NO138961B - Fremgangsmaate for sementering av et foringsroer i en broenn som passerer gjennom minst en gassholdig formasjon. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for sementering i brønner som passerer gjennom gassholdige geologis-

ke formasjoner. Ved fremgangsmåten innføres sementvelling i det ringformede rom mellom foringsrøret og brønnveggen, og man tar sikte på å oppnå en tett sementering som hindrer gassdiffu-

sjon gjennom sementen eller langs kontaktoverflaten mellom foringsrøret og brønnveggen.

Sementering av foringsrør i produksjonsbrønner og i prøvebrønner boret for å undersøke om det finnes underjordiske gasskilder er som oftest mangelfull ved nivået eller over nivået for de gassholdige underjordiske soner, fordi gassen diffunde-

rer gjennom sementen og strømmer oppover langs foringsrøret.

Denne gassdiffusjon gjennom sementen skyldes den kjens-gjerning at sementvellingen etter noen få timers avbindingstid ikke lenger tillater opprettholdelse av et hydrostatisk trykk på gassreservoaret, slik at gassen kan diffundere eller strømme mellom sementkornene og derved forskyve vann som ennå ikke er bundet, og danne passasjer i sementen, hvorved sementen blir porøs og ikke gasstett.

Det er tidligere foreslått å innføre i det ringformede

rom mellom foringsrøret og brønnveggen, før sementeringen av ' dette ringformede rom, en skumdannende oppløsning som diffunde-

rer gjennom jorden i nærheten av brønnveggen, hvor den, etter at man fra overflaten har innført en hjelpegass, tilveiebringer en skumbarriere som er i stand til å begrense gassdiffusjon fra den geologiske formasjon til brønnveggen.

Denne fremgangsmåte løser dog ikke på tilfredsstillende måte det ovenfor nevnte problem og krever dessuten et spesielt arbeidstrinn for å danne skum i brønnen.

Dette skum må nemlig enten fremstilles på overflaten før det kan innføres i brønnen, ved hjelp av en vandig oppløs-ning som inneholder et skumdannende middel og innføring av en komprimert hjelpegass i oppløsningen, eller skummet kan dannes in situ ved suksessivt å innføre den vannholdige oppløsning som inneholder et skumdannende middel i det ringformede rom mellom foringsrøret og brønnens vegg og deretter å forskyve denne opp-løsning ved hjelp av en komprimert hjelpegass som bevirker dannelse av skum i jorden i nærheten av brønnveggen.

Oppfinnelsen gjør det mulig å forbedre kvaliteten av sementeringen uten de ulemper som er knyttet til tidligere metoder.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skiller seg fra tidligere prosesser hvor man danner en skumbarriere i jorden i nærheten av brønnen ved at man i selve sementvellingen inkorporerer et skumdannende middel. s'om ikke hindrer avbindingen av sementvellingen , og hverken endrer tiden i hvilken sementvellingen skal pumpes i brønnen eller de mekaniske egenskaper av den innførte sement, for dannelse av skum innenfor sementporene under sementens avbinding når gassen søker å diffundere eller strømme gjennom sementen før den er fullstendig avbundet.

Tilstedeværelsen av skum inne i porene resulterer i en kraftig reduksjon av gjennomtrengeligheten overfor gasser ved at det tilveiebringes en gassbarriere som er meget mer effektiv enn den som skaffes ved hjelp av tidligere kjente metoder.

Avbindingstiden av sementen kan fordelaktig reduseres ved å innføre i sementvellingen en i og for seg kjent avbindingsakselerator.

Man har oppnådd fullstendig gasstette sementeringer ved som skumdannende middel å bruke en blanding inneholdende minst ett ionisk skumdannende overflateaktivt middel og minst ett ikke-ionisk skumdannende overflateaktivt middel i oppløst tilstand.

Gasstett sementering av en brønn kan ifølge oppfinnelsen oppnås ved nivået og- over nivået for det gassholdige sjikt langs en tilstrekkelig høyde av brønnen, slik at en gasstett sementering med tilstrekkelig høyde hindrer gassen i å strømme langs veggen gjennom det ringformede sementerte rom som ligger mellom veggen av brønnen og foringsrøret. ■

De ioniske overflateaktiye midler kan være anioniske eller kationiske. En anionisk overflateaktiv forbindelse som kan brukes i blanding med en ikke-ionisk overflateaktiv forbindelse for å danne det skumdannende middel som skal innføres i sementen, kan velges blant forbindelser i følgende ikke-begrensende fortegnelse:

- fettalkoholsulfater,

- sulfater av polyetoksylerte fettalkoholer,

- sulfater av é.toksyierte alkylfenoler,

- fosforsyreestere av etoksylerte fettalkoholer.

Det kationiske overflateaktive middel kan være et kva-ternært ammoniumsalt.

Det ikke-ionisk overflateaktive middel i oppløst tilstand som skal brukes i blanding med en eller flere av de ovenfor nevnte forbindelser kan velges fra følgende grupper av ikke-ionisk overflateaktive midler:

- etoksylerte alkylfenoler

- etoksylerte féttalkoholer,

- kondensasjonsprodukter av etylenoksyd og glykolpropy-lener,

- estere av etoksylert sorbitol.

Blandingen av de valgte overflateaktive midler bør ikke kunne felles ut under innvirkning av ioner som finnes i sementvellingen og i filtratet fra slammet som brukes ved boring av brønnen.

Meget gode resultater er oppnådd med skumdannende mid-

ler bestående av en blanding av minst én alifatisk etylenoksyd-forbindelse og minst ett sulfat av polyetoksylert fettalkohol.

Konsentrasjonen i vektprosent av det skumdannende mid-

del i den vandige fase av sementvellingen utgjør vanligvis mellom 0,1 og 5 %, idet man får utmerkede resultater med konsentrasjoner av 0,5 til 2 %.

Bruken av de skumdannende forbindelser på arbeidsstedet krever visse forsiktighetsregler. Når det skumdannende middel'

skal bringes i oppløsning, må man nemlig unngå enhver voldsom omrøring i nærvær av luft, slik at man ikke reduserer tettheten av sementvellingen ved å innføre luftbobler i vellingen.

For å oppnå dette innfører man fortrinnsvis det skumdannende middel ved hjelp av en doseringspumpe i den allerede dannede sementve11ing, dvs. at innføringen skjer etter at semen-

ten (levert av en sementsilo) er blitt blandet med vann.

Flere forsøk er utført på området, under de ovenfor nevnte betingelser. Konsentrasjonen av det skumdannende middel

.var 1 %,

En måling for å bestemme vedheftingen av sementen som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen (fig. 1) gjør

det mulig å vurdere kvaliteten av sementeringen, særlig ved nivået av det gassholdige sjikt. Målingen av en konvensjonell sementering av en brønn som passerer gjennom det samme sjikt, er også vist for sammenligningens skyld (fig. 2).

De ved.siden av hverandre liggende brønner som passerte gjennom den samme geologiske, formasjon og som var utsatt for for-søkene, passerte gjennom et gassholdig sjikt 1 liggende over et vannholdig sjikt 2 over hvilket befant seg et leirsjikt 3 som på sin side var dekket med gjennomtrengelig leirsand 4.

Målingen ble utført ved hjelp av en sonde som sendte ut lydbølger som blir desto mer absorbert jo bedre vedheftingen av sementen er.

I de på fig. 1 og 2 viste målinger er amplityden A angitt i millivolt av signalet som mottas av sonde-mottageren på forskjellige nivåer i brønnen.

I den på fig. 2 viste måling er amplityden høy ved nivået av gassjiktet 1, av leiresjiktet 3 og av bunnen av leirsand-sjiktet 4, hvilket viser at gassen,diffunderer gjennom sementen.

Når man i motsetning til dette bruker prosessen ifølge oppfinnelsen, oppnår man en gassugjennomtrengelig sementering, hvilket vises ved den lave amplityde som måles ved de samme nivåer i de. ovenfor nevnte sjikt. Denne lave amplityde svarer til en høy absorpsjon av lydenergi langs hele lengden av den sementerte del av brønnen, hvilket beviser en god vedhefting av sementen og derved dens gasstetthet.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved sementering av et foringsrør i en brønn som passerer gjennom minst én gassholdig formasjon, hvor sementvelling innføres i det ringformede rom mellom foringsrøret og brønnveggen og hvor' man tar sikte på å oppnå en tett sementering som hindrer at gass kan diffundere gjennom sementen, karakterisert ved at man i sementvellingen inkorporerer et skumdannende middel som samvirker med gassen i formasjo-nen for å danne en skumbarriere som hindrer en ytterligere vand-ring av gassen under avbindingen av sementen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at man inkorporerer en avbindingsakselerator i sementvellingen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes et skumdannende middel som består av en én-faset vandig oppløsning som inneholder miifst én ionisk overflate aktiv forbindelse og minst én ikke-ionisk overflateaktiv forbindelse.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at sementvellingen fremstilles ved først å blande sement med vann og deretter å inkorporere det skumdannende middel i den resulterende blanding.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at det skumdannende middel består av en blanding av minst én etoksylert alifatisk forbindelse og minst ett sulfat av en polyetoksylert fettalkohol.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den vandige fase av sementvellingen inneholder 0,1 til 5, fortrinnsvis 0,5 til 2 vekt% skumdannende middel.