質量％〜約１８０質量％、あるいは約２８質量％〜約６０質量％の量で存在していてもよい。 水の量は、セメントスラリーの所望の濃度及び所望のスラリーレオロジー、並びに、本開示を用いて当業者により決定され得るようなものに依存してもよい。

掘削孔補修用組成物中には、その特性を改善又は変化させるために、添加剤を含んでもよい。 そのような添加剤の例としては、消泡剤、発泡性界面活性剤、流体損失用薬剤、増量材、ラテックスエマルション、分散剤、ガラス化した頁岩、又は、シリカ微粉、砂及びスラグ、層調整剤、中空ガラス、セラミックビーズ、若しくはそれらの組み合わせのような他の充填材が含まれるが、これらに限定されるものではない。 機械的性質をさらに修正するために、例えば、エラストマー、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、鉱物繊維などの他の機械的性質修正添加剤が添加されてもよい。 これらの添加剤は、単独で又は組み合わせて含まれてもよい。 これらの添加剤を導入する方法及びそれらの有効量は、本開示を用いて当業者に公知である。

ある態様では、掘削孔補修用組成物は、水、ＡＧＰ、及び、ＣＡＣの全質量に基づいてＡl ₂ Ｏ ₃の量が６０質量％より多いＣＡＣを含む。 ある態様では、該掘削孔補修用組成物は、該組成物の全質量に基づいて約２０質量％〜約４０質量％の量のＣＡＣ、該組成物の全質量に基づいて約２０質量％〜約４０質量％の量のフライアッシュ、該組成物の全質量に基づいて約５質量％〜約１５質量％の量のポリリン酸のアルカリ塩、該ＣＡＣの質量に基づいて約０．２質量％〜約２質量％の量のＡＧＰ、及び、該組成物の全質量に基づいて約２５質量％〜約６０質量％の量の水を含む。 ここで、該組成物の全質量とは、固体及び液体成分の全質量のことをいう。

ある態様では、前記掘削孔補修用組成物は、ポートランドセメント及び／又はソレルセメントを除外する。 ある態様では、該掘削孔補修用組成物は、該組成物の全質量に基づいて約１０、５、４、３、２、１、０．１、０．０１、又は０．０１質量％以下のポートランドセメント及び／又はソレルセメントを含む。

ある態様では、前記掘削孔補修用組成物は、本明細書で前述したそれぞれのタイプのＣＡＣ及びＡＧＰを含み、以下ＣＯＭＰと表される。 該ＣＯＭＰは、地下層内へ配置され堅い塊へと凝固できるセメントスラリーとして調製され得ると考えられる。 ある態様では、本明細書に記載されているタイプのセメント質のスラリー（すなわち、ＣＯＭＰ）を調製する方法は、その工程の要求に対応できる限度で任意の順序によりＣＯＭＰの成分を接触させることを含む。 例えば、ＣＯＭＰは、ＡＧＰが固体状態である場合には、該ＡＧＰと、乾燥混合物を形成する組成物中に含まれるべき他の個体材料とを乾燥混合し、次にＣＯＭＰの液体成分と接触させられることで調製されてもよい。 別の方法では、ＡＧＰが固体若しくはエマルション状態、又は水溶液である場合には、該ＡＧＰは、他のＣＯＭＰの成分より前に、それらと同時に、又はそれらに続いて、ＣＯＭＰの液体成分に添加されてもよい。 ＣＯＭＰの構成成分は、前記組成物に対応できる任意の混合装置、例えば、バッチミキサー、又は、高用量セメント生産のための持続フィードラインを備えている再循環セメントミキサー（ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔ ｍｉｘｅｒ）（ＲＣＭ）を利用して、接触させてもよい。

前記ＣＯＭＰは、高温の掘削孔内における流体損失制御を提供する能力によって特徴付けられ得る。 ある態様では、該ＣＯＭＰは、約１０ｃｃ／３０分〜約６００ｃｃ／３０分、あるいは約１０ｃｃ／３０分〜約５００ｃｃ／３０分、あるいは約３０ｃｃ／３０分〜約３００ｃｃ／３０分、又は約５０ｃｃ／３０分〜約１５０ｃｃ／３０分の流体損失を示し得て、ここで流体損失測定は、ＡＮＳＩ／ＡＰＩ推奨基準１０Ｂ−２（以前の１０−Ｂ）、第１版、２００５年７月、に推奨されている仕様に従って実行され計算された。 さらに、該ＣＯＭＰは、例えば、約１０°Ｃ［約５０°Ｆ］〜約２６０°Ｃ［約５００°Ｆ］、あるいは約４９°Ｃ［約１２０°Ｆ］〜約２６０°Ｃ［約５００°Ｆ］、あるいは約６６°Ｃ［約１５０°Ｆ］〜約１５０°Ｃ［約３００°Ｆ］、あるいは約８２°Ｃ［約１８０°Ｆ］〜約１２０°Ｃ［約２５０°Ｆ］という幅の広い温度範囲に適用され得る。

本明細書に開示されているＣＯＭＰは、いかなる目的に対しても用いることができる。 ある態様では、該ＣＯＭＰは、地下層を貫通する掘削孔を補修するために、掘削孔補修用組成物として用いられる。 「地下層」は、露出した地球の下側領域と海又は淡水のような水で覆われた地球の下側領域の両方を含むと理解されるべきである。 掘削孔を補修するとは、掘削孔内に該ＣＯＭＰを配置して、掘削孔の一部分から酸性ガスを含んでも含まなくてもよい地下層を分離すること、掘削孔内の導管を支持すること、導管内の隙間又は割れ目を塞ぐこと、掘削孔のアニュラスに配置されたセメントの外筒内の隙間又は割れ目を塞ぐこと、穿孔を塞ぐこと、セメントの外筒と導管の間の隙間を塞ぐこと、隙間、小空洞区域（ｖｕｇｕｌａｒ ｚｏｎｅ）、又は裂け目のような循環損失区域（ｌｏｓｓ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ）への水性又は非水性掘削流体の損失を防ぐこと、放棄のために坑井を塞ぐこと、処理流体の迂回のための臨時隔壁、そして、掘削孔と拡張パイプ又は一連のパイプの間のアニュラスを封印することを含むが、これらに限定されるものではない。 例えば、該ＣＯＭＰは、循環損失区域内で凝固し、それによって循環を回復させ得る。 凝固した組成物は、該区域を塞いでそれ以降送り込まれた掘削流体が損失することを阻害し、さらに掘削することを可能にする。 地下区域を封印するために掘削孔内に組成物を導入する方法は、例えば米国特許第５，９１３，３６４号明細書、第６，１６７，９６号明細書、及び第６，２５８，７５７号明細書に記載されており、これらはそれぞれ全体として参照することにより本明細書に組み込まれる。

ある態様では、前記ＣＯＭＰは、一次及び二次セメンチング作業のような坑井仕上げ作業で用いてもよい。 該組成物は、掘削孔のアニュラス内へと配置し、掘削孔の異なる部分から地下層を分離するように凝固させてもよい。 そうして、該ＣＯＭＰは、地下層内の流体が他の地下層内へと移行するのを防ぐ障壁を形成する。 アニュラス内では、流体は、掘削孔内で導管、例えばケーシングを支持するのにも役立つ。

ある態様では、ＣＯＭＰが配置される掘削孔は、マルチラテラル掘削孔構造に属する。 マルチラテラル掘削孔構造とは、中心の掘削孔から放射状に広がった１本又はそれ以上の枝掘り掘削孔（ｗｅｌｌｂｏｒｅ ｂｒａｎｃｈ）を有する１本の坑井のことをいうと理解されるべきである。 しばしばスクイズセメンチング（ｓｑｕｅｅｚｅ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ）とも呼ばれる二次セメンチングにおいては、ＣＯＭＰは、掘削孔内に戦略的に配置され、導管内の隙間又は割れ目を塞ぐ、アニュラスに存在している硬化シーラント（例えば、セメントの外筒）内の隙間又は割れ目を塞ぐ、硬化シーラントと導管の間のマイクロアニュラスとして知られている比較的小さな開口部を塞ぐなどのように、シーラント組成物として作用し得る。 掘削孔内で掘削孔補修用組成物を使用するのに付随し得る種々の手順は、例えば米国特許第５，３４６，０１２号明細書及び第５，５８８，４８８号明細書に記載されており、これらは全体として参照することにより本明細書に組み込まれる。

本開示は一般的に記載されているが、以下の実施例は、該開示の特定の態様として与えられており、それらの実践及び利点を説明するためのものである。 実施例は例示として与えられており、いかなる方法によっても本明細書又は本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と理解される。

（実施例１）
種々のポリマーが酸性溶液の粘度に及ぼす効果が調査された。 １％ポリマー濃度の酸性ゲル化ポリマー溶液は、２４時間撹拌することで、水、５％塩酸、又は５％酢酸のいずれかで調製された。 得られた水溶液の粘度は、表１に示されている温度において、＃２スピンドルを用いＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＬＶＴ粘度計で測定された。 試料１は、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されているカチオン性デンプンであって、アルミナ含量が約６０％であるアルミン酸カルシウムセメントを含むＣＡＣセメントスラリー組成物に有効な流体制御剤であることが知られているＦＤＰ ６６２を含んでいた。 試料２は、非イオン性のランダムコイルバイオポリマーのスクレログルカンを含んでいたが、試料３は、弱アニオン性バイオポリマーであるジウタンを含んでいた。 試料４は、ペクチン酸塩（ｐｅｃｔｉｎａｔｅ）であるＧＥＮＵ ＵＳＰ １００を含んでいた。 試料５〜７は、表示されたＳＧＡポリマーを含み、試料８は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているポリエチレン・オキシドであって水粘性化合成ポリマーとして働く、鉱業用途のためのＵＣＡＲＦＬＯＣ ３０２凝集剤を含んでいた。 結果を表１に示す。

表１

結果は、らせん状バイオポリマーであるスクレログルカン又はジウタンを有する試料（試料２、３）は、添加した酸性溶液の粘度を著しく上昇させたが、ろう状のトウモロコシデンプン（ＦＤＰ ６６２）又はペクチン酸塩（ＧＥＮＵ ＵＳＰ １００）ポリマー（試料１及び４）のようなランダムコイルバイオポリマーを含む試料は、酸性流体に添加しても、著しい粘度上昇をもたらさなかったことを示している。 調査された合成ＡＧＰ（試料５〜７）もまた、それらの荷電性に関係なく、酸性溶液の粘度を上昇させた。 従来の合成水溶液粘性化剤（ｖｉｓｃｏｓｉｆｉｅｒ）であるＵＣＡＲＦＬＯＣ ３０２は、その他のＡＧＰと同じ程度までには酸性溶液の粘度を上昇させなかった。

（実施例２）
種々のセメント組成物の流体損に及ぼすＡＧＰ添加の効果が調査された。 表２に示されている量で流体損失用添加剤及び凝結遅延剤を含むように、アルミン酸カルシウムセメントスラリーが調製された。 該スラリーは、ＳＧＡ油性エマルションを他の液体添加剤とともに混合水中に添加し、続いてアルミン酸カルシウムセメントの乾燥混合物を添加することで、１５ｐｐｇ［１８００ｋｇ／ｍ ³ ］の密度に調製された。 具体的には、各試料は、アルミナ含量が約７０％のアルミン酸カルシウムセメントを４５０グラム、水を１６０グラム、及びＣＦＲ−３セメント摩擦低減剤を２４．５グラム含んでいた。 この混合物に対して、１グラムのＤ−Ａｉｒ ３０００Ｌ消泡剤及びＡＰＩ計画のとおりに混合されたスラリーが添加された。 ＣａＣｌ ₂ 、ＮａＣｌ、又はＦｅ−２のような追加成分が、表２に示されているように存在している。 ＣＦＲ−３セメント摩擦低減剤は分散剤であり、Ｆｅ−２鉄イオン封鎖剤は添加剤であり、Ｄ−ＡＩＲ ３０００Ｌ消泡剤はセメンチング消泡剤であって、これらのすべてはＨａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されている。 流体損失は、その関連部分が参照することにより本明細書に組み込まれるＡＮＳＩ／ＡＰＩ推奨基準１０Ｂ−２（坑井セメントを試験するための推奨基準）、第１版、２００５年７月、に従って測定された。 セメント組成物の流体損失における種々の非酸性ゲル化ポリマーの含有の効果は、表３に示されている。

表２

＊＊％ｂｗｏｃ−＝全セメント系材料の質量％

表３

ＦＲ ５６は、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されている、約３０％が加水分解された高分子量ポリアクリルアミドの油性エマルションである。 ＦＲ ４８Ｗは、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されているカチオン性ポリアクリルアミドである。 ＳＵＰＥＲＦＬＯＣ ＨＸ ８００加工ポリマーは、Ｃｙｔｅｃから市販されているヒドロキサム酸化（ｈｙｄｒｏｘａｍｉｎａｔｅｄ）ポリマーである。 ＰＹＲＡＴＥＸ ２４１は、Ｌａｔｅｘ Ｃｏ． から市販されているカチオン性ラテックスである。 ＪＡＧＵＡＲ Ｃ−１７グアーガムは、Ｒｈｏｄｉａから市販されている、塩化ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムを含むグアーゲルである。 ＦＤＰ ８６２は、Ｎａｌｃｏから市販されているアニオン性／カチオン性流体損失用添加剤である。 鉱業用途のためのＵＣＡＲＦＬＯＣ凝集剤は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているポリエチレン・オキシドである。 ＣＥＬＶＯＬポリビニルアルコールは、Ｓｅｋｉｓｕｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているポリビニルアルコールである。 ペクチンは、ＣＰ Ｋｅｌｃｏから市販されているペクチン酸塩組成物である。 ＡＬＣＯＧＵＭ Ｌ ５２０レオロジー調整剤は、Ａｌｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されている疎水的に改質された膨潤性ポリマーである。 ＶＥＲＳＡ ＴＬ ５０２性能ポリマーは、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌから市販されているスルホン化ポリマーである。 ＷＧ ３３ゲル化剤は、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されているヒドロキシエチルセルロースである。 ＨＰＴ−１は、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されている両性イオン性疎水性ポリマーである。 そして、Ｎ Ｖｉｓ ＨＢセルロース系バイオポリマーは、Ｂａｒｏｉｄから市販されている微小繊維状セルロース系材料である。 効果的な流体損失制御剤は、それらが酸性溶液、特に有機酸を含んでいるものの粘度を上昇させるという観察によって特徴付けられる。 表１及び表２の結果を比較すると、効果的な流体損失制御添加剤である酸性粘性化ポリマーは、濃度約１％で存在した場合に、５％酢酸の粘度を２２０ｃＰ［０．２２Ｐａ・ｓ］より高く上昇させることが示される。 また、表２の結果は、ある種のＡＧＰポリマー、例えばＳＧＡ ＩＩＩにとっては、流体損失制御は、有機酸（Ｆｅ−２）凝結遅延剤と比べて塩化カルシウムを凝結遅延剤として用いた場合に増強されるが、他のＡＧＰ、例えばＳＧＡ Ｖにとっては、流体損失制御は、金属ハロゲン化物凝結遅延剤と比べて有機酸凝結遅延剤により増強されることも示している。 該結果は、有機酸と多価金属ハロゲン化物は、そのセメント組成物の凝結を遅延させる能力に関係なく、ＡＧＰポリマーと組み合わせて流体損失制御促進剤として使用することができることを示している。 また、該結果は、ポリマーによる流体損失制御はポリマーの荷電性と無関係であることも示している。

（実施例３）
ＡＧＰを含む組成物の流体損失及びレオロジー特性が調査された。 １５ｐｐｇ［１８００ｋｇ／ｍ ³ ］のＣＡＣ組成物は、１００％ｂｗｏｃのアルミナ含量が約７０％であるアルミン酸カルシウムセメント、０．２０ｇｐｓ［０．０１８リットル／キログラム］のＳＧＡ−Ｖ、０．５０％ｂｗｏｃのクエン酸、及び２．０％ｂｗｏｃのＣＦＲ−３セメント摩擦低減剤を用いて調製された。 組成物のレオロジーは、Ｆ１スプリングを用いて粘度を測定することによって調べられ、他方、流体損失は、外気温から８２°Ｃ［１８０°Ｆ］の範囲の温度でＦＡＮＮ Ｍｏｄｅｌ ３５粘度計を用いて測定された。 表４は、組成物のレオロジー及び流体損失特性について温度を変化させたときの結果を提示しており、他方、表５は、流体損失及びレオロジー特性について流体損失用添加剤の濃度を変化させたときの結果を提示している。 これらの結果は、非酸性ゲル化ポリマー、例えばＦＤＰ ６６２又はＬＡＴＥＸ ２０００を流体損失用添加剤として用いた組成物、すなわち表６と比較することができる。 セメントの密度が１３ｐｐｇ［１６００ｋｇ／ｍ ³ ］まで減少すると、流体損失制御が改善される結果となり、このデータは表７に提示されている。

表４

表５

表６

^-4リットル／キログラム］のＳＴＡＢＩＬＩＺＥＲ ４３４Ｂ及び０．１０％のＣＦＲ−３が、ＬＡＴＥＸ ２０００添加剤に加えられた。 ＳＴＡＢＩＬＩＺＥＲ ４３４Ｂラテックス安定化剤は、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されている液体材料である。

ＦＤＰ ６６２は、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されているカチオン性デンプンである。 ＬＡＴＥＸ ２０００ エマルションは、Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ． から市販されているスチレン／ブタジエンコポリマーラテックスである。 前記アニオン性多糖は、アニオン性セルロースである。 そして、Ｎａ−ＣＭＣは、カルボキシメチルセルロースナトリウムである。

表７

（実施例４）
アルミン酸カルシウムセメントスラリーに及ぼす多糖バイオポリマーをベースにしたゲル化添加剤の効果が調査された。 特に、水及びセメントを含むアルミン酸カルシウムセメントスラリーは、実施例２のようにして調製された。 表８に示されている量とタイプである多糖バイオポリマー及び凝結遅延剤が、該スラリーに添加された。 流体損失は、本明細書ですでに述べたようにして８２°Ｃ［１８０°Ｆ］で測定された。

表８

＊＊ＢＯＺＡＮは、Ｋｅｌｃｏ Ｏｉｌ Ｆｉｌｅｄ Ｇｒｏｕｐから市販されている高分子量バイオポリマーである。

結果は、酸性ゲル化ポリマーが、高アルミナセメントの流体損失を効果的に制御することを明らかにしている。 表８の結果はそのようなバイオポリマーを示しており、該結果を表３に掲載されている修飾バイオポリマー（試料５、９、１２、及び１４）のものと比較すると、らせん状バイオポリマーが、ＣＡＣスラリーの流体損失制御を与えるのにより有効であることが明らかにされる。 加えて、これらのらせん状バイオポリマーはまた、表１に示されているように、例えばＦＤＰ ６６２であるランダムコイル型のバイオポリマーと比較して、酸性溶液の粘度を上昇させるのにも有効である。 前記結果はまた、ある種のＡＧＰポリマー、例えばジウタンにおいては、有機酸と比較してハロゲン化物塩が存在しているときに、流体損失制御が増強されるが、他のバイオポリマー、例えばキサンタンにおいては、反対の効果が観察されることも明らかにしている。 この知見の利益によって、流体損失制御機能を増強するために、ＡＧＰバイオポリマーと凝結遅延剤と流体損失制御促進剤の適切な組み合わせを作製することができる。

本開示の態様が示されて記載されてきたが、本開示の範囲及び教示から逸脱しない範囲で、当業者であればそれを変更することができる。 本明細書に記載された態様は例示的なものにすぎず、限定していることが意図されているものではない。 本開示の多くの変形や変更が可能であり、本開示の範囲内に存在する。 数値範囲又は限定が明示的に述べられている場合には、そのような明白な範囲又は限定は、明示的に述べられている範囲又は限定に属する大きさと同様の反復範囲（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｒａｎｇｅ）又は限定を含む（例えば、約１〜約１０とは、２、３、４などを含み、０．１０より大きいとは、０．１１、０．１２、０．１３などを含む。）と理解されるべきである。 例えば、下限値Ｒ _L及び上限値Ｒ _Uを有する数値範囲が開示されている場合はいつでも、該範囲に属する任意の数値が具体的に開示されている。 特に、該範囲内の次の数値、Ｒ＝Ｒ _L ＋ｋ＊（Ｒ _U −Ｒ _L ）、ここで、ｋは、１パーセント〜１００パーセントの範囲で１パーセントずつ増加して可変、すなわち、ｋが、１パーセント、２パーセント、３パーセント、４パーセント、５パーセント、・・・、５０パーセント、５１パーセント、５２パーセント、・・・、９５パーセント、９６パーセント、９７パーセント、９８パーセント、９９パーセント、又は１００パーセントであるものが具体的に開示されている。 さらに、上で定義したＲの数値２つによって定められる任意の数値範囲もまた、具体的に開示されている。 クレームの任意の要素に関して「適宜」という用語を使用することは、対象要素が必要とされているか又は必要とされていないことが意図されている。 どちらの選択肢も、クレームの範囲内に入ることが意図されている。 含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）、含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）、有する（ｈａｖｉｎｇ）などのような上位語を使用する場合は、から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）、から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）、から実質的に成る（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）などのような下位語が支持されていると理解すべきである。

したがって、保護される範囲は、上述の説明によっては限定されず、続く特許請求の範囲によってのみ限定され、特許請求の範囲の主題のすべての均等物を含む範囲である。 クレームの１つ１つが、本開示の態様として本明細書に組み込まれる。 それゆえに、該クレームは、さらなる説明であり本開示の態様を追加するものである。 本明細書で議論されている参考文献は、本開示の先行技術であると認めるものではなく、発行日がこの出願の優先日後である参考文献については特にそうである。 本明細書で引用されているすべての特許、特許出願、及び刊行物の開示は、本明細書に記載されたものに追加の例示、手順、又は他の詳細な事項を提示する限度において、これによって参照することにより本明細書に組み込まれる。