DE2423674A1 - Verfahren zum zementieren von bohrloechern - Google Patents

Verfahren zum zementieren von bohrloechern

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Description

Äff. 1399
GAZ DE FRANCE, PARIS CEDEX 17, Frankreich und INSTITUT IRANCAIS DU PETROLE, Rueil-Malmaison, Frankreich
Yerfahreü zum Zementieren von Bohrlöchern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zementieren von Bohrlöchern, welche geologische Formationen durchsetzen, die Gas einschließen und durch das es möglich wird, eine dichte Zementierung herzustellen,, wodurch verhindert wird, daß das Gas quer durch den Zement oder in Kontakt mit der Verrohrung oder der Wandung des Bohrlochs diffundiert.
Das Zementieren der Verrohrungen in den Produktionsbohrlöchern sowie in den niedergebrachten Bohrlöchern zum Ausbeuten unterirdischer Gasspeicher erweist sich über den größten Teil der Zeit als fehlerhaft in Höhe oder oberhalb der unterirdischen Gas anschließenden Zonen
wobei dieses quer durch den Zement diffundiert und längs der Verrohrung nach oben steigt.
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Die Diffusion dee Gases durch, den Zement ist zurückzuführen auf die Tatsache, daß die Zementmilch nach einigen Stunden des Abbindens es nicht mehr zuläßt, einen hydrostatischen Brück auf den Gasspeicher auszuüben, derart, daß das (Jas dann zwischen den Zementkörnern diffundieren kann und öas noch nicht, gebundene Wasser verdrängt und Kanäle erzeugts welche die Zementierung porös und nichtdicht für die Gase werden läßt.
Es wurde bereits Yorgeschlagen,, vor der Zementierung der Ringscae zwischen Verrohrung und Bohrlochwandung in dieser Zone eine Versehäumuagslösiing einzubringen^, die in den Erdboden in Höhe der Bohrlochwandung diffundiert ,wo sie nach dem Einführen eine« Hilfsgases von der Oberfläche aus eine Schaumbarriere schafft,, die in der Lage ist, die Diffusion des Pormationsgases gegen das Bohrloch zu behindern*
Dieses Verfahren scheint für das Projblem keine vollständig zufriedenstellende Lösung zu bieten und seine Verwirklichung bietet im übrigen den Nachteil, daß eine besondere Maßnahme zur Bildung des Schaums im Bohrloch notwendig wird.
Dieser ochaum muß nämlich entweder an der Oberfläche geformt werden, bevor er in das Bohrloch eingeführt wird, indem man eine wässrige Lösung verwendet, die ein Terschäumungsprodukt enthält und in die man ein komprimiertes Hilfsgas einführt oder in situ geformt werden, indem aufeinanderfolgend für das Einführen der wässrigen Lösung die das Verschäumungsmittel enthält;, in den Ringraum zwischen Verrohrung und Bohrlochwandung und dann für die Ver-
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drängung dieser Löaung durch, ein komprimiertes Hilfsgas gesorgt wird, welches die Schaumbildung im Erdboden in der Wähe der Bohrlochwandung hervorruft.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme soll es möglich werden, die Qualität der Zementierung der Bohrlöcher zu verbessern, indem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden«
Oas Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Seehnik, bei dem versucht wird, eine Schaumbarriere im Erdboden in der Hähe der Bohrlochwandung zu erzeugen, dadurch das ein Verschäumungsmittel, welches das Abbinden der Zementmilch nicht verhindert und nicht den Zeitraum modifiziert* während dessen die Sementmilch sich pumpen läßt» noch die mechanischen Eigenschaften des eingebrachten Zementes verändert, in die Zementmilch selbst einverleibt bsw„ in diese eingebaut wird, derart, daß der Schaum sich gerade im Innern der Zementporen während des Abbindens bildet, wenn Gas versucht„ quer durch diesen Zement vor seinem vollständigen Abbinden zu diffundieren.
Dieser Schaum mitten in den Poren sorgt für eine starke Verminderung der Permeabilität gegen Gas und führt so dazus daß die intergranulare Verschiebung des Wassers durch das Gas verhindert wird und eine Schaumbarriere erzeugt wir(J5. dLe wesentlich wirksamer als die nach dem Stand der Seehnik* erhaltene lsto
Vorteilhaft kann man die Abbindezeit des Zementes vermindern-j indem man in die Milch einen an sich bekannten Abbin&ebes ehleuniger einbaut.
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fiegen fias vollkommen dichte Zementierungen konnten erhalten werden, indem als Verschäumungsmittel ein Gemfaih verwendet wurde, das wenigstens eine ionische Verschäumungsverbindung und wenigstens eine nicht-ionische Oberflächenaktivierungsverbindung in Lösung enthält.
Sie dichte Zementierung eines Bohrloches, unter Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung läßt sich am Ort und oberhalb der das Gas enthaltenden schicht über eine ausreichende Höhe der Bohrlochs realisieren, derart, daß ein dichter Zementring ausreichender Höhe sich dem Aufsteigen des Gases längs des Bohrlochs in der zementierten Ringzone zwischen der Wandung des Bohrlochs und der Verrohrung widersetzt.
Als ionische Oberflächenaktivierungsverbindungen können anionische oder kationische Verwendung finden» Eine anionische Oberflächenaktivierungsverbindung, verwendbar im Gemisch mit einer nicht-ionischen Oberflächenaktivierungsverbindung zur Bildung des dem Zement einverleibten Verschäumungsmittels»kann unter den folgenden Verbindungen gewählt werdeng
- den Fettalkoholsulfaten,
- den polyäthoxylierten Fettalkohdlsulfaten,
- den äthoxylierten Alkylphenolsulfaten, oder
- den Phosphorsäureestern äthoxylierter Fettalkohole.
Eine kationische Oberflächenaktivierungsverbindung kann ein quaternäres Ammoniumsalz sein.
Das in Lösung befindliche nicht-ionische Oberflächenaktivierungsmittels welches im Gemisch mit einer oder mehrerer
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öer oben genannten Zusammensetzungen verwendet werden kann, kann unter den folgenden Familien nicht-ionischer Oberf lächenakt ivi erungsmittel gewählt Werdens
- den äthoxylierten Alkylphenolen
- den äthoxylierten Fettalkoholen,
- den Kondensationsprodukten des Äthylenoxyds mit Propylenglycolen oder
- den äthoxylierten Sorbitestern.
Das Gemisch der gewählten Oberfläehenaktivierungsmittel darf nicht unter der Wirkung der in der Zementmilch und im ffiltrat des verwendeten Bohrschlamms zur Schachtabteufung enthaltenen Ionen ausfallen.
Sehr günstige Ergebnisse wurden mit Yersehäumungsmitteln erhalten, welche aus Gemischen wenigstens ,einer oxyäthylenierten aliphatischen Verbindung und wenigstens einem polyäthoxylierten Fettalkoholsulfat gebildet sind.
Die (Jewich.tskonzentrati.on an Yerschäumungsmitteln in der wässrigen Phase der Zementmilch liegt im allgemeinen zwischen O9I und 5 ί>\ ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit Gehalten von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent erhalten»
Pur den Einsatz der Yerschäumungsmittel auf der Baustelle sind gewisse Vorkehrungen zu treffen; sobald nämlich einmal das Verschäumungsmittel in Lösung gebracht ist, muß jede heftige Durchrührung in Anwesenheit von Luft derart vermieden werden, daß nicht die Dichte der Zementmilch durch Einschlüsse von Luftblasen vermindert wird.
Hierzu führt man vorzugsweise das Verschäumungsmittel mit
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Hilfe einer Dosierpumpe in die bereits vorbereitete Zementmilch ein, d. h. hinter der Stelle, wo der von einem Beschickungstrichter zugeführte Zement mit dem Anmachwasser vermischt wird.
Hehrere Versuche am Ort wurden entsprechend dem vorgenannten Verwirklichungsverfahren durchgeführt« Die Verschäumungsmittelkonzentration lag Del 1 #.
Eine Diagraphie der Haftung des erfindungsgemäö hergestellten Zements ermöglicht es (Figo 1) die Qualität der Zementierung, insbesondere am Ort der gasimprägnierten Schicht zu beurteilen» Die Diagraphie einer klassischen Primär-aementierung eines Bohrlochs in der gleichen Formation wird als Bezugsgröße ( Figo 2) gegeben.
Die benachbarten in die gleiche geologische Formation gebohrten Bohrlöcher, an denen die Versuche durchgeführt wurden , durchsetzten eine gasimprägnierte Schicht die sich oberhalb einer wasserführenden Schicht 2 befand und über der eine tonhaltige Deckschicht 3 vorgesehen war, welche selbst von permeablen tonhaltigem Sand 4 überdeckt war»
Die Diagraphie wird mittels einer Schallwellen abgebenden Sonde durchgeführt, wobei die Sehallwelten um so besser absorbiert werden,, je höher die Haftung des Zementes liegt
Aus den Aufzeichnungen der Fig. 1 und 2 ergibt sich die Amplitude A in Millivolt des Signals, welches durch den Empfänger der
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Sonde auf den verschiedenen MYeaus des Bohrlochs empfangen wird.
In der Diagraphie der Fig. 2 ist diese Amplitude am Ort der Schicht 1, der 3?onsehicht 3 und der Basis der tonsandhaltigen Schicht 4 erhöht, was eine Diffusion des Gases durch den Zement bezeugt.
Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung dagegen erhält man eine gasimpermeable Zementierung» wie die geringste am Ort der gleichen Zonen aufgezeichnete Amplitude "bezeugt. Biese geringe Amplitude entspricht einer sehr starken Absorption der Schallenergie längs dieses gesamten zementierten Teils des Bohrloches,was das gute Haftungsvermögens des Zementes vuaä somit seine Gasdichtigkeit beweist.
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. PAgEMANSPRÜCHE
    1. Verfahren zum Zementleren eines Bohrloches, welches wenigstens eine ein Gas einschließende Formation durchsetzt, zur Herstellung einer dichten Zementierung, die verhindert, das Gras quer durch den Zement diffundiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Zementierung durchgeführt wird, indem eine Zementmilch eingeführt wird, der ein Verschäumungsmlttel einverleibt wird, welches mit dem Gas der Formation zur Bildung eines Schaumschirms zusammenwirkt, der sich einer spätreren Wanderung des Gases während des Aushärtens der Zementmilch zu einer Masse widersetzt«
    2. Verfahren nach Anspruch I8 dadurch gekennzeichnet, daß in die Zementmilch ein Abbindebeschleuniger eingearbeitet wird „
    3ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet;, daß άβε Versehäumungsmittel aus einer wässrigen einphasischen Lösung gebildet wird* welche wenigstens eine ionische Oberflächenaktivierungsverbindung und wenigstens eine sleht-ionische Oberflächenaktiv! erungsverbimtung enthält.
    4. Verfahren naeb. Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, ö.a£ eis ionische Oberflächenaktivierungsverbindung eine anioiiische verwendet wird»
    5, Verfahren nach Anspruch 3S dadurch gekennzeichnet, daß als ionische Oberflächenaktivierungsverbindung eine kationische verwendet wird.
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    β» Verfahren nach Anspruch 39 dadurch gekennzeichnet, daß als nicht-ionische Oberflächenaktiv!erungsverbindung äthoxylierte AlkylphenoleD äthoxylierte Fettalkohole? Kondensationsprodukte des Äthylenoxyds mit Propylenglycolen oder äthoxylierte Sorbitester verwendet werden.
    7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als anionische Oberflächenaktivierungsverbindung Fettalkoholsulfate, polyäthoxylierte Fettalkoholsulfate, äthoxylierte Alkylphenolsulfate oder Phosphorsäureester von äthoxylierten Fettalkoholen verwendet werden,
    8. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß als kationische Oberflächenaktivierungsverbindung quaternäre Ammoniumsalze verwendet werden.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis Q9 dadurch gekennzeichnet, daß die Zementmilch hergestellt wird, indem man zunächst ein Gemisch aus Zement und Wasser herstellt und dann dieses Verschäumungsmittel dem erhaltenen Fluid einverleibt.
    10* Verfahren nach einem der Anspruchs 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Verschäumungsmittel aus einem Gemisch wenigstens einer oxyäthyleüierten aliphatischen Verbindung und wenigstens einem polyäthoxylierten Fettalkoholsulfat besteht.
    11. Verfahren nach einem der Ansprücüe 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Phase der Zementmilch 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Verschäumungsiälttel enthält.
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    - ίο -
    12, Veri&hren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wäasrigs Phase der Zementmilch. 0,5 Die 2 Gewichts« prosent Yerschäumimgaraittel anthält.
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