DK172395B1 - Væsketabsnedsættende additiver til borehulscementeringsmaterialer - Google Patents

Description

DK 172395 B1

Den foreliggende opfindelse angår cementopslæmnings-additiver, der er anvendelige til at forhindre vandtab fra cementopslæmninger. Et andet aspekt af opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til at forhindre vandtab fra cementopslæm-5 ninger. Et andet aspekt af opfindelsen vedrører cementopslæmninger, der har forbedrede vandtabsegenskaber. Et ydre aspekt af opfindelsen angår en forbedret fremgangsmåde til cementering af olie- og gasborehuller.

Cementpræparater anvendes inden for olie- og gasin-10 dustrien til at cementere det ringformige mellemrum i borehullet mellem den omgivende formation og røret eller foringen. Typisk pumpes cementopslæmningen ned inde i foringen og tilbage og opad uden for foringen gennem det ringformede mellemrum. Mængden af vand, der anvendes ved dannelsen af 15 cementopslæmningen, vil variere afhængigt af den valgte type af hydraulisk cement og de foreliggende arbejdsbetingelser. Den anvendte mængde vand kan variere inden for vide grænser afhængigt af sådanne faktorer som den krævede konsistens af opslæmningen og styrkekravene i det foreliggende 20 tilfælde.

I mange tilfælde skal den hydrauliske cement placeres i eller op til et porøst medium, f.eks. jordlag i borehullet. Når dette er tilfældet, er vandet tilbøjeligt til at filtrere ud af opslæmningen og ind i lagene under størkningen af 25 cementen. Mange vanskeligheder hænger sammen med et ukontrolleret væsketab af denne type, såsom en ukontrolleret hærdningshastighed, en ukorrekt placering af opslæmningen, forringede styrkeegenskaber og forurening af de omgivende lag. Disse tilstande er alle uønskelige ved olie- og gas-3 0 borehuls-cementeringsprocesser.

Der er til formindskelse af væsketabet fra den vandige cementopslæmning hidtil blevet anvendt forskellige materialer. Desværre har disse materialer ofte uheldige virkninger på cementen selv.

35 F.eks. beskrives der i US patentskrift nr. 4.015.991 anvendelsen af en copolymer af acrylamid og 2-acrylamido-2- DK 172395 B1 2 methylpropansulfonsyre som væsketabsadditiv til cementopslæmninger. Selv om denne copolymer vil nedsætte væsketabet fra cementopslæmninger, har den også den uønskelige virkning, at den nedsætter trykstyrken af cementen og nedsætter den 5 hastighed, hvormed cementen danner et fast legeme.

Et yderligere problem ved de i øjeblikket tilgængelige væsketabsadditiver er deres manglende effektivitet ved en temperatur i området 149-232°C. F.eks. er copolymeren beskrevet i US patentskrift nr. 4.015.991 ineffektiv ved en 10 temperatur over 121°C.

Det ville derfor være et værdifuldt teknisk fremskridt at udvikle additiver, der kan nedsætte vandtabet fra cementopslæmninger uden at have uheldige virkninger på trykstyrken af cementen eller på den hastighed, hvormed cementen størk-15 ner.

Det ville også være et værdifuldt teknisk fremskridt at udvikle additiver, der vil nedsætte vandtabet fra cement-opslæmninger ved forhøjede temperaturer.

Det er et formål med den foreliggende opfindelse at 20 tilvejebringe additiver, der vil nedsætte vandtabet fra cementopslæmninger uden at nedsætte trykstyrken af cementen eller nedsætte den hastighed, hvormed cementen størkner.

Det er et yderligere formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe additiver, der vil forhindre tab af vand 25 fra cementopslæmninger ved forhøjede temperaturer. Det er et yderligere formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde til at nedsætte vandtabet fra cementopslæmninger uden at nedsætte trykstyrken af cementen eller nedsætte hastigheden, hvormed cementen størkner.

30 Det er et yderligere formål med opfindelsen at tilvejebringe en fremgangsmåde til nedsættelse af vandtabet fra cementopslæmninger ved forhøjet temperatur. Det er også et formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe cementmaterialer, der har forbedrede vandtabsegenskaber ved forhøjede 35 temperaturer. Det er et andet formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en forbedret fremgangsmåde til DK 172395 B1 3 cementering af olie- og gasborehuller.

Det har ifølge den foreliggende opfindelse vist sig, at et additiv, der omfatter (A) en tetrapolymer, (B) en elektrolyt, (C) en base, (D) mindst ét overfladeaktivt middel 5 og (E) vand, vil nedsætte vandtabet fra cementopslæmninger uden at nedsætte trykstyrken af cementen eller nedsætte den hastighed, hvormed cementen størkner. Det har også vist sig, at dette additiv vil kontrollere vandtabet fra cementopslæmninger ved forhøjede temperaturer.

10 Som anvendt i den foreliggende beskrivelse refererer udtrykket "tetrapolymer" til en vandopløselig polymer, der er sammensat af a) 1-60 vægtprocent N-vinyl-2-pyrrolidon, b) 1-60 vægtprocent af mindst én monomer valgt blandt acryl-amid og methacrylamid, c) 10-90 vægtprocent af mindst én 15 monomer valgt blandt 2-acrylamido-2-methylpropansulfonsyre og natrium-2-acrylamido-2-methylpropansulfonat og d) 1-60 vægtprocent af mindst én monomer valgt blandt acrylsyre eller natriumacrylat.

Tetrapolymerene ifølge den foreliggende opfindelse 20 samt deres fremstilling er velkendte af fagmanden. De kan således fremstilles ved polymerisation ifølge enhver af de velkendte fri-radikal-metoder i opløsning, suspension eller emulsion, jf. f.eks. US patentskrift nr. 3.547.899 eller EP patentansøgning nr. 115.836. Desuden kan der anvendes sådanne 25 andre polymerisationsmetoder, der vil være nærliggende for en fagmand, og den foreliggende opfindelse er ikke begrænset til nogen særlig fremgangsmåde til fremstilling af de omhandlede tetrapolymere.

Molekylvægten af de her omhandlede tetrapolymere kan 30 varieres inden for et stort område. Molekylvægten kan være så lav som 30.000 eller så høj som 1.000.000 eller mere, naturligvis forudsat at egenskaberne af den vandige opslæmning af hydraulisk cement, hvortil tetrapolymeren sættes, ikke påvirkes uheldigt derved.

35 Den i øjeblikket foretrukne tetrapolymer indeholder 30-40 vægtprocent N-vinyl-2-pyrrolidon, 5-15 vægtprocent DK 172395 B1 4 acrylamid, 50-60 vægtprocent natrium-2-acrylamido-2-methyl-propansulfonat og 1-10 vægtprocent acrylsyre.

Egnede elektrolytter (B) til anvendelse ved opfindelsen kan være valgt blandt natrium-, kalium-, lithium- eller 5 ammoniumchlorid, -bromid, -iodid, -nitrat eller -fluorid. I øjeblikket er den foretrukne elektrolyt kaliumchlorid.

Egnede baser (C) til anvendelse ved opfindelsen omfatter sådanne valgt blandt kaliumhydroxid, natriumhydroxid eller ammoniumhydroxid. Den i øjeblikket foretrukne base er 10 kaliumhydroxid.

Egnede overfladeaktive midler (D) til anvendelse ved opfindelsen kan være valgt blandt følgende: 1) carboxylater med formlen 15 RCOO“ M+ hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 9-21 carbonatomer, og M er valgt blandt natrium, kalium og lithium, 2) polyalkoxycarboxylater med formlen 20 o

II

R-[0CH2CH2]nCH2C-0“ M+ 25 hvori R er valgt blandt alkyl- og alkylarylgrupper med 10-21 carbonatomer, M er valgt blandt natrium, lithium og kalium, og n er et helt tal fra 5 til 21, 3) sulfonater med formlen 30 R S03" M+ hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 10-20 carbonatomer, og M er valgt blandt natrium, kalium og lithium, 4) alkylbenzensulfonater med formlen 35 RC6H4S03" M+ DK 172395 B1 5 hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 10-20 carbonatomer, og M er valgt blandt natrium, lithium og kalium, 5) ligninsulfonater, 6) Naphthaiensulfonater med formlen 5 RC10H6SO3" M+ hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 3-10 carbonatomer, og M er valgt blandt natrium, lithium, calcium og kalium, 10 7) naphthalensulfonater, som er kondenseret med form aldehyd, 8) a-olefinsulfonater med formlen RC=CHS03" M+ 15 hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 10-20 carbonatomer, og M er valgt blandt kalium, natrium og lithium, 9) polyethylenglycol-monomethylethere med formlen 20 HO-(CH2CH20)x ch3 hvori x er kan være fra ca. 20 til ca. 225.000, 10) polyethylenglycoler med formlen

25 H0(CH2CH20)x H

hvori x kan være fra ca. 20 til ca. 225.000, 11) alkohol-ethoxylater med formlen

30 R[0CH2CH2]n OH

hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 6-20 carbonatomer, og n er et helt tal fra 2 til 100, 12) alkylphenyl-ethoxylater med formlen 35

RC6H4(OC2H4)n OH

DK 172395 B1 6 hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 8-15 carbonatomer, og n er et helt tal fra 2 til 70, og 13) jordoliesulfonater.

Alle disse overfladeaktive midler samt deres frem-5 stilling er velkendt af fagmanden. De er tilgængelige fra adskillige kommercielle leverandører.

Det foretrækkes i øjeblikket, at det vandtabsnedsæt-tende cementopslæmningsadditiv indeholder to overfladeaktive midler.

10 Et af de foretrukne overfladeaktive midler er poly- ethylenglycol-monomethylether. Det overfladeaktive middel vil have en molekylvægt i området fra ca. 200 til ca. 8000, fortrinsvis 200 til 1000. I øjeblikket er "Dow Froth 1012" med en molekylvægt på ca. 385 det mest foretrukne.

15 Det andet foretrukne overfladeaktive middel er et naphthalensulfonat-formaldehyd-kondensat. Sådanne forbindelser er også kendte som sulfonerede kondensationsprodukter af formaldehyd og naphthalen eller metalsalte af kondensationsprodukter af naphthalensulfonsyre med formaldehyd.

20 Kondenserede naphthalensulfonat-formaldehyd-konden- sater, som er egnede til anvendelse ved den foreliggende opfindelse, forhandles af et antal firmaer under forskellige navne, og fremstillingen af nogle af disse er f.eks. beskrevet i US patentskrift nr. 3.537.869 eller 4.814.887.

25 Eksempler på kommercielt tilgængelige naphtha1ensulfonat-formaldehyd-kondensater er "Lomar D", "CFR-2", "Tamol", "SM", "TIC", og "Doxad". I øjeblikket er "Lomar D" det foretrukne naphthalensulfonat-formaldehyd-kondensat.

I øjeblikket foretrækkes det også, at det vandtabs-30 nedsættende additiv indeholder (F) et konserveringsmiddel. Naturen af konserveringsmidlet er ikke kritisk for udøvelsen af opfindelsen, og ethvert kommercielt tilgængeligt konserveringsmiddel er egnet til anvendelse ved opfindelsen. I øjeblikket er det foretrukne konserveringsmiddel et para-35 formaldehyd.

Bestanddelene af det vandtabsnedsættende additiv er DK 172395 B1 7 til stede i følgende mængder:

Bredt interval Foretrukket interval (vægtprocent) (vægtprocent) 5 _ _ A Tetrapolymer 0,1-70 1,5-10 B Elektrolyt 0,1-37,2 2-10 10 C Base 0,1-3 0,2-2 D Overfladeaktivt middel 0,1-40 5-15 15 E Vand 29 - 95 70 - 80 F Konserveringsmiddel 0,001 - 5 0,008 - 0,05 20 (eventuelt) Væskeadditivet ifølge den foreliggende opfindelse er egnet til anvendelse sammen med enhver hydraulisk cement. Udtrykket "hydraulisk cement" skal omfatte enhver organisk 25 cement, som hærder under vand. Hydrauliske cementsorter omfatter f.eks. portlandcement, aluminium- og puzzolan-cement og lignende. Udtrykket hydraulisk cement skal også omfatte cementsorter, der indeholder mindre mængder af strækkemidler, såsom bentonit og gilsonit, og skal også omfatte cementsor-30 ter, der enten anvendes uden nogen væsentlig mængde sand eller aggregatmateriale, eller sådanne cementsorter, der blandes med kornformigt fyldmateriale, såsom sand, formalet kalksten og lignende, således er f.eks. enhver af cementsorterne af klasse A-J, som er anført i API Spec. 10, sektion 35 2, 1. udg., januar, 1982, egnede til dette formål. Styrke forøgende midler, såsom siliciumdioxidpulver, kan også anvendes .

Den tørre hydrauliske cementkomponent og væsketabsadditivet ifølge den foreliggende opfindelse blandes med 40 vand til dannelse af en pumpelig, størknelig cementopslæmning. Cementen størkner til et monolitisk fast stof. Vandet, der anvendes til dannelse af cementopslæmningen kan være DK 172395 B1 8 enhver naturligt forekommende form for vand, der er egnet til fremstilling af cementopslæmninger. Der kan anvendes havvand, hvilket er bekvemt ved offshore-operationer. Det er en særlig fordel ved væsketabsadditivet ifølge opfindel-5 sen, at det er effektivt til at nedsætte væsketabet fra cementopslæmninger, selv når der anvendes saltvand til fremstilling af opslæmningen. Dette er en anden væsentlig fordel ved opfindelsen i forhold til mange andre kendte cementadditiver.

10 Mængden af vand, der anvendes til fremstilling af opslæmningen af hydraulisk cement, er ikke kritisk, og generelt vil mængden af vand, der er nødvendig til dannelse af en hærdelig cementblånding, som har de ønskede egenskaber, være en mængde fra ca. 25 til ca. 150 vægtprocent, beregnet 15 på vægten af den tørre hydraulisk cement. Som ovenfor omtalt bør mængden af vand kun være en sådan, der er tilstrækkelig til at give en pumpelig opslæmning. Anvendelsen af vandtabsadditivet ifølge opfindelsen gør det unødvendigt at tilsætte et overskud af vand i forventning om væsentlige vandtab.

20 Generelt vil den anvendte mængde væsketabsadditiv ligge i området fra 0,76 til 9,5 liter additiv pr. 42,6 kg cement anvendt til fremstilling af cementopslæmningen.

Væsketabsadditivet ifølge opfindelsen er egnet til anvendelse i cementopslæmninger, der udsættes for tempera-25 turer i området 27-232°C.

Ved fremgangsmåden til cementering af et borehul med det her omhandlede additiv blandes en hydraulisk cement, vand og væsketabsadditivet ifølge opfindelsen sammen til dannelse af en pumpelig opslæmning. Den således fremstillede 30 cementopslæmning pumpes derefter til det ønskede sted i borehullet og får lov at hærde til en fast masse.

Opfindelsen illustreres ved de følgende eksempler, der ikke skal opfattes som begrænsende.

35 DK 172395 B1 9

Eksempel 1

Formålet med dette eksempel er at demonstrere sammensætningen af og en fremgangsmåde til fremstilling af det foretrukne væsketabsadditiv ifølge opfindelsen.

5 Sammensætningen af det foretrukne væsketabsadditiv- system ifølge opfindelsen er anført nedenfor.

Tabel I

10 Materiale Mængde (aram)

Vand 78

Kaliumchlorid 2

Kaliumhydroxid 1

Paraformaldehyd 0,02 15 Natriumnaphthalenformaldehydkondensat1) 9,8

Polyethylenglycol-monomethylether 2) 4

Tetrapolymer3) 5 1) "Lomar D", Diamond Shamrock 20 2) "Dow Froth 1012", Dow 3) en copolymer af natrium-2-acrylamido-2-methylpropansul-fonat, N-vinyl-2-pyrrolidon, acrylamid og acrylsyre indeholdende 55 vægtprocent natrium-2-acrylamido-2-methyl-propansulfonat, 35 vægtprocent N-vinyl-2-pyrrolidon, 10 25 vægtprocent acrylamid og 5 vægtprocent acrylsyre, der er kommercielt tilgængelig som "HE"-polymer fra Phillips Petroleum Company.

En foretrukken metode til fremstilling af dette væsketabsadditiv er at blande bestanddelene i den anførte ræk-30 kefølge under omrøring.

Eksempel 2

En række af cementopslæmningsmaterialer ifølge opfindelsen, der har sammensætningerne anført i tabel II nedenfor, 35 fremstilles ved at blande additivsystemet fra eksempel l med vand og en klasse H-cement .

DK 172395 B1

Tabel II

10

Vandtab i

Materiale Mænade liter/sæk cement

5 Cement A

Klasse H-cement 829,85 g 1,14 liter

Vand 313,5 ml

Vandtabsadditiv 22,2 ml

10 Cement B

Klasse H-cement 829,85 g 1,55 liter

Vand 305,5 ml

Vandtabsadditiv 30,3 ml

15 Cement C

Klasse H-cement 829,85 g 2,27 liter

Vand 285,5 ml

Vandtabsadditiv 50,2 ml

20 Cement D

Klasse H-cement 829,85 g 2,57 liter

Vand 285,5 ml

Vandtabsadditiv 50,1 ml

25 Cement E

Klasse H-cement 829,85 g 2,84 liter

Vand 280,42 ml

Vandtabsadditiv 55,2 ml 30 Cement F (kontrol)

Klasse H-cement 829,85 g 0

Vand 335,7 ml

Cement G (kontrol) 35 Klasse H-cement 850,96 g 0

Vand 328,9 ml

Cement H

Klasse H-cement 645,92 g 1,55 liter 40 Sand 226,1 g

Vand 284,35 ml

Vandtabsadditiv 23,51 ml

Cement I

45 Klasse H-cement 645,92 g 2,27 liter

Sand 226,1 g

Vand 273,46 ml

Vandtabsadditiv 34,4 ml

50 Cement J

Klasse H-cement 645,92 g 2,84 liter

Sand 226,1 g

Vand 264,86 ml

Vandtabsadditiv 43,0 ml DK 172395 B1 11

Cement K

Klasse H-cement 829,05 g 3,01 liter

Vand 275,8 ml

Vandtabsadditiv 58,9 ml 5

Cement L

Klasse H-cement 829,85 g 3,79 liter

Vand 261,1 ml

Vandtabsadditiv 73,7 ml 10

En klasse H-cement er defineret i API Spec. 10, sektion 2.2, 1. udgave, januar 1982. Den anvendte cement er kommercielt tilgængelig fra General Portland under navnet "TRINITY LAFARGE H".

15

Eksempel 3

For at demonstrere, at vandtabsadditivet ifølge den foreliggende opfindelse vil nedsætte vandtabet fra cementopslæmninger over et bredt temperaturinterval, bestemmes 20 vandtabsegenskaberne af cementopslæmningsmaterialer fremstillet i eksempel 2 ifølge API Spec. 10, Appendix F, 1. udg., januar 1982.

Der opnås følgende resultater.

25 30 35

Tabel III

DK 172395 B1 12

Koncentration af additiv Temp. Væsketab 5 Cement (liter/42,6 kg cement) °C cm3/30 min.

B 1,55 27 66 B 1,55 38 76 10 D 2,57 38 40 F (kontrol) 0 38 +1298 B 1,55 52 74 D 2,57 52 46 F (kontrol) 0 52 +1298 15 B 1,55 77 80 D 2,57 77 46 F (kontrol) 0 77 +1500 H 1,55 77 78 I 2,27 77 48 20 H 1,55 93 118 I 2,27 93 131 I 2,27 110 138 I 2,27 121 40 J 2,84 149 54 25

Vandtabsegenskaberne af cementopslæmninger fremstillet uden additivet ifølge opfindelsen (cement F) bestemmes ved temperaturer fra 38 til 77°C. Disse cementopslæmninger taber mellem 1298 og 1500 cm3 væske i løbet af testperioden på 30 30 minutter.

Vandtabsegenskaberne af cementopslæmninger fremstillet med additivet ifølge opfindelsen bestemmes ved temperaturer fra 27 til 149°C. Disse cementopslæmninger taber kun fra 40 til 138 cm3 væske i løbet af testperioden på 30 minutter.

35 Disse resultater viser således, at additivet ifølge opfindelsen giver cement med overlegne vandtabsegenskaber over et bredt teroperaturområde.

Eksempel 4 40 For at demonstrere, at væsketabsadditivet ifølge opfindelsen ikke nedsætter trykstyrken af det fremkomne cementmateriale, afprøves en række cementmaterialer fremstillet i eksempel 2 ifølge API Spec. 10, Section 7, Compressive Strength Tests, 1. udg., januar 1982.

DK 172395 B1 13

Der opnås følgende resultater.

Tabel IV

5 Koncentration 24-Timers trykstyrke (kg/cm2) af additiv ved atmos- færetrvk ved 210.9 kq/cm2

Cement (liter/42,6 kg cement) 27°C 52°C 66°C 77°C

10 - ---- - F (kontrol) 0 104,3 247,3 326,6 337,4 A 1,14 104,3 261,9 330,2 331,4 B 1,55 106,0 256,1 329,7 352,4 C 2,57 109,0 265,4 411,1 435,3 15

Cement F fremstilles uden væsketabsadditiv ifølge opfindelsen. Den udviser en trykstyrke på 104,3 kg/cm2 ved 27°C under en 24 timers trykstyrkeprøve.

Cementerne A, B og C fremstilles med væsketabsad-20 ditivet ifølge opfindelsen. De udviser trykstyrker fra 104,3 til 109,0 kg/cm2. Addivitet ifølge den foreliggende opfindelse nedsætter således ikke trykstyrken af cementerne.

Der observeres en lignende tendens ved prøverne gennemført ved 52, 66 og 77°C.

25

Eksempel 5

For at demonstrere, at additivet ifølge den foreliggende opfindelse vil nedsætte væsketabet fra cementopslæmninger, der er fremstillet med saltvand, fremstilles der 30 cementopslæmninger B', D', L' og M' ligesom cementerne B, D, L og M i eksempel 2, bortset fra at der anvendes forskellige koncentrationer af saltvand til fremstilling af cementopslæmningen. Til sammenligning fremstilles en cementopslæmning F som i eksempel 2.

35 Væsketabsegenskaberne af disse cementopslæmninger bestemmes ifølge API Spec. 10, Appendix F, 1. udg., januar 1982.

Der opnås følgende resultater.

DK 172395 B1 14

Tabel V

Koncentration af additiv NaCl Temp. Væsketab 5 Cement (liter/42,6 kg cement) vægt-% °C cm3/30 min.

F (kontrol) 0 0,0 38 +1298 B* 1,55 3,0 27 123 10 B' 1,55 10,0 27 134 B' 1,55 18,0 27 180 B' 1,55 37,2 27 68 D' 2,57 3 38 50 D' 2,57 3 52 48 15 D' 2,57 3 66 50 D' 2,57 3 79 53 D' 2,57 10 38 49 D' 2,57 10 52 46 D' 2,57 10 66 63 20 D' 2,57 10 79 66 L' 3,03 3 38 43 L· 3,03 3 52 45 L* 3,03 3 66 48 L·' 3,03 3 79 42 25 L' 3,03 10 38 49 L·· 3,03 10 52 52 L·' 3,03 10 66 54 L' 3,03 10 79 56 M' 3,79 18 93 94 30 M' 3,79 37,2 28 104 M' 3,79 37,2 52 110 M* 3,79 37,2 66 122 M' 3,79 37,2 79 130 M' 3,79 37,2 93 146 35

Cement F, der er fremstillet uden additivet ifølge opfindelsen, udviser et væsketab på over 1298 cm3 i løbet af testperioden på 30 minutter. Cementopslæmningerne fremstillet med væsketabsadditivet ifølge opfindelsen taber kun 40 fra 43 til 180 cm3 under testperioden på 30 minutter. Væsketabsadditivet ifølge opfindelsen vil således nedsætte vandtabet fra cementopslæmninger, der er fremstillet med saltvand.

45 DK 172395 B1 15

Eksempel 6

For at demonstrere, at væsketabsadditivet ifølge opfindelsen ikke nedsætter den hastighed, hvormed cementen størkner, fremstilles cementmaterialer som i eksempel 2, og 5 hastigheden, hvormed cementen fortykkes, bestemmes ifølge API Spec. 10, Section 8, 1. udg., januar 1982.

Der opnås følgende resultater.

Tabel VI

10

Koncentration Fortykningstid1) af additiv Temp. API- (timer)

Cement (liter/42,6 kg cement) (°C) -skema 70 Bc 100 Bc 15 F 0 27 lg3 4:45 4:57 B 1,55 27 lg3 4:11 4:25 C 2,57 27 lg3 5:08 5:19 20 F 0 38 3g4 2:49 3:14 B 1,55 38 3g4 2:54 3:28 C 2,57 38 3g4 3:02 3:30 F 0 52 5g3 1:36 1:46 25 B 1,55 52 5g3 1:43 1:47 C 2,57 52 5g3 1:52 2:00 1) Variationer på 30 minutter eller mindre af fortyk ningstiden anses for at ligge inden for den normale 30 forsøgsusikkerhed.

Cement F, der ikke indeholder væsketabsadditivet ifølge opfindelsen, fortykkes på 4 timer og 45 minutter ved afprøvning ved 27°C.

35 Cementerne B og C, som indeholder additivet ifølge opfindelsen, fortykkes på 4 timer og 11 minutter henholdsvis 5 timer og 8 minutter.

Selv om det umiddelbart ser ud til, at additivet ifølge opfindelsen nedsætter den hastighed, hvormed cement 40 C størkner, er dette ikke tilfældet.

På grund af den store forsøgsusikkerhed, der ligger i forsøgsprocedurerne, anses cementer, der fortykkes inden DK 172395 B1 16 for 30 minutter i forhold til hinanden for at have de samme fortykningshastigheder. Derfor nedsætter additivet ifølge opfindelsen ikke den hastighed, hvormed cementopslæmninger størkner.

Claims (10)

1. Væsketabsadditiv til cementopslæmninger, kendetegnet ved, at det omfatter: a) 29-95,0 vægtprocent vand, 5 b) 0,1-70 vægtprocent af en tetrapolymer, hvor tetrapolymeren er sammensat af i) 1-60 vægtprocent N-vinyl-2-pyrrolidon, ii) 1-60 vægtprocent af mindst én monomer valgt blandt acryl-amid og methacrylamid, 10 iii) 10-90 vægtprocent af mindst én monomer valgt blandt natrium-2-acrylamido-2-methylpropansulfonat og 2-acrylamido- 2-methylpropansulfonsyre og iv) 1-60 vægtprocent af mindst én monomer valgt blandt acryl-syre og natriumacrylat, 15 c) 0,1-37,2 vægtprocent af en elektrolyt, d) 0,1-3 vægtprocent af en base, og e) 0,1-40 vægtprocent af mindst ét overfladeaktivt middel.

2. Væsketabsadditiv ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 20 a) elektrolytten er valgt blandt natrium-, kalium- eller ammoniumchlorid, -bromid, -iodid, -fluorid eller -nitrat, b) basen er valgt blandt kaliumhydroxid, natriumhydroxid eller ammoniumhydroxid, c) det overfladeaktive middel er valgt blandt 25 i) carboxylater med formlen RCOO" M+ hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 9-21 carbonatomer 30 og M er valgt blandt natrium, kalium og lithium, ii) polyalkoxycarboxylater med formlen O II R-[OCH2CH2]n CH2CO“ M 35 hvori R er valgt blandt alkyl- og alkylarylgrupper med 10-21 carbonatomer, M er valgt blandt natrium, lithium og kalium, og n er helt tal fra 5 til 21, DK 172395 B1 iii) sulfonater med formlen RS03” M+ 5 hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 10-20 carbonatomer, og M er valgt blandt natrium, kalium og lithium, d) alkylbenzensulfonater med formlen RC6H4S03" M+ 10 hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 10-20 carbonatomer, og M er valgt blandt natrium, lithium og kalium, e) ligninsulfonater, f) naphthalensulfonater med formlen 15 RC10H6S03 M+ hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 3-10 carbonatomer, og M er valgt blandt natrium, lithium, calcium eller kalium, 20 g) naphthalensulfonater, der er kondenseret med formaldehyd, h) α-olefinsulfonater med formlen RC=CHS03" M+ 25 hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 10-20 carbonatomer, og M er valgt blandt kalium, natrium eller lithium, i) polyethylenglycol-monomethylethere med formlen HO-(CH2CH2-0)xCH3 30 hvori x kan være fra ca. 20 til ca. 225.000, j) polyethylenglycoler med formlen H0(CH2CH2-0)xH hvori x kan være fra ca. 20 til ca. 225.000, 35 DK 172395 B1 k) alkoholethoxylater med formlen R[OCH2CH2]n-OH 5 hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 6-20 carbonatomer, og n er et helt tal fra 2 til 100, l) alkylphenylethoxylater med formlen RC6H4(OC2H2)n -OH 10 hvori R er valgt blandt alkylgrupper med 8-15 carbonatomer, og n er et helt tal fra 2 til 70, og m) jordoliesulfonater.

3. Væsketabsadditiv ifølge krav 1, k endete g-15 net ved, at det yderligere indeholder fra 0,001 til 5 vægtprocent af et konserveringsmiddel.

4. Væsketabsadditiv ifølge krav 3, kendetegnet ved, at konserveringsmidlet er paraformaldehyd.

5. Væsketabsadditiv ifølge krav 3, k endete g-20 net ved, at a) tetrapolymeren er til stede i en mængde på 1,5-10 vægtprocent og indeholder 30-40 vægtprocent N-vinyl-2-pyrrolidon, 50-60 vægtprocent natrium-2-acrylamido-2-methylpropansul-fonat, 1-10 vægtprocent acrylsyre og 5-15 vægtprocent acryl- 25 amid, b) elektrolytten er til stede i en mængde på 2-10 vægtprocent, c) basen er til stede i en mængde på 0,2-2,0 vægtprocent, d) det overfladeaktive middel er til stede i en mængde på 30 5-15 vægtprocent, e) konserveringsmidlet er til stede i en mængde på 0,008-0,05 vægtprocent, og f) vandet er til stede i en mængde på 70-80 vægtprocent.

6. Væsketabsadditiv ifølge krav 3, k endete g-35 net ved, at a) tetrapolymeren indeholder 35 vægtprocent N-vinyl-2-pyr- DK 172395 B1 rolidon, 55 vægtprocent natrium-2-acrylamido-2-methylpropan-sulfonat, 5 vægtprocent acrylsyre og 10 vægtprocent acryl-amid, b) elektrolytten er kaliumchlorid, 5 c) basen er kaliumhydroxid, d) de overfladeaktive midler er natrium-naphthalen-formal-dehyd-kondensat og polyethylenglycol-monomethylethere, og e) konserveringsmidlet er paraformaldehyd.

7. Væsketabsadditiv ifølge krav 6, kendete g-10 net ved, at a) copolymeren af natrium-2-acrylamido-2-methylpropansul-fonat, N-vinyl-2-pyrrolidon, acrylamid og acrylsyre er til stede i en mængde på ca. 5 vægtprocent, b) kaliumchloridet er til stede i en mængde på ca. 2 vægt-15 procent, c) kaliumhydroxidet er til stede i en mængde på ca. 1 vægtprocent , d) natrium-naphthalen-formaldehyd-kondensatet er til stede i en mængde på ca. 9,8 vægtprocent, og polyethylenglycol- 20 monomethyletheren er til stede i en mængde på ca. 4 vægtprocent, e) par af ormaldehydet er til stede i en mængde på ca. 0,02 vægtprocent, og f) vandet er til stede i en mængde på ca. 78,5 vægtprocent.

8. Cementopslæmning, kendetegnet ved, at den omfatter: a) vand, b) hydraulisk cement og c) væsketabsadditivet ifølge et af kravene 1-7, hvorved 30 væsketabsadditivet er til stede i en mængde på 0,7-9,5 liter pr. 42,6 kg cement til stede i opslæmningen.

9. Fremgangsmåde til fremstilling af en cement, der udviser lavt væsketab, k endetegnet ved, at den omfatter blanding af 35 a) vand, b) en hydraulisk cement og DK 172395 B1 c) væsketabsadditivet ifølge et af kravene 1-7 i en mængde på 0,7-9,5 liter pr. 42,6 kg cement til stede deri.

10. Fremgangsmåde til cementering af olie- og gasborehuller, hvorved en opslæmning af hydraulisk cement pumpes 5 ned i borehullet og får lov at størkne, k endetegnet ved, at den omfatter iblanding af 0,7-9,5 liter af væsketabsadditivet ifølge et af kravene 1-7 pr. 42,6 kg cement anvendt til dannelse af cementopslæmningen, hvorved den hydrauliske cementopslæmning især er udsat for tempera-10 turer fra 27 til 232°C