NO149309B - Anvendelse av vannloeselige anioniske polymerisater som additiv i dypborsementer - Google Patents

Anvendelse av vannloeselige anioniske polymerisater som additiv i dypborsementer Download PDF

Info

Publication number
NO149309B
NO149309B NO792298A NO792298A NO149309B NO 149309 B NO149309 B NO 149309B NO 792298 A NO792298 A NO 792298A NO 792298 A NO792298 A NO 792298A NO 149309 B NO149309 B NO 149309B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
water
cement
basic units
anionic
mol
Prior art date
Application number
NO792298A
Other languages
English (en)
Other versions
NO792298L (no
NO149309C (no
Inventor
Wolfgang Huebner
Hans-Juergen Sladek
Hubert Otto Schroers
Original Assignee
Stockhausen & Cie Chem Fab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stockhausen & Cie Chem Fab filed Critical Stockhausen & Cie Chem Fab
Publication of NO792298L publication Critical patent/NO792298L/no
Publication of NO149309B publication Critical patent/NO149309B/no
Publication of NO149309C publication Critical patent/NO149309C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/506Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/508Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • C09K8/512Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds containing cross-linking agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16Sulfur-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/26Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2652Nitrogen containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C09K8/487Fluid loss control additives; Additives for reducing or preventing circulation loss
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/46Water-loss or fluid-loss reducers, hygroscopic or hydrophilic agents, water retention agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av vann-løselige anioniske polymerisater som additiv i dypboringssement eller sementslam som er fremstilt av slike dypboringssementer.
Slik sementering foretas med sementslam, som fremstilles under anvendelse av vann og spesielle dypboringssementer. Et slikt sementslam må med henblikk på de betingelser som hersker ved dypboring (forhøyet temperatur og forhøyet trykk, elektrolytt-innflytelse og innflytelse av fjellet), oppvise en rekke egenskaper. De viktigste av disse egenskaper er: 1. En forsinket bindevirkning, for at slammet ikke skal binde seg for tidlig ved de under dypboring herskende forhøyede temperaturer og trykk ved transporten til det egentlige sementeringssted, hvilket ville føre til blokkering av borehullet og gjøre kompliserte sementeringer umulig. Ved denne forsinkelse av bindingen holdes også sementslammet lenger
flytende.
2. vannbindingsevne for det vann som foreligger i slammet, for at sementdispersjonen skal forbli stabil inntil bindingen og den i borehullet nærstående geologiske formasjon og sementeringsprosess ikke påvirkes uheldig av vannavgivelse
fra slammet.
3. Forhindring av svelling av lett hydratiserbar leire, for at uregulert opptak av dispergert leire i sementeringsslammet skal hindres under pumpingen, hvilket ville føre til en
dårligere fasthet hos den bundne sement.
4. Elektrolyttbestandighet, d.v.s. bestandighet mot innvirkning av saltholdig vann, for å forhindre raskere binding for-årsaket åv elektrolytter selv ved forhøyet temperatur såvel som særlig avfiltrering av vann fra sementslammet.
Det er allerede kjent å innstille, henholdsvis styre de ønskede egenskaper hos sementslammet i avhengighet av dypborings-betingelsene (f.eks. boredybde, bergart). således er det allerede kjent å innstille den nødvendige forsinkelse av bindeprosessen ved hjelp av tilsetninger, hvorved det i praksis har vist seg mulig ved siden av uorganiske salter som f.eks. NaCl og Cacl-j,
å anvende ligninsulfonater, polyhydroksysyrer og hydroksyetylcellulose såvel som karboksymetyl-hydroksyetylcellulose og tensider. produkter på basis av Na-karboksymetylcellulose, hydroksyetylcellulose og karboksymetyl-hydroksyetylcellulose nedsetter derved samtidig også avgivelsen av vann fra sementslammet. virkningen
av disse halv-syntetiske produkter er imidlertid begrenset på grunn av deres varmespalting ved 160 til 170°C. Slike temperaturer overskrides imidlertid lett ved dypboringer, hvor det allerede ved boredybder på 4000 til 5000 meter opptrer temperaturer på 150 til 200°C. Dessuten observeres ved varmespaltingen delvis også uønsket påskyndelse av bindingen av sementslammet. Dessuten er produkter på basis av karboksymetylcellulose meget ømfintlige overfor 2-verdige metallioner.
Det er også allerede kjent at vannbindingen til sementslammet kan forbedres ved hjelp av additiver. Slike tilsetninger er kjent for fagmannen under betegnelsen "fluid-loss-additiver". Således oppnås en begrenset reduksjon av filtratverdien med Na-karboksymetylcellulose. Gode resultater oppnås med karboksymetyl-hydroksyetylcellulose og hydroksyetylcellulose, som dessuten har en forsinkende virkning på bindeprosessenj dog er virkningen av disse produkter begrenset på grunn av deres temperaturfølsomhet såvel som av deres følsomhet overfor 2-verdige metall-ioner.
Beskrivelsen av den alminnelige tekniske stilling for additiver til dypboresementer viser at de til nå anvendte produkter er utilstrekkelige i sin virkning under de nåværende vanskelige betingelser.
Denne situasjon og egenskapene til de kjente produkter kan utleses av den i det følgende angitte litteratur: 1. K.H. Grodde "Bohrspulung und zementschlamme in der Tief-bohrtechnik", Hamburg 1963, s. 13 5 ff.
2. F. Keil "zement", 1971, s. 28-31.
3. G. Buttner "Einsatz von Tensiden, tensidhaltigen Nahrstoffen und polymeren bei der zementation", i K. Lindner "Tenside-Textilhilfsmittel-Waschrohstoffe", 1974. 4. p.N. parker og C. element, "Basic Cementing-3", "Additives tailer cement to individual wells" i The Oil and Gas Journal, Mar. 14, 1977, s. 54-58.
5. D.K. Smith "Cementing" S.P.E. - Monographie Vol. 4, 1976
New York.
Det er derfor oppfinnelsens oppgave å forbedre egenskapene for et sementslam for sementering av dypboringer slik at sementslammene oppfyller alle de krav som stilles til dem under de spesielle dypboringsbetingelser på optimal måte. Uttrykt på
annen måte er det oppfinnelsens oppgave å skaffe et additiv som
på mest mulig fullstendig måte gir sementslammet slike egenskaper som det kreves av dem under de spesielle dypboringsbetingelser.
Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen^ved at det til sementslammet tilsettes bestemte syntetiske, vannløselige polymere produkter, hvorved sementering av dypboringer kan gjennom-føres mer rasjonelt enn hittil. Med syntetiske, vannløselige polymere produkter dreier det seg om vannløselige polymerisater som har en anionisk polyelektrolytt-karakter i løsning og er karakterisert ved at de har forholdsvis lave molekylvekter og en bestemt sammensetning når det gjelder andelene av ionogene, anionisk virksomme grupper eller byggestener i forhold til de ikke-ionogene grupper eller byggestener.
Oppfinnelsens gjenstand er derfor anvendelse av vann-løselige anioniske polymerisater som oppviser en molekylvekt på 60.000-150.000 og i en mengde av 10-50 mol% er oppbygd av salter av akryl- og/eller metakrylsyre som anioniske grunnenheter og i en mengde av 90-50 mol% av akrylamid og/eller metakrylamid som ikke-ioniske grunnenheter, og som er fremstilt ved polymerisering av den nøytraliserte monomerløsning ved hjelp av radikal-initiatorer, særlig redokskatalysatorer, som additiv i dypborsementer eller sementslam som er fremstilt av slike dypborsementer.
Fra US-patenter nr. 2.868.753 og 3.937.633 er det kjent sementblandinger som inneholder polymerisater av den her beskrevne art. I henhold til førstnevnte patent er det imidlertid vesentlig at molekylvekten til de to kopolymerer som anvendes, ligger over 150.000, fortrinnsvis i området 200.000-500.000.
Forskjellen mellom sistnevnte patent og foreliggende oppfinnelse er også vesentlig, idet de polymerisater som anvendes i henhold til patentet har form av en gel i konsentrasjoner på ca. 15 vekt% og derfor ikke kan benyttes på samme måte som de polymerisater som her er beskrevet.
Et additiv ifølge oppfinnelsen med optimal retar-derende virkning på bindingen og fluid-loss-virkning har en molekylvekt på ca. 120.000 (samtlige molekylvekter refererer til viskositetsmidlet).
Ved siden av molekylvekten er forholdet mellom ionogene (anioniske) deler og ikke-ionogene deler i polymermolekylet vesentlig. Det har vist seg at det for en tilstrekkelig fluid-loss-virkning allerede er tilstrekkelig med en anionisk andel på ca. 1 mol%, slik at i prinsippet er polymerisater med 1 til 60 mol% anioniske andeler og tilsvarer 99 til 40 mol% ikke-ioniske andeler anvendbare. Foretrukket har polymerisater ifølge oppfinnelsen 10 til 50 mol% anionisk virksomme grupper,spesielt 20 til 40 mol%. Et særlig godt virkende additiv ifølge oppfinnelsen er basert på et polymerisat inneholdende 30 mol% anionisk virksomme grupper.
De anionisk virksomme bestanddeler i polymerisatene avledes fortrinnsvis fra salter av akryl- og/eller metakrylsyre, hvorved alkalisaltene foretrekkes, men også jordalkalisaltene av akryl- eller metakrylsyre er egnet. Blant alkalisaltene kan spesielt natrium- og kalium- såvel som ammonium-saltene nevnes.
Særlig foretrukket er kopolymerer av akrylamid eller metakrylamid som ikke-ionisk bestanddel og akrylater eller metakrylater som anionisk bestanddel. Utover disse er også polymerer egnet som inneholder en blanding av akrylamid og metakrylamid som ikke-ioniske bestanddeler og en blanding av akrylater og metakrylater som anioniske bestanddeler.
Utover disse kan polymerisatene ved siden av akryl-og/eller metakrylamid og akrylater og/eller metakrylater inne-holde små mengder av ytterligere vannløselige monomerer og små mengder av tungt vannløselige monomerer. Tillatelige mengder er begrenset av forskriften om at polymerisatet totalt skal være vannløselig, f.eks. ved at de videre ovenfor angitte grenser for den anioniske andel i totalmolekylet ikke skal over- eller under-skrides ved anvendelse av ytterligere vannløselige, anionaktive monomerer. Mengdene av monomerer som kan foreligge ved siden av akrylamid og akrylat, henholdsvis metakrylamid og metakrylat som tredje monomer, skal ikke overskride 10 mol% beregnet på summen av alle monomerer.
Som vannløselige monomerer som kan innpolymeriseres i slike små tilleggsmengder, kan f.eks. vinylsulfonsyre, vinylpyrrolidon, estere av aminoalkoholene til akrylsyren såvel som akryl-syreamidosulfonsyre nevnes. Som tungt løselig monomer kan nevnes akrylsyre- og metakrylsyre-ester såvel som akrylnitril. En terpolymer av akrylamid og nrtriumakrylat med en liten mengde natriumvinylsulfonat har vist seg spesielt gunstig.
Disse polymerisater virker ikke koagulerende eller ut-flokkende på høykonsentrerte faststoffholdige dispersjoner.
Polymerisatene oppnås ved hjelp av kjente polymerisasjons-metoder, f.eks. ved radikal-polymerisasjon av monomerene i vandig løsning (eller dispergert som vann-i-olje-emulsjon). Produktene har i vandig løsning karakter av anioniske polyelektrolytter.
Polymerisatene utvinnes og anvendes som pulverformige produkter, men de kan også anvendes som 1 til 40%ig, fortrinnsvis som konsentrert, 20 til 35%ig, vandig løsning. Særlig i dagens offshore-teknikk forlanges flytende additiver. Polymerisatene tilblandes som regel som additiv til vannet før tilsetning av dypboringssement på vanlig måte, d.v.s. under anvendelse av kjent blandeapparatur. Det er også mulig med tilsetning til den konsen-trerte sementdispersjon. Mengden av virksom substans som tilsettes til sementslammet, avhenger naturligvis av de gitte bore-betingelser såvel som av sement-typen, men den ligger vanligvis i området fra 0,1 til 2,0 vekt%, fortrinnsvis 0,5 til 1,5 vekt%, beregnet på sementvekten. Additivene ifølge oppfinnelsen er virksomme i sementslam, som fremstilles med de for sementering av boringer klassifiserte API-sementer og dessuten ytterligere sementsorter, som f.eks. "blue circle cement". De optimale mengde-forhold, særlig tilsetningsmengden av de nye additiver, bestemmes ved forsøk.
De beskrevne additiver har følgende egenskaper:
1) De påvirker som additiv meget sterkt bindeprosessen for sementslammet, idet de virker sterkt forsinkende. Sammenlignet med hittil kjente produkter oppnås allerede ved tilsetning av maks. 1,5% virksom substans av produktet ifølge oppfinnelsen bindetider på opp til 7 timer over gjennom-snittet, produktene er derfor fremragende egnet som binde-forsinkende midler for sementeringsslam til sementering av dypboringer og muliggjør kompliserte sementeringer under dypboringsbetingelser, idet sementeringsslammet etter til-setningen av de nevnte produkter holdes lenger i flytende tilstand. 2) De beskrevne additiver øker samtidig i sterk grad sementslammets vannbinding, slik at sementslammets tilstand blir uforandret og den i borehullet nærstående geologiske formasjon og sementeringsprosessen ikke skades eller blir påvirket uheldig under filtreringsprosessen. på denne måte er de nevnte produkter fremragende egnet til å gi dypborings-sementen egenskapene til en LWL-sement (low-water-loss-cement) med den fordel at den har et lavt filtreringstap og eventuelt har evnen til å hindre blokkering av hydrokarbon-bærerbergarter ved vannblokkering. 3) Ved fremstilling av sementslam på den beskrevne måte for-bedrer de nevnte produkter tilstanden til sement-vann-dispersjonen, idet de stabiliserer dispersjonen, og ved overføring av dispersjonen til væskeform påvirker de de reo-logiske egenskaper til sementslammet på gunstig måte, noe som virker meget positivt under dypboringsprosessen. De skiller seg herved vesentlig fra mange av de hittil kjente additiver, som som regel viser tendens til å øke viskositeten eller flytmotstanden til sementslammet under pumpingen, noe som av flere grunner er uønsket (pumpeytelse, vaske-effekt). 4) Videre bevirker de her beskrevne additiver at sementslammet forholder seg formasjonsskånende for dypboringer under pumpe- og sementeringsprosessen, idet de inhiberer svellingen av lett hydratiserbar leire og således samtidig reduserer det uregulerte opptak av dispergert leire i sementasjonsslammet under pumpingen, noe som ville føre til forverring av fastheten av bundet sement, og den nød-vendige mengde sementasjonsslam på økonomisk rasjonell måte holdes lav ved stabil borehullvegg. 5) Sammenlignet med andre til nå anvendte sementeringsadditiver er det videre et vesentlig kjennetegn ved de her beskrevne additiver at de beholder sin virksomhet også ved høyere temperaturer. 6) Likeså har de her beskrevne additiver vist seg virksomme i sement-vann-dispersjoner, også ved anvendelse av svakt saltholdig vann (f.eks. sjøvann), hvor de hindrer den ellers som følge av det lave elektrolyttinnhold observerte fremskyndelse av bindingen også ved forhøyede temperaturer, f.eks. ved 60°C, og dessuten spesielt hindrer avfiltrering av vann fra sementslammet. Ved sammensetning av sementslammet kan det derfor ved anvendelse av additivene ifølge oppfinnelsen anvendes såvel ferskvann som elektrolyttholdig vann, f.eks. sjøvann, da additivene beholder sin virkning i slike fortynnede saltløsninger.
Erkjennelsen av at anionisk virkende polymerisater med bestemt molekylvekt og bestemte forhold mellom anioniske og ikke-ioniske andeler utgjør et utmerket additiv for dypboringssementer, kan ikke ses å fremgå av teknikkens stand og anses derfor å være overraskende. Riktignok er det allerede kjent å anvende vandige løsninger av hydrolyserte polyakrylamider, altså polymerisater med anioniske grupper, som fluid-loss-additiv i leiresuspensjoner, slik de anvendes i borespylinger. på grunn av den forskjellig-artede struktur av leire, som er et svellbart sjiktsilikat, og sement, som ikke har noe sjiktgitter og derfor ikke er svellbar, var det ikke å vente at de her beskrevne additiver også ville være virksomme som fluid-loss-additiver i dypboringssement. Dette var desto mindre å vente, da de krav som stilles til en borespyling delvis er helt annerledes enn de krav som stilles til et sementeringsslam for dypboringer. Mens det ved borespyling ønskes oppbygging av en bestemt viskositet, d.v.s. altså en for-høyelse av borspylingens viskositet i den hensikt å øke bære-evnen for borepartikler (Bohrklein), gjelder det derimot ved et sementslam for dypboring å ha lavest mulig viskositet, for at pumpingen henh. føring av slammet skal lettes mest mulig. Også
i reologisk forhold skiller borspyling og sementslam seg grunn-leggende fra hverandre. Mens det ved borspyling tilstrebes forhold som ved en tiksotrop gel, for at de i borspylingen suspen-derte borepartikler ikke skal avsette seg fra den stående borspyling, er et tiksotropt gelforhold ytterst uønsket ved et sementslam, da slammet ved avbrudd i pumpingen, som betyr det samme som opphør av innvirkning av skjærkrefter på slammet, må forbli flytende og på ingen måte må stivne som en tiksotrop gel. At det ikke kan sluttes av et produkts egnethet som fluid-loss-additiv for borspylinger om dets egnethet som fluid-loss-additiv for sementslam for dypboringer, enn si av et additiv som ikke bare forhindrer vannavgivelse til sementdispersjonen, men utover dette fremfor alt har avbindingsforsinkende virkninger, blir også bekreftet i praksis. således egner eksempelvis ikke et produkt på basis av et anionisk polymerisat med 30 mol% anioniske andeler og en molekylvekt på ca. 430.000, som virker som et godt fluid-loss-additiv i leiresuspensjoner, seg som tilsvarende tilsetning til et sementslam for dypboringer, da det her ikke kan observeres tilstrekkelig vanntilbakeholdende virkning. Heller ikke et i
handelen kjent fluid-loss-additiv for borspylinger med en molekylvekt hos den anioniske polymer på basis av akrylat på ca. 250.000 og en anionisk andel på ca. 60 mol% viser noen fluid-loss-virkning på en sementdispersjon. Det som læres i oppfinnelsen må også derfor anses som overraskende, da det i teknikkens stand uttrykkelig er nevnt at polyakrylater, altså anioniske polymerisater, slik de også brukes i oppfinnelsen, ikke bevirker noen ut-preget avbindingsforsinkelse, men bare oppviser en slik virkning i forbindelse med natriumkromat, hvorved anvendelse av kromsalter anses kritisk av biologiske grunner (kfr. Lindner, "Tenside-Textilhilfsmittel-Waschrohstoffe", 1974, s. 3017).
Oppfinnelsen forklares ved hjelp av følgende eksempler.
De polymerisater som anvendes som additiver for sementslam, fremstilles ved radikal-polymerisasjon i vandig løsning.
Eksempel 1
I 575 g vann oppløses 159 g akrylamid og 69,1 g akrylsyre og tilsettes 82,5 g 45%ig natronlut. Løsningen innstilles på pH 6,0 og tilsettes 3,75 g kaliumperoksydisulfat såvel som 28,5 g av en 20%ig natriumpyrosulfitt-løsning og 0,5 g av en 3%ig jern-II-ammoniumsulfatløsning.
Det dannes en vandig løsning av et polymerisat med en grenseviskositet på 91,8 ml/g. Den 27,1% polymerisatløsning har en viskositet på 5400 mPa (etter Brookfield).
Eksempel 2
En løsnijig av 133 g akrylamid, 99,8 g akrylsyre, 67,4 g 24%ig ammoniakk og 667,8 g vann innstilles på pH 6,0, og bringes til polymerisasjon med 2,66 g kaliumperoksydisulfat og 28,5 g natriumpyrosulfitt som 20%ig løsning såvel som 0,1 g jernammonium-sulfat i lo%ig løsning.
Polymerisatet foreligger som 25%ig vandig løsning med
en viskositet på 900 mPa (etter Brookfield). Grenseviskositeten er 95,5 ml/g.
Etter samme reaksjonsskjerna som i eksempler 1 og 2 oppnås ytterligere polymerisater som er virksomme som additiver i sementslam, på kjent måte under anvendelse av de anførte monomerer .
Eksempel 3
Etter reaksjonsskjemaet i eksempel 1 fremstilles et polymerisat av 159,0 deler akrylamid, 69,1 deler akrylsyre og 33,3 deler Na-vinyl-sulfonat.
Eksempel 4 ( sammenligningseksempel)
Etter skjemaet i eksempel 1 ble det fremstilt et produkt med samme sammensetning, men med vesentlig høyere polymerisasjons-grad. Den 27,l%ige løsning har en viskositet på 248.000 mpa (etter Brookfield) ved 20°C.
Eksempel 5 ( sammenligningseksempel)
Etter skjemaet i eksempel 1 ble det av 68,2 g metakrylamid, 161,3 g akrylsyre og 192,1 g 45%ig natronlut i 464,9 g vann fremstilt et polymerisat som inneholdt ca. 70 mol% anioniske grupper og oppviste en viskositet på 8900 mPa (etter Brookfield)
i 28,4%ig løsning.
Virkemåten for disse polymerisater som additiver i sementslam kan erkjennes fra følgende eksempler på grunnlag av egenskapene til sementslam uten og med tilsetning av nevnte polymerisater. Fremstillingen av sementslammene skjer under like betingelser etter skjemaet (se også F. Keil "Zement" 1971, s.149) ifølge eksempel 6.
Eksempel 6
14,3 g vandig polymerisat ifølge eksemplene 1-5 løses under omrøring ved 500 omdr./min. i 165,7 g vann, som på forhånd var tilsatt 5,2 g Nacl (tekn.) (3%ig saltløsning). Løsningen omrøres i 5 min. ved 500 omdr./min. og tilsettes så 400 g sement av klasse G. Blandingen omrøres i 3 min. og helles straks i målebegeret.
Virkningen av additivet på sementslammene ble fastslått på grunnlag av forsinkelsen av stivneprosessen, idet sement-slammenes viskositet ble målt under tidsforløpet. Da det her dreier seg om ikke-sedimenterende sementslam, ble det anvendt et Fann-viskosimeter (se K.H. Grodde, Bohrspulungen und Zementschlamm in der Tiefbohrtechnik, 1963, s. 141).
Målingen foregår mens sementslammene holdes i vannbad ved 60°C, hvorved måleverdiene avleses straks etter påfylling av sementslammene i målebegerene og deretter med 5 minutters avstand.
parallelt med dette ble sementens vannbinding og addi-tivenes effektivitet testet ved bestemmelse av filtrat-tapet med en filterpresse ved 7 bar og romtemperatur.
Måleresultatene som ble oppnådd ved begge metoder, med forskjellige tilsetninger, er sammenfattet i tabell 1.
Eksempel 7
Et handelsprodukt på cellulosebasis og produktet fra eksempel 2 ble sammenligningsvis testet under anvendelse av en høytemperatur- og høytrykk-filterpresse ("Baroid" nr. 387) under trykk- og varme-belastning ved 80°C og 35 bar.
Produktene ble oppløst i vann, og løsningene ble etter 30 minutters forløp tilsatt sement av klasse G og omrørt i 20 min. ved 100 omdr./min. Sementslammene ble så temperert i 30 min. for deretter å utløse filtreringsprosessen.
Handelsprodukt etter 5 min.: Wv (vanntap) = 72 ml
sementslammet er stivnet.
(N2~gjennomgang)
produkt ifølge eksempel 2:
etter 5 min.: Wv = 48 ml
sementslammet stivner først etter 16 minutters forløp.
Eksempel 8
Under anvendelse av sement av klassene D, E og G ble det fremstilt sementslam, og viskositetsverdiene for utgangsdisper-sjonene ble sammenlignet med viskositetsverdiene etter tilsetning av 0,1% (beregnet på sementen) av produktet fra eksempel 1 ved bestemmelse med Fann-viskosimeter.
Etter tilsetning av additiv til sementslammet oppnås det en viskositetsreduksjon i dispersjonen.
De produkter som oppnås i eksemplene 1 og 2 og som er virksomme additiver i sementslam, inhiberer svelling av lett hydratiserbar leire.
For påvisning av dette ble polymerisatene testet ved hjelp av en fotometrisk bestemmelsesmetode (se tidsskriftet
Brunnenbau, Bau von Wasserwerken, Rohrleitungsbau, 12, 1977, s. 453).
Verdien Q^q som er et mål på leiresvellingen og disper-geringen av det svellede materiale, senkes ved hjelp av polymerisatene fra eksempel 1 og 2.
Det ble fremstilt en vandig sementekstrakt, idet det ble innrørt en mengde "PZ 350F" i ledningsvann, som etter 10 minutters sedimenteringstid innstilte seg på et forhold mellom sement- og vann-fase på ca. 1:1.
I den filtrerte ekstrakt ble målt:
Forsøksproduktet er et polymerisat ifølge sammen-setningen fra eksempel 2, viskositeten i den 25%ige vandige løsning: 4.400 mPa.

Claims (8)

1. Anvendelse av vannløselige anioniske polymerisater som oppviser en molekylvekt på 60.000-150.000 og i en mengde av 10-50 mol% er oppbygd av salter av akryl- og/eller metakrylsyre som anioniske grunnenheter og i en mengde av 90-50 mol% av akrylamid og/eller metakrylamid som ikke-ioniske grunnenheter, og som er fremstilt ved polymerisering av den nøytra-liserte monomerløsning ved hjelp av radikal-initiatorer, særlig redokskatalysatorer, som additiv i dypborsementer eller sementslam som er fremstilt av slike dypborsementer.
2. Anvendelse av polymerisater i henhold til krav 1, som i en mengde av 20-40 mol% er oppbygd av anioniske grunnenheter og i en mengde av 80-60 mol% av ikke-ioniske grunnenheter.
3. Anvendelse av polymerisater ifølge krav 1 til 2, som i små mengder, fortrinnsvis under 10 mol%, regnet på summen av alle monomere grunnenheter, inneholder ytterligere vannløse-lige og/eller vann-uløselige eller i vann tungt løselige monomere grunnenheter.
4. Anvendelse av polymerisater ifølge krav 1 til 3, som som ytterligere vannløselige monomere grunnenheter inneholder vinylsulfonsyre, vinylpyrrolidon, estere av aminoalkoholer og akrylsyre, estere av aminoalkoholer og metakrylsyre og/eller akrylamidosulfonsyre og som vann-uløselige eller i vann tungt løselige monomere grunnenheter inneholder akrylsyreestere, metakrylsyreester og/eller akrylnitril.
5. Anvendelse av polymerisater ifølge krav 1 til 4, som består av en terpolymer av akrylamid, akrylat, fortrinnsvis natriumakrylat og natriumvinylsulfonat.
6. Anvendelse av polymerisater ifølge krav 1 til 5, som er oppnådd ved radikal-polymerisering ved hjelp av redokskatalysatorer av den til pH 6 innstilte monomerløsning.
7. Anvendelse av polymerisater ifølge krav 1 til 6 i form av vandige løsninger med en konsentrasjon av 1-40, fortrinnsvis 20-35, vekt%.
8. Anvendelse av polymerisater ifølge krav 1 til 7 i mengder på 0,1-2,0, fortrinnsvis 0,5-1,5, vekt%, regnet på vekten av sement.
NO792298A 1978-07-12 1979-07-11 Anvendelse av vannloeselige anioniske polymerisater som additiv i dypborsementer NO149309C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2830528A DE2830528B2 (de) 1978-07-12 1978-07-12 Verwendung von wasserlöslichen anionischen Polymerisaten als Additive für Tiefbohrzementschlämme

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO792298L NO792298L (no) 1980-01-15
NO149309B true NO149309B (no) 1983-12-19
NO149309C NO149309C (no) 1984-04-11

Family

ID=6044132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO792298A NO149309C (no) 1978-07-12 1979-07-11 Anvendelse av vannloeselige anioniske polymerisater som additiv i dypborsementer

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4340525A (no)
CA (1) CA1139088A (no)
DE (1) DE2830528B2 (no)
GB (1) GB2031397B (no)
IT (1) IT1122164B (no)
NO (1) NO149309C (no)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3302168A1 (de) * 1983-01-24 1984-07-26 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Zementschlaemme fuer tiefbohrungen mit einem gehalt an copolymerisaten zur verminderung des wasserverlustes
FR2540097A1 (fr) * 1983-01-28 1984-08-03 Schlumberger Cie Dowell Compositions de laitiers de ciment pour cimentation de puits petroliers, permettant de controler l'eau libre, et le procede de cimentation correspondant
FR2540098A1 (fr) * 1983-01-28 1984-08-03 Schlumberger Cie Dowell Additif de controle du filtrat pour compositions de ciment, procede de preparation, compositions de ciment contenant cet additif, et procede de cimentation de puits correspondant
US4515216A (en) * 1983-10-11 1985-05-07 Halliburton Company Method of using thixotropic cements for combating lost circulation problems
US4522653A (en) * 1984-04-03 1985-06-11 Halliburton Company Salt cement dispersant and method of using same in cementing subterranean wellbore
US4500357A (en) * 1984-04-03 1985-02-19 Halliburton Company Oil field cementing methods and compositions
US4676832A (en) * 1984-10-26 1987-06-30 Halliburton Company Set delayed cement compositions and methods of using the same
FR2571715B1 (fr) * 1984-10-16 1986-12-26 Coatex Sa Composition cimentaire hydraulique a prise retardee pour cimentation a haute temperature et pression
US4664818A (en) * 1985-07-26 1987-05-12 Newpark Drilling Fluid Inc. Drilling mud additive
US4640942A (en) * 1985-09-25 1987-02-03 Halliburton Company Method of reducing fluid loss in cement compositions containing substantial salt concentrations
US4676317A (en) * 1986-05-13 1987-06-30 Halliburton Company Method of reducing fluid loss in cement compositions which may contain substantial salt concentrations
US4968734A (en) * 1986-07-01 1990-11-06 W. R. Grace & Co.-Conn. Cement admixture
US4674574A (en) * 1986-09-26 1987-06-23 Diamond Shamrock Chemicals Company Fluid loss agents for oil well cementing composition
US5153240A (en) * 1987-03-23 1992-10-06 Phillips Petroleum Company Fluid loss additives for well cementing compositions containing a tetrapolymer
US5294651A (en) * 1987-03-23 1994-03-15 Phillips Petroleum Company Fluid loss additives for well cementing compositions
US4810296A (en) * 1988-02-16 1989-03-07 American Cyanamid Company Hydroxamated polymers as additives for retarding the rate of set of hydraulic cement compositions
US5049288A (en) * 1989-06-27 1991-09-17 Halliburton Company Set retarded cement compositions and methods for well cementing
EP0525037B1 (en) * 1990-04-18 1996-09-04 Atlantic Richfield Company Dispersant compositions for subterranean well drilling and completion
US5221489A (en) * 1990-04-26 1993-06-22 Atlantic Richfield Company Sulfonated polymeric dispersant compositions for subterranean well drilling, completion, and cementing
WO1991016365A1 (en) * 1990-04-26 1991-10-31 Atlantic Richfield Company Dispersant compositions for subterranean well drilling and completion
FR2686892B1 (fr) * 1992-01-31 1995-01-13 Inst Francais Du Petrole Procede d'inhibition de formations argileuses reactives et application a un fluide de forage.
US5653797A (en) * 1996-04-26 1997-08-05 National Gypsum Company Ready mixed setting-type joint compound and method of making same
DE19926355A1 (de) 1999-06-10 2000-12-14 Clariant Gmbh Wasserlösliche Mischpolymere und ihre Verwendung für Exploration und Förderung von Erdöl und Erdgas
FR2804953B1 (fr) * 2000-02-10 2002-07-26 Inst Francais Du Petrole Laitiers de ciment comportant des polymeres hydrophobes
EP1396506B1 (de) * 2002-09-07 2009-02-18 Cognis IP Management GmbH Anionpolymere
US7021380B2 (en) * 2003-06-27 2006-04-04 Halliburton Energy Services, Inc. Compositions comprising set retarder compositions and associated methods
US7073585B2 (en) * 2003-06-27 2006-07-11 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions with improved fluid loss characteristics and methods of cementing in surface and subterranean applications
US20050034864A1 (en) * 2003-06-27 2005-02-17 Caveny William J. Cement compositions with improved fluid loss characteristics and methods of cementing in surface and subterranean applications
WO2005122668A2 (en) * 2004-06-22 2005-12-29 Biocentral Laboratories Limited Biodegradable polymeric water retention concentrate
US8067321B2 (en) * 2008-05-21 2011-11-29 Icl Performance Products, Lp Sodium-potassium hexametaphosphate and potassium metaphosphate with a low insolubles content
DE102008063096A1 (de) 2008-12-24 2010-07-01 Clariant International Limited Verwendung von Vinylphosphonsäure zur Herstellung biologisch abbaubarer Mischpolymere und deren Verwendung für die Exploration und Förderung von Erdöl und Erdgas
US8623791B2 (en) * 2010-09-29 2014-01-07 China Petroleum & Chemical Corporation Copolymer and preparation method and application thereof
CN111825788B (zh) * 2020-07-28 2022-05-20 北京普斯维斯石油技术有限责任公司 一种固井用高温缓凝剂及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2775557A (en) * 1954-12-08 1956-12-25 American Cyanamid Co Drilling muds containing acrylic acidacrylamide copolymer salts
US2868753A (en) * 1956-07-03 1959-01-13 American Cyanamid Co Hydraulic cement compositions containing acrylamide-acrylic acid copolymers and method of making same
US3937633A (en) * 1972-11-06 1976-02-10 Hercules, Incorporated Use of radiation-induced polymers in cement slurries
US4042407A (en) * 1974-07-17 1977-08-16 Nippon Zeon Co., Ltd. Hydraulic composition

Also Published As

Publication number Publication date
GB2031397B (en) 1982-11-03
US4340525A (en) 1982-07-20
GB2031397A (en) 1980-04-23
IT1122164B (it) 1986-04-23
IT7924327A0 (it) 1979-07-12
DE2830528A1 (de) 1980-01-24
CA1139088A (en) 1983-01-11
NO792298L (no) 1980-01-15
NO149309C (no) 1984-04-11
DE2830528B2 (de) 1981-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO149309B (no) Anvendelse av vannloeselige anioniske polymerisater som additiv i dypborsementer
EP0156030B1 (en) Aqueous drilling fluid
US4293427A (en) Drilling fluid containing a copolymer filtration control agent
US6395853B1 (en) Water-soluble copolymers and their use for exploration and production of petroleum and natural gas
US5866517A (en) Method and spacer fluid composition for displacing drilling fluid from a wellbore
EP0491686B1 (en) Polymers for use in drilling
US9611416B2 (en) Salt-tolerant, thermally-stable rheology modifiers
US4741843A (en) Fluid loss control additives and drilling fluids containing same
EP1045869B1 (de) Zementationshilfsmittel
US4652623A (en) Polymers for use as filtration control aids in drilling muds
NO164718B (no) Bore- og pakke-vaeske.
US4726906A (en) Polymers for use as filtration control aids in drilling muds
NO326687B1 (no) Fremgangsmate ved behandling av underjordisk sone med et vaesketapsreduserende tilsetningsmiddel
NO319120B1 (no) Sementoppslemminger omfattende hydrofobe polymerer
NO170950B (no) Fremgangsmaate til forbedring av oljeutvinning, broennboring -restaurering og -komplettering for utvinning av naturrikdommer og vaeske inneholdende opploest polymer for bruk i fremgangsmaaten
NO173820B (no) Fremgangsmaate for sementering av en ledning som gjennomtrenger en jordformasjon
CN106675533A (zh) 一种钻井液用接枝淀粉降滤失剂及其制备方法
NO300643B1 (no) Vannopplöselig blandingspolymerisat og anvendelse derav, samt faststoffsuspensjon og vandig opplösning
NO324311B1 (no) Vannloselige kopolymerer og deres anvendelse i boreslam og sementslam
US4547299A (en) Drilling fluid containing a copolymer filtration control agent
WO2013162902A1 (en) Synergistic combination of a fluid loss additive and rheology modifier
CN110452326B (zh) 水基钻井液用包被剂及其制备方法
US4626285A (en) Fluid loss control in oil field cements
US20110263465A1 (en) Use Of Vinyl Phosphonic Acid For Producing Biodegradable Mixed Polymers And The Use Thereof For Exploring And Extracting Petroleum And Natural Gas
CN113930222B (zh) 一种抗高温高密度聚磺水基钻井液及其制备方法