NL8202533A

NL8202533A - Boorvloeistoftoevoegsel, almede werkwijze voor het boren van gaten in onderaardse formaties onder toepassing van dit toevoegsel.

Info

Publication number: NL8202533A
Application number: NL8202533A
Authority: NL
Original assignee: Grace W R & Co
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1983-04-18
Also published as: US4474665A; NO823259L; GB2106956A; GB2106956B; DE3232262A1

Description

- 1 -

Boorvloeistoftoevoegsel, alsmede verkvijze voor het boren van gaten in onderaardse fonnaties onder toepassing van dit toevoegsel.

Boorgaten, zoals oliebronboorgaten, vorden 6 ' gevoonlijk geboord volgens de roterende methode, vaarbij een boor- vloeistof circuleert in het boorgat gedurende de boorbeverking.

De aanvezigheid van een boorfluidum is vereist out te verken als 5 koelmiddel voor de boorpunt en boorsteel» om te verken als drager voor de afsnijdsels en om te voorzien in hydraulische druk om uitblazen te voorkomen. Onderaardse formaties, vaardoorheen het boorgat vordt geboord, bieden vaak omstandigheden, die maken dat de totale boorvloeistof (gevoonlijk bekend als "slib") verloren 10 gaat. Dergelijke condities vorden gevoonlijk geklassificeerd als hetzij van een macroporositeitstype, bijvoorbeeld los geconsoli-deerde zandachtige formaties, of van een macroscopisch breuktype, bijvoorbeeld holtes die van het boorgat af gericht zijn. Het verlies van het totale slib via elk van deze tvee omstandigheden 15 is bekend als verloren circulatie.

Het verlies van het totale slib is een buiten-gevoon ongevenst verschijnsel, daar het 1) kan leiden tot slechte circulatie en daardoor minder efficiente vervijdering van afsnijd-sels, 2) extra kosten vereist in herstelduur, mankracht en mate-20 riaal om het verloren slib aan te vullen en de circulatie te herstellen en in extreme gevallen 3) leidt het tot onvoldoende hydraulische druk beneden in het gat en tot een uitblazing.

Materialen gebruikt om verloren circulatie te stoppen zijn bekend als verloren circulatie regelaars of toevoeg-25 sels. De tot nog toe gebruikte verloren circulatie regelaars vorden in het algemeen ingedeeld in drie verschillende categorien: vezels, vlokken en korrels. Men meent dat elke categorie nuttig is met betrekking tot een specifiek type formatie. Materialen die in de vorm zijn van vezels of vlokken vorden tegenvoordig gebruikt 30 om macroporeuze formaties af te sluiten. Voorbeelden van vezel-achtig materiaal, dat men gevoonlijk gebruikt, zijn onder andere 8202533 t - 2 - cedar vezels en bagasse. Voorbeelden van vlokmaterialen, dat men gevoonlijk gebruikt, zijn onder andere papier, mica en katoenzaad-schillen. Korrelmaterialen, zoals gemalen okkernoot of pecan-schillen, worden gevoonlijk gebruikt om breuken te stoppen. Daarom 5 vereist circulatieregeling onder toepassing van de tot nog toe bekende materialen kennis van de aard van de onderaardse formatie en/of het gebruik van verschillende types of combinaties van mate-riaal, totdat de slibcirculatie nagenoeg hersteld is.

Er zijn proeven ontvorpen om de nuttigheid te 10 bepalen van een bepaald materiaal als een regeltoevoeging met betrekking tot elk van de tvee types van verloren circulatie ver-oorzakende formaties. De "slot test" is een standaardproef gebruikt om regeleigenschappen met betrekking tot breuken te bepalen. Deze proef neemt het vermogen vaar van een slib, dat onder druk is 15 (waardoor boorgatdruk vordt nagebootst) en dat de mogelijke rege-laar bevat om een spleet van tevoren bepaalde afmeting te verstop-pen. De "hagelbedproef" neemt het vermogen vaar van een slib om macroporeuze formaties te stoppen doordat men slib met de mogelijke regelaar erin poogt door een kolom van hagel van standaard afme-20 ting te voeren.

De Amerikaanse octrooischriften 2.9^3.679 en 2.9^3.680 beschrijven het gebruik van harde gedeeltes van bepaalde nootschalen, die gemalen zijn tot een korrelvorm, die mogelijk nuttig is als een verloren circulatie regelaar met betrekking tot 25 breuken. Het Amerikaans octrooischrift 3.629.102 openbaart dat bepaalde specifieke mengsels van zovel vezelachtige als korrel-materialen kunnen vorden gebruikt als een verloren circulatie regelaar voor zovel breuk- als macroporositeitsverlies.

Het is zeer gevenst een enkel materiaal te 30 hebben, dat gebruikt kan vorden als universele verloren circulatie regelaar voor zovel breuk als macroporositeitsverlies. Een derge-lijk materiaal zou het tegenvoordige vereiste opheffen voor gede-tailleerde kennis van de onderaardse formatie, het opslaan van verschillende types materiaal voor de juiste toepassing en voor 35 het aanbrengen van verschillende types materiaal, enkelvoudig of 8202533 4 *. ....... >$ - 3 - in combinatie, om te trachten fluidumverlies lukraak te regelen.

De uitvinding is dus gericht op een enkelvoudig materiaal, dat voorziet in fluidumverliesregeling tegen zowel breuk als macroporositeit. Het onderhavige materiaal is cacaoboon-5 schalen gevormd tot deeltj esvormig materiaal van speeifieke deel-tj esafinetingrerdeling van 2-100 mesh met tenminste 25 en liefst tenminste Uo gew.Jt ervan tussen 2-10 mesh.

De uitvinding is gericht op een enkelvoudig materiaal, vaarvan verrassendervijze werd gevonden dat het univer-10 seel bruikbaar is als een fluldumverliesregelaar met betrekking tot zowel macroporeuze als gebroken onderaardse formaties. Sen dergelijk materiaal elimineert de conventionele noodzaak voor het houden van voorraden van verschillende types materialen, de noodzaak om het type formatie tebepalen, dat het defect veroorzaakt, 15 en/of het gebruik van een multicomponentregelaar.

Thans werd onverwacht gevonden, dat deeltjes-vormig materiaal gevormd uit cacaoboonschalen van bepaalde afmeting en verdeling werkt als een universele verloren circulatie regelaar.

Het cacaoboonschaalmateriaal nuttig voor het genoemde doel meet 20 een deeltjesafmeting hebben van 2-100 mesh, waarbij tenminste 25 en liefst tenminste 40 gew.ji van het deeltjesvormige cacaoboonschaalmateriaal een deelt j esafinet ing moet hebben in het traject van 2-10 mesh. Het verdient de voorkeur, dat het bovenste percentage van het 2-10 mesh materiaal 80 gew.jS en liefst 70 gew./S be-25 draagt* De rest van het onderhavige deeltjesvromige cacaoboonschaalmateriaal moet in het traject van meer dan 10-100 mesh liggen en nagenoeg gelijkmatig verdeeld zijn over dit deeltjesafmetingtraject.

Het verdient zeer sterk de voorkeur, dat het onderhavige deeltjesvormige materiaal een zodanige verdeling heeft, dat tenminste U0 30 gew.# tussen 2-10 mesh ligt, tenminste 7 gew.% ligt binnen elk van de volgende vier 10 mesh parten en de rest verdeeld is in het 50-100 mesh part.

Beseft wordt, dat wat buitennissig materiaal van hetzij een kleinere of een grotere deeltjesafineting dan boven 35 beschreven ook aanwezig kan zijn in geringe mate, maar niet 8202533 ί · - k - aanvezig moet zijn in hoeveelheden van meer dan ongeveer 5 % van het totale gevicht aan cacaoboonschaal deeltjesvormig materiaal. Dergelijk buitennissig materiaal moet niet gebruikt vorden ter bepaling -ran de juiste deelt jesafinetingverdeling als hierboven 5 beschreven.

Hoevel andere zaadschaalmaterialen gebruikt zijn als verloren circulatie regelaars, heeft elk van deze mate-rialen geen universele toepassing gevonden met betrekking tot beide types van verloren circulatie problemen. Het gebruik van 10 cacaoboonschalen in de vorm van deeltjesvormig materiaal met de boven beschreven deeltjesaftaetingverdeling is echter verrassender-vijze gebleken te voorzien in een dergelijke uni versele toepassing.

Het onderhavige materiaal kan gemakkelijk vorden 15 gevormd onder toepassing van conventionele verwerkingsmethodes op vijzen, die vel bekend zijn aan deskundigen. Men kan bijvoorbeeld cacaodoppen onderverpen aan malen of masticeren onder toepassing van conventionele apparatuur om deeltjesvormig materiaal te vormen. Het resulterende materiaal kan dan gevoerd vorden door een reeks 20 standaard zeven om materiaal te verkrijgen met de juiste af metingverdeling als boven beschreven.

De deeltjes gevormd uit cacaodoppen hebben in het algemeen een onregelmatige vorm en hebben een gemiddelde afme-ting met betrekking tot een as, die aanzienlijk kleiner is dan de 25 gemiddelde afmeting van de deeltjes langs elk van de resterende tvee assen. De kleinste gemiddelde dimensie van het deeltje met betrekking tot een orientatie-as is in het algemeen minder dan de helft van de langste gemiddelde dimensie met betrekking tot een van de tvee resterende orientatie-assen. Gemeend vordt, dat cacao-30 doppen een structuur hebben die bij malen of andere deeltjesvormings-verkvijzen ontlaagt tot de unieke onregelmatige dimensionele structuur, die men vaarneemt. Verder verd vaargenomen dat de cacaodop-deeltjes oppervlakken hebben, die in het algemeen pieken, richels, knobbels en dergelijke eonfiguraties op hun oppervlak hebben.

35 Men meent, hoevel dit niet moet vorden uitgelegd 8202533 - 5 -

. A

’ί ** als een beperking van de onderhavige uitvinding of de conclusies, dat een reden voor de universele verloren cireulatieregelings-eigenschappen van het onderhavige materiaal berust in de bi j zondere aard van cacaodoppen, die deeltj esoppervlakken vormen van onregel-5 matige afmeting en vorm. Men meent, dat deze onregelmatige eigen-schappen maken dat de deeltjes verloren circulatieregeling bezitten zowel van de conventionele korrel als conventionele vlok-type materialen.

Het onderhavige verloren circulatieregelings-10 materiaal kan worden toegevoegd asm de vloeibare media van het slib hetzij afzonderlijk of als een mengsel met andere vaste stof-fen, zoals kleien, polymeren, gewichtige stoffen enz. gebruikt om de slibsamenstellingen te vormen in conventionele methodes. Ander-zijds kan het worden toegevoegd als een vaste stof en voorgevormd 15 slib of als deel van klaargemaakte slibsamenstelling. De onderhavige deeltjesvormige verloren circulatieregelaar moet aanwezig ' zijn in 2-^0 en bij voorkeur 10-30 pond per barrel (1+2 gallon) boorslib. Het slib moet een alkalische pH hebben en bij voorkeur een pH van tenminste ongeveer 8.

20 Anderzijds kan de onderhavige verloren circula- tieregelaar gebruikt worden door een aantal van bijvoorbeeld 100 vaten slib klaar te maken, die de regelaar bevatten in de beschre-ven concentraties, de boorpunt van de boorstang af te halen, het einde van de boorpijp te laten grenzen asm de verdachte verloren 25 circulatiezone en het regelaar bevattende slib naar de zone omlaag te pompen. Men stopt de slibcirculatie en neemt het niveau van het slib waar over verscheidene uren om zeker te zijn dat verloren circulatieregeling is bereikt.

De volgende voorbeelden worden slechts ter 30 illustratie gegeven en zijn niet bedoeld als beperking van de uitvinding zoals gedefinieerd in de bijgaande conclusies. Alle delen en percentages slaan op het gewicht, tenzij anders vermeld.

Voorbeeld I

Men bereidt een basis slib onder toepassing van 35 een in de handel verkrijgbare visceusmaker, natriumbentoniet. Men 8202533 - 6 - voegt het bentoniet toe aan water onder roeren met hoge snelheid. Men laat het slib staan gedurende de nacht en stelt dan in op een schijnbare viscositeit van 95+5 centipoise.

Men maalt cacaodoppen onder toepassing van een 5 vergruizingsmolen met een enkelvoudige maalsteen van 2k inch. Men voert het materiaal door een aantal standaard zeven en recombineert de afzonderlijke porties ter verkrijging van een mengsel met een deeltjesafmetingstraject van It-100 mesh in de volgende hoeveelhe-den: 16 % van k-6 mesh, 35 % van 6-10 mesh, 8 % van 10-20 mesh, 10 10 % van 20-30 mesh, 7 % van 30—Uo mesh, 12 % van U0-50 mesh en 11 % van 60-100 mesh. Het gemalen en op afmeting gebrachte cacao-dopmateriaal blijkt bij microscopisch onderzoek van onregelmatige vorm met een oppervlak met een aantal "heuvels", "knopen" en "richels" en de deeltjes zi«jn in het algemeen van een configuratie, 15 vaarin een dimensie aanzienlijk kleiner is dan de andere. Een dergelijke geometrische vaarneming is onafhankelijk van de wijze waarop het deeltj esvormi g materiaal wordt gevormd.

De hagelbedproefcel bestaat uit een kleine filtercel, waarin de bodem een afvoer heeft met een inwendige door-20 snede van 3/16 inch. Men plaatst een zeef van lit mesh op de bodem van de cel en bedekt met een 0,75 inch bed van loodhagel no. 8.

Deze cel simuleert afdichtingskenmerken in een macroporeuze for-matie. De slot proefcel wordt gevormd uit een kleine filtercel, waarin de bodem een sleuf heeft van 2 inch lang, 0,25 inch diep en 25 waarvan de breedte is ingesteld op 0,05 inch. Deze cel bootst de afdichtingseigenschappen na met betrekking tot een gescheurde formatie.

Afzonderlijke monsters van 500 ml, die varieren-de hoeveelheden bevatten van het boven beschreven deeltjesvormige 30 cacaodopmengsel werden elk beproefd op hun verloren circulatie-regeleigenschappen. Elk monster werd in een verse cel gebracht, een stikstofdruk uitgeoefend van 100 psi en de tijd waargenomen om de cel af te sluiten en het volume slib verzameld voor de af-sluiting. Tabel 1 bevat de resultaten: 35 8202533 - 7 - * TABEL 1

Slotproef

Cone. 1b/bbl 2 5 10 20

Vol. Q afsluiting (ml) 185 90 66 30 5 Duur g afsluiting (sec) 5 3 3 3

Hagelbedproef

Cone, lb/bbl 20 25 30

Vol. t afsluiting (ml) 132 97 82

Duur g afsluiting (sec) 6 5^ 10 Uit de bovenstaande gegevens blijkt, dat het onderhavige deeltjesvormige materiaal verkt als een goede verloren circulatieregelaar voor zowel macroscopische scheuren (sleuf-proef) en macroporositeit (hagelbedproef). Men neemt goede (lage) afsluitingsduren en volumina bij de afsluiting vaar.

15 Voorbeeld II

Men vormt een monster van deeltj esvormig cacao-dopmateriaal en ifproeft op dezelfde wijze als beschreven in voorbeeld I, maar nu is de deeltjesafmetingverdeling van het materiaal als volgt: 27 % van U-10 mesh, 5¾ % van 10-30 mesh, 17 % van 30-20 100 mesh. De resultaten van zovel de sleufproef als de hagelbed proef zijn weergegeven in de volgende tabel 2.

TABEL 2

Sleufproef

Cone, lb/bbl 5 10 15 25 Vol. @ Afsluiting (ml) 132 100 32

Duur g afsluiting (sec) 552 Hagelbedproef

Cone, lb/bbl 20 30 35

Vol. @ afsluiting (ml) 200 118 52 30 · Duur (5 afsluiting (sec )7 4 3

Voorbeeld III

Men bereidt een reeks vergelijkingsmonsters uit deeltjesvormig cacaodopmateriaal met een lukrake (zoals gemalen) deeltjesafmetingverdeling en.van een ander met geen materiaal 35 beneden 10 mesh erin, De deeltjesafmetingverdelingen van de monsters 8202533 - 8 - zijn als volgt:

Mesh MonsterA % Monster B % 1*-10 5 10-20 11 25 5 20-30 7 25 30-1*0 1*5 25 1*0-60 33 1** 60-100 1 11

Men gebruikte elk monster in verschillende 10 concentraties in het natriumbentonietslib op dezelfde vijze als beschreven in voorbeeld I. De cacaodop bevattende slibben verden beproefd als beschreven in voorbeeld I. De resultaten vorden getoond in de volgende tabellen 3 en U:

Tabel 3 15 Slib dat monster A bevat

Sleufproef

Cone. 5 10 15 20

Vol. 177 128 75 81*

Duur 1* 1* 6 7 20 Hagelbedproef

Cone. 15 18 20

Vol. 11*8 122 101

Duur 11 12 10

Vergelijking van deze slibben met die van 25 tabel 1 toont aan dat de slibben volgens de uitvinding superieure universele en individuele verloren circulatieregelingseigenschappen (tabel 1) hebben dan boven verkregen, Bijvoorbeeld bij 20 ppb zijn de slibben met de regelaar volgens de uitvinding (tabel 1) ongeveer 2,5 maal effectiever voor breuken en geven een betere 30 afsluitduur voor macroporositeit.

8202533 - 9 - TABEL 1»

Slib dat monster B bevat

Sleufproef

Cone. 5 10 20 30 5 Vol. * *176 100

Duur x x 5 8

Hagelbedproef

Cone. 17 13 19

Vol. 11U 101 80 10 Duur 5 5 8 * Verloren circulatieregeling niet vertoond binnen het kader van de proef.

Vergelijking van de resultaten (tabel 4) van de bovengenoemde slibben met de resultaten verkregen onder toe-15 passing van de uitvinding toont onvervachte superioriteit van laatstgenoemde. Zo vertonen bijvoorbeeld de slibben van tabel 1, indien direkt vergeleken met die van tabel 3 (bij 20-ppb) seer superieure regeleigenschappen voor breuken (sleufproef) en supe-rieure afsluitduur voor macroporositeit (hagelbedproef).

20 Voorbeeld IV

Een in de handel verkrijgbare verloren circulate eregelaar (Kvik-Seal) die gevormd vordt uit een mengsel van gemalen nootdoppen, doppenmeel en suikerrietvezel, zoals beschreven in Amerikaans octrooischrift 3.629.102 om te voorzien in een uni-25 versele regelaar vordt beproefd voor vergelijkingsdoeleinden op dezelfde wijze als beschreven in voorbeeld I. De resultaten tonen dat het enkelvoudige regelmateriaal volgens de uitvinding nagenoeg tot dergelijke dingen in staat is als het handelsprodukt.

30 8202533

Claims

1. Boorvloeistoftoevoegsels, geschikt voor ver-loren circulatie regeling, met het kenmerk, dat het bestaat uit deeltjesvormig materiaal gevormd uit cacaodoppen, welk genoemd ^ materiaal een deeltjesafmetingverdeling heeft van 2-100 mesh, vaarbij tenminste ko gev.% van het totale gevicht van genoemd materiaal 2-10 mesh is.

2. Boorvloeistoftoevoegsel volgens conclusie 1, met het kenmerk^ dat tenminste 50 % van genoemd deeltj esvormig cacaodopmateriaal een deeltjesafmeting heeft van 2-10 mesh.

3. Boorvloeistoftoevoegsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemd deeltjesvormig cacaodopmateriaal een deeltjesvorm heeft, vaarin de gemiddelde dimensie langs een as minder is dan de helft van de gemiddelde langste dimensie. ^ 1+. Boorvloeistoftoevoegsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat dit nog een verder middel bevat, dat in staat is de pH op een waarde van tenminste ongeveer δ te houden.

5. Boorvloeistof, geschikt voor het circuleren in een boorgat gedurende de boorbewerking, met het kenmerk, dat 20 deze bestaat uit een boorvloeistof visceusmaker in een effectieve hoeveelheid om fluidumverliesregeling van een deeitjesvormig cacaodopmateriaal volgens conclusie 1 of 2 aanzienlijk te voorko-men.

6. Boorvloeistof volgens conclusie 5» met het kenmerk, dat genoemd cacaodopmateriaal aanwezig is in een hoeveelheid van 2-1*0 pond per barrel boorvloeistof.

7. Boorvloeistof volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat genoemd cacaodopmateriaal aanwezig is in een hoeveelheid van 10-1+0 pond per barrel.

8. Werkwijze voor het boren van een gat in een onderaardse formatie onder toepassing van conventionele boorappa-ratuur en boorvloeistof, met het kenmerk, dat men in genoemde vloeistof de verloren circulatieregelaar volgens conclusie 1, 2, 3 of 1+ nagenoeg uniform verdeelt. 35 8202533