JP2008538122A - 粒子状物質のグラファイトコーティング - Google Patents
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Abstract
Description
現在の仕上げ流体技術では、坑井を仕上げるために高純度で高密度のブライン(たとえば、臭化亜鉛/臭化カルシウムやギ酸セシウム/ギ酸カリウム)が使用されるときに、ペイゾーン中への流体損失を少なくするために標準サイズの炭酸カルシウム粒子(sized calcium carbonate particles)を使用する場合が多い。
種々の粒子状物質をプラスチック製ボウル中でかき混ぜながら、粒子状物質にスリッププレートNo.3を噴霧して実験室規模のサンプルを作製した。ケーキ・ミキサーを使用してもよい。セラミックス球体、ガラス球体、プラスチック球体に、および種々の粒径の炭酸カルシウム粒子に、極めて少量のグラファイトから最大で約15ミル(38.1ミリメートル)厚さになる量の範囲でコーティングを施した。コーティングの厚さは、平均粒径d50に基づいて重量の増加量から算出した。たとえば、平均粒径が710ミクロンのセラミックス球体は、0.0158cm2の表面積を有する。粒子1個の重量は0.000497gである(セラミクス・プロパントが2.65の比重を有すると仮定して)。したがってコーティングの前と後でのサンプルの重量から、コーティングの厚さを大まかに見積もることができる。コーティングプロセス時に、持続性凝集体が形成されている形跡は認められなかった。スプレーコーティングを行い、溶媒が放出されるまでボウルをローリングすることで、凝集体の形成が防止されるようである。すなわち粒子間の結合強度が弱く、したがって凝集体が分かれて、引力もつ個々の粒子群になる。
250gの炭酸カルシウム(約50ミクロン)に、33重量%のグラファイトを含有する水ベースのアクリルバインダーをコーティングした。グラファイトコーティングされた炭酸カルシウムは、15HCl中にて10,000rpmで20分攪拌した後、約90%溶解した。ポリウレタン、エチレンビニルアセテート、およびポリビニルアセテートをバインダーとして使用して、コーティングされた炭酸カルシウムとコーティングされたセラミックビーズの追加のサンプルを作製した。バインダーは、コーティングされた粒子に対して5〜10重量%であるの好ましく、グラファイトは、コーティングされた粒子に対して5〜15重量%であり、好ましくは7.3〜12.5重量%である。
油田においては、パイプの稼動時に、あるいは泥水を固めたり状態調節したりしているときに逸泥を起こしてはならないという確固とした考え方がある。逸泥を減少または防止するために、標準サイズの堅果の殻が長年にわたって使用されている。堅果の殻は、一般にはペカンの殻から製造されるが、より強度が高いことからクログルミの殻が好ましい。堅果の殻は、過去30年にわたって好ましいLC制御物質であった。なぜなら堅果の殻は低コストであり、さらに漏出ロス抑制物質(seepage loss material)および逸泥防止物質としても非常に効果的に機能するからである。
細かな堅果の殻のサンプルに、スリッププレート#3と2ES-NT(エポキシ樹脂バインダー)をコーティングした。どちらのバインダーも約30重量%のグラファイトを含有する。グラファイトコーティングされた堅果の殻は、フレッシュな水、ブライン、ディーゼル油、およびアルコール中にて容易に湿潤した。2ES-NTでコーティングされた堅果の殻は、水中で24時間攪拌した後でも元の状態のままであった(10×顕微鏡法での粒子表面の目視検査による)。グラファイトコーティングの濃度が5重量%〜23重量%の範囲の場合、グラファイトコーティングされた堅果の殻(細かい)を10,000psiにてレジリエンス試験すると、レジリエンスのわずかな向上(2〜4ポイント)が示される。弾性物質は、圧縮状態から元の状態に膨張する物質である。堅果の殻を高圧で圧縮すると、堅果の殻は、弾性固体よりも高弾性の固体(曲げたり平らにしたりすることによって)として挙動することが示される。このプロセスは、あらゆるスリーサイズの堅果の殻をコーティングする上での優れた手順であると思われる。
理論によれば、LCMをブレンドすることが、下記の2つのメカニズムを理由として、ロストリターン問題(lost return problems)を改良する上での最良の方法であることが示される:(1)ロスゾーン(a loss zone)内部での強固な格子状構造物の形成;および(2)物質自体の機械的・物理的特性。
テネシー州コロンビアのスワルコ・アメリカ社(Swarco America Inc.)からガラスビーズを3通りのサイズ(粗い、中程度、および微細)にて入手した。7つのサンプルにグラファイトを、下記に示す重量%でコーティングした。他のメーカーのガラスビーズ、プラスチックビーズ、およびセラミックビーズも同様に選択し、グラファイトで同様にコーティングした。
グラファイトコーティングされた30ポンド/bblのパーライトと、等重量の標準サイズの弾性黒鉛粒子(グレード9019、スーペリアー・グラファイト社から市販の認可LCM製品)を使用して、12ポンド/ガロンの海水PHMAマッド中にて行った漏出ロス試験の結果は良好であった。グラファイトコーティングされたパーライトのサンプルと、標準サイズの弾性黒鉛粒子で製造されたLCMとの間には、シーリング性能において検知しうる差は認められなかった。
Claims (14)
- グラファイト含浸コーティングを有する粒子状物質。
- 粒子状物質が、砂利パックサンド、粒状ベントナイト、粉末ギルソナイト、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、ロックウール、寸断された紙、金属球体、セラミックビーズ、堅果の殻、粉砕ゴム、プラスチックビーズ、白雲母、焼成石油コークス、およびパーライトからなる群から選択される、請求項1に記載のコーティングされた粒子状物質。
- グラファイト含浸コーティングが、天然樹脂、合成樹脂、水溶性樹脂、および有機樹脂の中の1種以上で構成されるバインダーを含む、請求項1又は2に記載のコーティングされた粒子状物質。
- グラファイトが、天然フレークグラファイト、合成グラファイト及び非晶質グラファイトから選択される、請求項1、2又は3に記載のコーティングされた粒子状物質。
- グラファイトの粒径が0.001ミクロン〜850ミクロンの範囲である、請求項4に記載のコーティングされた粒子状物質。
- 粒子状物質の粒径が5ミクロン〜30,000ミクロンである、請求項2に記載のコーティングされた粒子状物質。
- グラファイト含浸コーティングが有機皮膜形成樹脂を含む、請求項1又は2に記載のコーティングされた粒子状物質。
- 有機皮膜形成樹脂が、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂及びエポキシ樹脂の中の1種以上で構成される、請求項7に記載のコーティングされた粒子状物質。
- グラファイト含浸コーティングが皮膜形成能のある水溶性ポリマーを含む、請求項1又は2に記載のコーティングされた粒子状物質。
- 皮膜形成能のある水溶性ポリマーが、デンプンポリマー、CMCポリマー、HECポリマー及びXCポリマーの中の1種以上で構成される、請求項9に記載のコーティングされた粒子状物質。
- グラファイト含浸コーティングが樹脂分散エマルジョンを含む、請求項1又は2に記載のコーティングされた粒子状物質。
- 樹脂分散エマルジョンが、ラテックス樹脂及びアクリル樹脂の中の1種以上で構成される、請求項11に記載のコーティングされた粒子状物質。
- グラファイト含浸コーティングがワックスを含む、請求項1又は2に記載のコーティングされた粒子状物質。
- グラファイト含浸コーティングがパラフィンを含む、請求項1又は2に記載のコーティングされた粒子状物質。
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