NO176878B - Sementeringsmateriale med regulert herdetid, for anvendelse i dype, varme oljebrönner - Google Patents
Sementeringsmateriale med regulert herdetid, for anvendelse i dype, varme oljebrönner Download PDFInfo
- Publication number
- NO176878B NO176878B NO924493A NO924493A NO176878B NO 176878 B NO176878 B NO 176878B NO 924493 A NO924493 A NO 924493A NO 924493 A NO924493 A NO 924493A NO 176878 B NO176878 B NO 176878B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- resin
- weight
- cementing material
- material according
- cementing
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 31
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims description 8
- 239000003129 oil well Substances 0.000 title claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 63
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 63
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical group O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 10
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 claims description 6
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 6
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N tert‐butyl hydroperoxide Chemical compound CC(C)(C)OO CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- -1 diallyl phthalates Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims description 3
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000010428 baryte Substances 0.000 claims description 2
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N di-tert-butyl peroxide Chemical group CC(C)(C)OOC(C)(C)C LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 2
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims 1
- 239000004641 Diallyl-phthalate Substances 0.000 description 27
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N bis(prop-2-enyl) benzene-1,2-dicarboxylate Chemical compound C=CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC=C QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000002986 polymer concrete Substances 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 229910005438 FeTi Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F263/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated acids as defined in group C08F18/00
- C08F263/06—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated acids as defined in group C08F18/00 on to polymers of esters with polycarboxylic acids
- C08F263/08—Polymerisation of diallyl phthalate prepolymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
- C04B26/10—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B26/18—Polyesters; Polycarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/44—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing organic binders only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
- C04B2111/00086—Mixtures with prolonged pot-life
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/0031—Heavy materials, e.g. concrete used as ballast material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/34—Non-shrinking or non-cracking materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
Et alternativt materiale til sement/vann-oppsleraminger er blitt utviklet for klargjøring (primær og sekundær sementering) av dype, varme oljebrønner med en statisk bakgrunnstemperatur i området 120 - 200°C og med et trykk på opp til 1500 bar, hvor tiden før herdingen begynner ("åpen tid" eller "pot life") er over én time.
Bindemidlet i det nye, alternative materiale er basert på en diallylftalat-harpiks, hvor størknings-/herdetiden reguleres ved tilsetning av en temperaturfølsom peroksidinitiator og en egnet inhibitor. I tillegg kan det inkluderes mineralske fyllstoffer som virker som vektmaterialer (densitetsregulerende midler) og ekstendere (for å minimere harpiksinnholdet).
Høye temperaturer kan generelt forårsake problemer når det gjelder regulering av herdetiden for tradisjonelle sement/vann-oppslemminger, hvor andelen av forsinkende midler som tilsettes er en ømfintlig balanse mellom svært hurtig størkning og over-retardasjon, noe som resulterer i uakseptable tider for venting på sementstørkning (WOC = waiting-on-cement). Herdingen av en diallylftalat-harpiks er lettere å regulere. I tillegg, til forskjell fra sement/vann-oppslemminger, kan den nye harpiks forblandes med alle bestanddeler på land og lagres i en lengre tidsperiode før sementeringsarbeidet tar til. Dette er mulig ettersom det er temperaturen i borehullet som aktiverer harpiksen.
Videre kan primær sementering være vanskelig i brønner som er blitt boret på en slik måte at de i betydelig grad avviker fra en vertikal stilling, eller der hvor deler av brønnen er horisontal. Tyngdekraften kan forårsake utskilling av sement-partikler fra vannfasen i sement/vann-oppslemminger, noe som skaper ikke-størknede kanaler langs foringsrøret eller for-ingen. I det nye, alternative materiale er den flytende fase bindemidlet. Dersom segregering av vektmaterialer eller ekstendere finner sted, kan muligheten for dannelse av ikke-størknede kanaler elimineres, ettersom væsken i seg selv blir fast ved herding.
De nye, alternative sementeringsmaterialer kan ha ytterligere fordeler sammenlignet med sement/vann-oppslemminger dersom det foreligger muligheter for gass-migrering. Med et riktig valg av initiator kan det oppnås en "rettvinklet" størkning av harpiksen. Dette vil føre til et svært kort tids-forløp for omvandlingen fra væske til fast stoff. Videre har materialet ingen åpen porøsitet (til forskjell fra sement/vann-oppslemminger) , noe som ytterligere vil begrense muligheten for gassinntrengning.
Det finnes også sekundære sementeringsarbeider hvor en fylt eller ufylt harpiks kan anvendes som et kostnadseffektivt materiale. Et slikt arbeid kan være press-sementering som anvendes i oljebrønner for følgende formål: 1) Reparasjon av mikrohulrom som dannes i den primære sement og som forårsaker lekkasjer mellom formasjonssoner, 2) korreksjon av mangelfulle primære sementeringsarbeider, 3) isolering av reservoarer som er blitt ulønnsomme og 4) temporær isolering av én reservoar-formasjon i en brønn med flere produksjonssoner hvor de andre soner produserer til de er utarmet.
To typer harpiksbaserte sementeringsmaterialer for geoter-miske borehull er kjent fra litteraturen: Det første system (Zeldin, A.N., Kukacka, L.E. og Carciello, N: "New, Novel Well-Cementing Polymer Concrete Composite", American Concrete Institute (ACI), Special Publication 69: "Application of Polymer Concrete", 1981, del 69 - 5, s. 73 - 92) er basert på en harpiks med initiator og inhibitor. Til forskjell fra foreliggende oppfinnelse er den fullstendige herding av denne harpiks avhengig av nærvær av vann. Videre er hovedkomponenten i harpiksen organiske siloksaner, som ligger langt bort fra foreliggende system, som er basert på diallylftalater.
Det andre system (Eilers, L.H.: "Process for cementing geothermal wells", US-patent nr. 4 566 109, 1985-12-03, 3 pp.) er basert på en fullstendig forskjellig harpiks som herder i henhold til en kondensasjonsmekanisme, i motsetning til en fri-radikal-polymerisasjon, slik det er tilfelle for harpiksen ifølge foreliggende oppfinnelse. Hovedkomponenten av den anvendte harpiks er furfurylalkohol/furfural med en sink-akselerert, syrekatalysert herding.
Harpiksen ifølge det nye, alternative sementeringsmateriale består av diallylftalater og prepolymerer/oligomerer av disse. Alle tre isomerer av diallylftalat er inkludert i oppfinnelsen; orto- (eller 1,2-), meta- (eller 1,3- eller iso-) og para- (eller 1,4- eller ter-) diallylftalat. Mengden av di-allylf talater i formuleringen er 20 - 99 vekt%.
Harpiksen herder på grunn av den termiske dekomponering av et oppløst organisk peroksid som genererer frie radikaler. Eksempler på slike organiske peroksider er di-tert.-butyl-peroksid, tert.-butyl-hydroperoksid og 2,5-bis(tert.-butyl-peroksy)-2,5-dimetylheksyn-3. Doseringen av initiator som kreves for tilfredsstillende herding er 0,1 - 5 vekt% av harpiksen.
Den nødvendige disponible tid ("åpen tid") for å pumpe harpiksen på plass oppnås ved å løse opp en egnet inihibitor som stabiliserer frie radikaler. Et eksempel på en slik inhibitor er para-benzokinon (PBQ). Mengden av nødvendig inhibitor avhenger av temperaturen og den anvendte type initiator, men bør være innenfor området 0,02 - 2 vekt% av harpiksen.
Harpiksens densitet kan reguleres ved tilsetning av et fyllmateriale med høy spesifikk vekt (vektmateriale). Finfordelt hematitt (Fe203) foretrekkes, men andre materialer, så som barytt (BaS04) og ilmenitt (FeTi03), kan likeledes anvendes.
Harpiksens konsistens kan reguleres ved tilsetning av en ekstender. Finfordelt kalsitt (CaC03) foretrekkes, men silisiumdioksid-mel og kondensert, røkformig silisiumdioksid (Si02) kan likeledes anvendes.
Det kan kompenseres for harpiksens iboende krymping under herding ved at det tilsettes bentonitt som er fortørket ved en temperatur som ligger like under sirkulasjonstemperaturen for anvendelsesområdet i borehullet.
Oppfinnelsen angår således et sementeringsmateriale med regulert herdetid, hvor tiden før herdingen begynner ("åpen tid" eller "pot life") er over én time, for anvendelse ved primær og sekundær sementering av dype, varme oljebrønner med en statisk bakgrunnstemperatur i området 120 - 200°C og med et trykk på opp til 1500 bar, karakterisert ved at det omfatter
a) en harpiks som består av orto-, meta- og/eller para-diallylftalater og/eller prepolymerer og/eller oligomerer av
disse; b) et herdemiddel i en mengde på 0,1 - 5,0 vekt% i form av et oppløst organisk peroksid som generer frie radikaler ved termisk dekomponering, og c) en inhibitor i en mengde på 0,02 - 2 vekt% for stabilisering av frie radikaler, slik at den
nødvendige åpne tid (pot life) oppnås for at harpiksen skal kunne pumpes på plass, og eventuelt følgende d) ett eller flere fyllstoffer med høy spesifikk vekt (vektmaterialer) for regulering av harpiksens densitet; e) ekstendermaterialer som regulerer konsistensen, og f) materialer som kompenserer for iboende krymping.
De følgende eksempler er ment å belyse oppfinnelsen uten å begrense den.
Eksempel 1: Åpen tid for en DAP-harpiks som funksjon av statisk bakgrunnstemperatur
Det ble fremstilt en harpiks av 100 g orto-diallylftalat (DAP), 30 g DAP prepolymer, 1 g tert.-butyl-hydroperoksid og 0,45 g para-benzokinon. Den homogene væske ble anbrakt i en 2 5 ml målekolbe, som ble anbrakt i et bad av silikonolje med en statisk temperatur på 150°C. Temperaturen over tid ble målt både i harpiksen og i badet. Fig. 1 viser temperaturprofilen for omgivelsene (oljebad) og for DAP-harpiksen herdet ved 150°C. Den eksoterme herdereaksjon startet tilsynelatende ved 152 minutter, mens herdetoppen kom etter 243 minutter med en varmeeksoterm på 12°C.
Forsøk som er identiske med. det foregående forsøk ble gjennomført med statiske bakgrunnstemperaturer på hhv. 131, 141, 150, 160 og 171°C. Ifølge kinetikken bør forholdet mellom den naturlige logaritme av den inverse åpne tid (pot life) (t) , ln (l/t), og den inverse absolutte temperatur (T) i °K, l/T, være lineært. Fig. 2 viser at dette gjelder for DAP-harpiksen, og denne figur gjengir det lineære forholdet mellom åpen tid (t) og temperaturen (T) for DAP-harpiksen. Slike lineære forhold kan således anvendes for å finne åpen tid for en spesifikk harpiks ved en gitt temperatur ved interpolering.
Eksempel 2: Åpne tider for en iso-DAP-harpiks som funksjon av den statiske bakgrunnstemperatur
Det ble fremstilt en harpiks ved å blande 100 g meta-diallylftalat (iso-DAP) med 1% 2,5-bis(tert.-butylperoksy)-2,5-dimetylheksyn-3 og 0,80% para-benzokinon (PBQ), i forhold til harpiksens vekt. Den homogene væske ble anbrakt i en 2 5 ml målekolbe, som ble anbrakt i et silikonoljebad med en statisk temperatur på 150°C. Temperaturen over tid ble målt både i harpiksen og i badet, som angitt i fig. 3, som viser temperaturprofilen for omgivelsene (oljebad) og for iso-DAP-harpiksen herdet ved 150°C. Den eksoterme herdereaksjon startet tilsynelatende ved 14 0 minutter, mens herdetoppen kom etter 155 minutter med en varmeeksoterm på 55°C.
Forsøk som er identisk med det foregående ble gjennomført med statiske bakgrunnstemperaturer på hhv. 131, 141, 150, 160 og 171°C, for harpikser med PBQ-doseringer på 0,2, 0,4, 0,6 og 0,8% i forhold til harpiksens vekt. Ifølge kinetikken bør forholdet mellom den naturlige logaritme av den inverse åpne tid (t), ln (l/t), og den inverse absolutte temperatur (T) i °K, l/T, være lineært. Det fremgår av fig. 4, som viser forholdet mellom åpen tid (t) og temperaturen (T) for iso-DAP-harpiks med forskjellige doseringer av inhibitor PBQ, at dette likeledes gjelder for iso-DAP-harpiksen og for alle de undersøkt PBQ-doseringer. Disse lineære forhold kan således anvendes for å finne frem til en egnet harpiksblandirig for en ønsket åpen tid ved en gitt temperatur ved interpolering.
Eksempel 3: Virkningen av trykk på den disponible tid for iso-DAP-harpiks
En iso-DAP-harpiks ble fremstilt som beskrevet i eksempel 2. Herdekammeret var nå et høytemperatur-høytrykks-viskosimeter (HTHP-viskosimeter) hvor viskosimeterdelene var blitt fjernet. Herdingene av iso-DAP-harpiks ble gjennomført ved hhv. 1, 500 og 900 bar, og slutt-temperaturen ble satt til 150°C. Alle prøver ble tatt fra den samme sats for å utelukke konsentrasjonsvariasjoner. Temperaturprofilene i forhold til tid for iso-DAP-harpiksen ved forskjellige trykk er vist i fig. 5, idet slutt-temperaturen ble satt til 150°C.
I begynnelsen var virkningen av trykket vanskelig å se på korrekt måte, ettersom temperatur/tid-profilen varierte for hvert forsøk. For å kunne korrigere for dette, ble harpiksens aktiveringsenergi beregnet. Helningen av det lineære forhold i fig. 4 gir Ea/R for harpiksen, hvor Ea er 'akt iver ingsenergien og R er gasskonstanten (8,3144 J/mol»°K), i henhold til reak-sjonskinetikk. På denne måte ble Ea funnet å være 185.326 J/mol. Denne verdi ble anvendt i en modenhetsfunksjon for å beregne den ekvivalente tid ved 150°C fra den eksperimentelle herdetid ved variabel temperatur/tidsprofil i forsøket med for-høyet trykk i HTHP-viskosimetret. Resultatene er gjengitt i tabell 1 og i fig. 6, idet denne figur viser målt åpen tid og beregnet ekvivalent åpen tid ved 150°C som en funksjon av trykk for iso-DAP-harpiksen. Det skal bemerkes at den eksakte åpne tid for 2071-harpiksen ved 1 bar var vanskelig å bestemme, ettersom eksotermen ikke er så tydelig som ved høyere trykk. Forsøket ved 1 bar ble således gjentatt.
Forsøkene i HTHP-viskosimetret viste at den eksoterme topp øket med økende trykk, nemlig 40, 110 og 125°C ved hhv. 1, 500 og 9 00 bar, og at økende trykk også forbedret den "rett-vinklede" størkning (se fig. 5) . Øket trykk syntes imidlertid ikke å endre den ekvivalente disponible tid for iso-DAP-harpiksen i betydelig grad (se tabell 1 og fig. 6) . Denne informasjon er vital for anvendelse av iso-DAP-harpiks i dype borehull (dvs. ved høye trykk).
Eksempel 4: Krympingskompensasjon og trykkfasthet for mi-neralfylt iso-DAP-harpiks
Det ble gjennomført forsøk med en iso-DAP-harpiks fylt/- oppveiet med kalsitt/hematitt, under anvendelse av bentonitt som var fortørket ved 150°C som anti-krympmiddel. Forsøkene ble utført ved 150°C og ved trykk på 10 og 900 bar i kammeret i et høytemperatur-høytrykks-viskosimeter (HTHP-viskosimeter, viskosimeterdel fjernet). Harpiksen befant seg i en glass-sylinder som var omgitt av olje, og temperatur i forhold til tid ble registrert ved hjelp av et termoelement i oljen og et termoelement i nær kontakt med sylinderens glassvegg. Sammensetningen av den fullstendige iso-DAP-harpiks var:
Den ovenfor angitte formulering vil gi en beregnet densitet i fersk tilstand på 2,11 g/cm<3>. Det skal bemerkes at det høye innhold av initiator i dette tilfelle (vanligvis 1%) ga en kortere åpen tid enn de vanlige 2 timer ved 150°C, ettersom det er forholdet mellom initiator og inhibitor som bestemmer den disponible tid. I dette eksempel var imidlertid bare krympingen og trykkfastheten for prøvene av interesse.
Krympingen av prøvene ble beregnet ved hjelp av diffe-ransen i densitet i fersk og i herdet tilstand. Densiteten i fersk tilstand ble i en gradert glass-sylinder (volum og vekt) målt til Pf = 2,124 g/cm<3>. Densiteten for den herdede harpiks ble beregnet ved å veie hele prøven (etter fjerning av glass-beholderen) i luft (ma) og ved neddykking i vann (mw);
Densitetene for prøvene herdet ved 10 og 900 bar var hhv.
2,21 og 2,50 g/cm<3>.
Det skal bemerkes at prøven herdet ved 900 bar hadde en veldefinert varmeprof il-kurve (maksimal dif f eranse sammenlignet med bad ca. 40°C), mens temperaturen i prøven ved 10 bar bare var litt forskjellig (<4°C) fra omgivelsestemperaturen på 150°C, noe som samsvarer godt med resultatene i eksempel 3.
Krympingen av de to prøver som var herdet ved 10 og 9 00 bar ble så beregnet til hhv. 3,89 og 1,21% ved hjelp av følgende ligning:
Trykkfastheten for de tilsvarende prøver ble bestemt til hhv. 52,6 og 59,2 MPa.
Resultatene viser effektiviteten av fortørket bentonitt som krympingskompensator. Fortørking av bentonitt til like under den forventede sirkulasjonstemperatur gjør bentonitt til en allsidig krympingskompensator for harpikssystemer over et stort temperaturområde.
Claims (7)
1. Sementeringsmateriale med regulert herdetid, hvor tiden
før herdingen begynner ("åpen tid" eller "pot life") er over én time, for anvendelse ved primær og sekundær sementering av dype, varme oljebrønner med en statisk bakgrunnstemperatur i området 120 - 200°C og med et trykk på opp til 1500 bar,karakterisert ved at det omfatter a) en harpiks som består av orto-, meta- og/eller para-diallylftalater og/eller prepolymerer og/eller oligomerer av disse; b) et herdemiddel i en mengde på 0,1 - 5,0 vekt% i form av et oppløst organisk•peroksid som generer frie radikaler ved termisk dekomponering, og c) en inhibitor i en mengde på 0,02 - 2 vekt% for stabilisering av frie radikaler, slik at den nødvendige åpne tid (pot life) oppnås for at harpiksen skal kunne pumpes på plass, og eventuelt følgende d) ett eller flere fyllstoffer med høy spesifikk vekt (vektmaterialer) for regulering av harpiksens densitet; e) ekstendermaterialer som regulerer konsistensen, og f) materialer som kompenserer for iboende krymping.
2. Sementeringsmateriale ifølge krav 1,karakterisert ved at mengden av diallylftalater i formuleringen er 2 0 - 99 vekt%.
3. Sementeringsmateriale ifølge krav 1,karakterisert ved at det organiske peroksid er di-tert.-butyl-peroksid, tert.-butyl-hydroperoksid eller 2,5-bis(tert.-butylperoksy)-2,5-dimetylheksyn-3.
4. Sementeringsmateriale ifølge krav 1,karakterisert ved at inhibitoren er para-benzokinon (PBQ).
5. Sementeringsmateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllstoffet med høy spesifikk vekt (vektmateriale) er finfordelt hematitt (Fe203), barytt (BaS04) , eller ilmenitt (FeTi03).
6. Sementeringsmateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at ekstendermaterialet er finfordelt kalsitt (CaC03), silisiumdioksid-mel eller kondensert, røkformig silisiumdioksid (Si02).
7. Sementeringsmateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at materialet som kompenserer harpiksens iboende krymping under herding er bentonitt som er fortørket til like under sirkulasjonstemperaturen i borehullet, i en mengde mindre enn 3 0 vekt% av harpiksen.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO924493A NO176878C (no) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | Sementeringsmateriale med regulert herdetid, for anvendelse i dype, varme oljebrönner |
| PCT/NO1993/000173 WO1994012445A1 (en) | 1992-11-20 | 1993-11-19 | Alternative cementing materials for completion of deep, hot oil-wells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO924493A NO176878C (no) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | Sementeringsmateriale med regulert herdetid, for anvendelse i dype, varme oljebrönner |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO924493D0 NO924493D0 (no) | 1992-11-20 |
| NO924493L NO924493L (no) | 1994-05-24 |
| NO176878B true NO176878B (no) | 1995-03-06 |
| NO176878C NO176878C (no) | 1995-06-14 |
Family
ID=19895606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO924493A NO176878C (no) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | Sementeringsmateriale med regulert herdetid, for anvendelse i dype, varme oljebrönner |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (1) | NO176878C (no) |
| WO (1) | WO1994012445A1 (no) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA000581B1 (ru) * | 1995-10-27 | 1999-12-29 | Весем А/С | Средства и способ получения уплотнений в нефтяных и газовых скважинах |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2725980B1 (fr) * | 1994-10-25 | 1996-11-29 | Schlumberger Cie Dowell | Compositions de cimentation et application de ces compositions pour la cimentation des puits petroliers ou analogues |
| US6082456A (en) * | 1996-10-25 | 2000-07-04 | Wecem As | Means and method for the preparation of sealings in oil and gas wells |
| US6006836A (en) * | 1997-08-18 | 1999-12-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of sealing plugs in well bores |
| US5873413A (en) * | 1997-08-18 | 1999-02-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of modifying subterranean strata properties |
| US6124246A (en) * | 1997-11-17 | 2000-09-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | High temperature epoxy resin compositions, additives and methods |
| US6006835A (en) * | 1998-02-17 | 1999-12-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods for sealing subterranean zones using foamed resin |
| US6012524A (en) * | 1998-04-14 | 2000-01-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Remedial well bore sealing methods and compositions |
| US6059035A (en) * | 1998-07-20 | 2000-05-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Subterranean zone sealing methods and compositions |
| US6098711A (en) * | 1998-08-18 | 2000-08-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Compositions and methods for sealing pipe in well bores |
| US6244344B1 (en) | 1999-02-09 | 2001-06-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods and compositions for cementing pipe strings in well bores |
| US6234251B1 (en) | 1999-02-22 | 2001-05-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Resilient well cement compositions and methods |
| US6454006B1 (en) | 2000-03-28 | 2002-09-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods and associated apparatus for drilling and completing a wellbore junction |
| US7343974B2 (en) | 2004-06-03 | 2008-03-18 | Shell Oil Company | Method and apparatus for performing chemical treatments of exposed geological formations |
| US7696133B2 (en) | 2005-06-02 | 2010-04-13 | Shell Oil Company | Geosynthetic composite for borehole strengthening |
| US8387695B1 (en) * | 2012-06-23 | 2013-03-05 | Newbasis West Llc | Compositions and processes for downhole cementing operations |
| US10023783B2 (en) | 2012-06-23 | 2018-07-17 | Pumprock, Llc | Compositions and processes for downhole cementing operations |
| NO338018B1 (no) | 2013-12-04 | 2016-07-18 | Wellcem As | Fremgangsmåte for tetting av hydrokarbonbrønner. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1247352A (en) * | 1984-11-19 | 1988-12-28 | Robert H. Friedman | High temperature chemical cement |
-
1992
- 1992-11-20 NO NO924493A patent/NO176878C/no not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-11-19 WO PCT/NO1993/000173 patent/WO1994012445A1/en active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA000581B1 (ru) * | 1995-10-27 | 1999-12-29 | Весем А/С | Средства и способ получения уплотнений в нефтяных и газовых скважинах |
| CN1079883C (zh) * | 1995-10-27 | 2002-02-27 | 维塞姆公司 | 一种密封剂以及在井中建立区域密封的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO176878C (no) | 1995-06-14 |
| NO924493D0 (no) | 1992-11-20 |
| NO924493L (no) | 1994-05-24 |
| WO1994012445A1 (en) | 1994-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO176878B (no) | Sementeringsmateriale med regulert herdetid, for anvendelse i dype, varme oljebrönner | |
| CA2127069C (en) | Control of gas migration in well cementing | |
| US5988279A (en) | Method for control of fluid loss and gas migration in well cementing | |
| US3748159A (en) | High temperature cementing compositions containing a lignosulfonic acid salt and a pentaboric acid salt | |
| US5264470A (en) | Set retarding additives, cement compositions and methods | |
| US5968879A (en) | Polymeric well completion and remedial compositions and methods | |
| CA2565816C (en) | Thermoset particles with enhanced crosslinking, processing for their production, and their use in oil and natural gas drilling applications | |
| US9758713B1 (en) | Well cementing | |
| US5672203A (en) | Set retarded cementing compositions and methods | |
| US6089318A (en) | Method for control of fluid loss and gas migration in well cementing | |
| US6715552B2 (en) | Well cementing methods and compositions | |
| US9611419B1 (en) | Well cementing | |
| NO162460B (no) | Sementblanding og te for sementering av en olje - og gassbroenn. | |
| EP3044182B1 (en) | High density formulation to prevent gas migration problems | |
| CA2357560A1 (en) | Methods of cementing in subterranean zones | |
| US5341881A (en) | Cement set retarding additives, compositions and methods | |
| US20070105995A1 (en) | Fluid loss control additives for foamed cement compositions and associated methods | |
| US6085840A (en) | Method for control of liquid loss and gas migration in well cementing | |
| US6082456A (en) | Means and method for the preparation of sealings in oil and gas wells | |
| AU708005B2 (en) | Means and method for the preparation of sealings in oil and gas wells | |
| MX2013000139A (es) | Composiciones con comando de ajuste de cemento hibrido. | |
| US11981601B2 (en) | In-situ polyphosphazene generation in cement for improved elastic properties | |
| WO2007051971A1 (en) | Fluid loss control additives for foamed cement compositions and associated methods | |
| CN108929413A (zh) | 一种适用于改性磷铝酸盐水泥的五元共聚缓凝剂及其制备方法和应用 | |
| NO310941B1 (no) | Middel og framgangsmate for etablering av sonetetninger i bronner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK1K | Patent expired |