JP5826858B2 - 流体損失用薬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 - Google Patents
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Description
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1×106ダルトンより大きいものである。
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。
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。
ここで、Rは、約8〜22個の範囲の炭素原子を有する飽和及び不飽和脂肪族基、並びに、その混合物から選択され、混合物中のxとyの値の合計の平均が、約0〜約10の範囲にある。そのような混合物は、米国特許第4,466,893号に多いに詳細に開示されており、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。
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。
*注記:82°C[180°F]で1時間加熱後に650cP[0.65Pa・s]、82°C[180°F]で2時間加熱後には350cP[0.35Pa・s]に低下。室温まで冷却後には、粘度は600cP[0.6Pa・s]だった。最終濃度5%での酢酸を用いて冷却溶液を酸性化した後には、粘度増加は認められなかった。
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/m3]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。CaCl2、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。
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/m3]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/m3]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。
*0.010gps[8.9×l0-4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。
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。
Claims (20)
- 掘削孔を補修する方法であって、該方法が、以下の工程、
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60質量%より多い量の酸化アルミニウムを含み、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であって、該組成物の流体損失が10°C[50°F]〜260°C[500°F]の温度で10cc/10分〜600cc/30分である工程、
を含むことを特徴とする方法。 - 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、1:1〜4:1である、請求項1に記載の方法。
- 前記組成物のpHが、3〜9の範囲である、請求項1又は2に記載の方法。
- 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20質量%〜99質量%の量で該組成物中に存在する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記酸性ゲル化ポリマーが酸性流体中に1質量%存在し、該酸性流体中の酸が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100cP[0.1Pa・s]以上に上昇させる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 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、請求項5に記載の方法。
- 前記酸性ゲル化ポリマーが、バイオポリマーを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バイオポリマーが、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、請求項7に記載の方法。
- 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、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バイオポリマーの分子量が、100,000ダルトン〜10,000,000ダルトンである、請求項7又は8に記載の方法。
- 前記酸性ゲル化ポリマーが、合成ポリマーを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 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、請求項11に記載の方法。
- 前記合成ポリマーの分子量が、1×106ダルトンより大きいものである、請求項11又は12に記載の方法。
- 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0.05質量%〜3質量%の量で前記組成物中に存在する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記組成物が、さらに凝結遅延剤を含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 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、請求項15に記載の方法。
- 前記組成物が、さらに流体損失制御促進剤を含む、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。
- 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、請求項17に記載の方法。
- 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、請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法。
- 掘削孔を補修する方法であって、該方法は、
10°C[50°F]より高い坑底静温度及び/又は3〜9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60質量%より高いアルミン酸カルシウムセメントと、酸性ゲル化ポリマーから本質的になる流体損失用添加剤と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〜600cc/30分であることを特徴とする方法。
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