NO20140449A1

NO20140449A1 - Slaggforbindelser innbefattende lateks og fremgangsmåter for anvendelse

Info

Publication number: NO20140449A1
Application number: NO20140449A
Authority: NO
Inventors: Jiten Chatterji; Darrell Chad Brenneis; Callie R Jarratt
Original assignee: Halliburton Energy Serv Inc
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2014-05-22
Also published as: US20130231416A1; CA2851539A1; US8162058B1; BR112014008471A2; AU2015227458A1; WO2013063411A1; AU2012328603B2; US8623794B2; US20130109783A1; US8492317B2; AU2015227458B2; NO347450B1; MX2014004871A; AU2012328603A1; CA2851539C; MX356091B

Abstract

Det er tilveiebrakt fremgangsmåter og sammensetninger som vedrører sementeringsoperasjoner. Fremgangsmåter og sammensetninger som inkluderer et middel som øker lateksstyrken, for å forbedre trykkfastheten til slaggsammensetninger.

Description

BAKGRUNN

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører sementeringsoperasjoner og nærmere bestemt, i visse utførelsesformer, fremgangsmåter og sammensetninger som benytter et middel som øker lateksstyrken for å forbedre trykkfastheten til slaggsammensetninger.

I sementeringsoperasjoner, som brønnkonstruksjon og avhjelpende sementering (eng.: remedial cementing), benyttes ofte herdbare sammensetninger. Som anvendt heri viser betegnelsen "herdbar sammensetning" til en sammensetning som herdes hydraulisk eller på annen måte utvikler trykkfasthet. Herdbare sammensetninger kan anvendes i primærsementeringsoperasjoner hvorved rørstrenger, slik som foringsrør og forlengingsrør, sementeres i borehullene. I en typisk primærsementeringsoperasjon kan en herdbar sammensetting pumpes inn i et ringrom mellom veggene i borehullet og den ytre overflaten til rørstrengen anbrakt deri. Den herdbare blandingen kan herde i det ringformede rommet og derved danne en ringformet mantel av størknet, hovedsakelig ugjennomtrengelig materiale (f.eks. en sementmantel) som kan støtte og plassere rørstrengen i borehullet, og som kan binde rørstrengens ytre overflate til borehullveggene. Blant annet skal sementmantelen som omgir rørstrengen, bidra til å hindre migrasjonen av fluider i ringrommet, så vel som å beskytte rørstrengen mot korrosjon. Herdbare sammensetninger kan også anvendes i fremgangsmåter for avhjelpende sementering, slik som ved plassering av plugger, og i trykksementering for å tette tomrom i en rørstreng, sementmantel, gruspakning, underjordisk formasjon og lignende.

En spesiell utfordring ved sementeringsoperasjoner er utviklingen av tilfredsstillende mekaniske egenskaper i en herdbar sammensetning innen en rimelig tidsperiode etter plassering i den underjordiske formasjonen. I løpet av en brønns levetid gjennomgår den underjordiske sementmantelen mange påkjenninger og belastninger som et resultat av temperaturvirkninger, trykkvirkninger og støtvirkninger. Evnen til å tåle disse påkjenningene og belastningene er direkte knyttet til de mekaniske egenskapene til den herdbare sammensettingen etter herding. De mekaniske egenskapene karakteriseres ofte ved å anvende parametere slik som trykkfasthet, strekkfasthet, Youngs Modul, Poissons forhold, elastisitet og lignende. Disse egenskapene kan endres ved inklusjon av additiver.

Én type herdbare sammensetninger som har vært anvendt hertil omfatter slaggsement, som typisk er en blanding av Portland-sement og slagg. Ettersom Portland-sement utvikler trykkfasthet mye raskere enn slagg, er mengden slagg typisk begrenset til ikke mer enn 40 vekt-% av slaggsementen. Ulemper ved slaggsement inkluderer de relativt høye kostnadene knyttet til Portland-sementens sammenlignet med slagget, som er et avfallsmateriale. Ulemper ved å anvende høyere konsentrasjoner av slagg kan inkludere den herdbare sammensetningens manglende evne til å utvikle tilstrekkelig trykkfasthet innen rimelig tid og sikre sementens langsiktige strukturelle integritet.

Det er slik behov for herdbare sammensetninger som omfatter slagg med forbedrede mekaniske trekk, og som utvikler tilstrekkelig trykkfasthet for anvendelse i sementeringsoperasj oner.

KORT BESKRIVELSE

En utførelsesform beskriver en sementeringsfremgangsmåte, der fremgangsmåten omfatter: å tilveiebringe en slaggsammensetning omfattende en hydraulisk sement bestående hovedsakelig av slagg, en hydroksylkilde, et middel som øker lateksstyrken, og vann; å føre slaggsammensetningen inn i en underjordisk formasjon; og å la slaggsammensetningen herde.

En annen utførelsesform beskriver en sementeringsfremgangsmåte, der fremgangsmåten omfatter: å fremstille et basisfluid omfattende et middel som øker lateksstyrken, et antiskummiddel og et dispergeringsmiddel; å fremstille en tørrblanding omfattende slagg og en hydroksylkilde; å kombinere basisfluidet og tørrblandingen for å danne en slaggsammensetning; å føre slaggsammensetningen inn i en underjordisk formasjon og å la slaggsammensetningen herde.

Enda en annen utførelsesform beskriver en slaggsammensetning, der slaggsammensetningen omfatter: en hydraulisk sement bestående hovedsakelig av slagg; en hydroksylkilde; et middel som øker lateksstyrken; og vann.

Trekkene og fordelene ved den foreliggende oppfinnelsen vil være umiddelbart tydelige for fagmannen. Selv om mange endringer kan foretas av fagmannen, er slike endringer innenfor oppfinnelsens idé.

BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen beskriver slaggsammensetninger omfattende slagg, en hydroksylkilde, et middel som øker lateksstyrken, og vann. Én av de mange potensielle fordelene ved utførelsesformer av slaggsammensetningene er at anvendelse av middelet som øker lateksstyrken, kan tilveiebringe slaggsammensetningene med tilstrekkelig trykkfasthet for anvendelse i underjordiske anvendelser til tross for det økte slagginnholdet. Som eksempel kan trykkfastheten til slaggsammensetningene som inneholder middelet som øker lateksstyrken, økes med minst cirka 25 % i én utførelsesform, minst cirka 50 % i en annen utførelsesform og minst cirka 75 % i enda en annen utførelsesform, sammenlignet med den samme slaggsammensetningen som ikke inneholder middelet som øker lateksstyrken. Følgelig kan utførelsesformer av slaggsammensetningene anvendes i et mangfold av underjordiske anvendelser der herdbare sammensetninger kan anvendes, inkludert, men ikke begrenset til, primærsementering og avhjelpende sementering.

I noen utførelsesformer kan slaggsammensetningene omfatte slagg. Slagg er generelt et biprodukt i produksjonen av ulike metaller fra deres tilsvarende malmer. Som eksempel kan produksjon av støpejern produsere slagg som et kornet masovnbiprodukt, der slagget generelt omfatter de oksiderte urenhetene som finnes i jernmalm. Slagget kan inkluderes i utførelsesformer av slaggsammensetningene i en mengde som er egnet for en spesiell anvendelse. I noen utførelsesformer kan slagget være til stede i en mengde på cirka 40 til cirka 100 vekt-% sementholdige bestanddeler ("bwoc"), for eksempel cirka 40 vekt-%, cirka 50 vekt-%, cirka 60 vekt-%, cirka 70 vekt-%, cirka 80 vekt-%, cirka 90 vekt-% eller cirka 100 vekt-%. Sementholdige bestanddeler inkluderer de bestanddelene eller kombinasjoner av bestanddeler av slaggsammensetningene som herder hydraulisk, eller størkner på annen måte, for å utvikle trykkfasthet, inkludert for eksempel slagg, flygeaske, hydraulisk sement og lignende. I visse utførelsesformer kan slagget være til stede i en mengde som er større enn cirka 40 % bwoc, større enn cirka 50 % bwoc, større enn cirka 60 % bwoc, større enn cirka 70 % bwoc, større enn cirka 80 % bwoc eller større enn cirka 90 % bwoc. I noen utførelsesformer kan hydraulisk sement inkludert i slaggsammensetningene bestå hovedsakelig av slagget.

I noen utførelsesformer kan slaggsammensetningene omfatte en hydroksylkilde. Hydroksylkilden inkluderes i slaggsammensetningene for å tilveiebringe hydroksylgrupper for aktivering av slagget for å tilveiebringe en herdbar sammensetning som vil reagere med vannet for å danne en størknet masse i samsvar med utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen. En hvilken som helst av et mangfold av egnede hydroksylkilder som er i stand til å generere hydroksylgrupper (OH") når de oppløses i vannet, kan anvendes. Eksempler på egnede hydroksylkilder inkluderer grunnmaterialer slik som natriumhydroksid, natriumbikarbonat, natriumkarbonat, kalk og en hvilken som helst kombinasjon derav. I noen utførelsesformer kan hydroksylkilden være til stede i slaggsammensetningene i en mengde i området fra cirka 0,1 % til cirka 25 % bwoc. I ytterligere utførelsesformer kan hydroksylkilden inkluderes i en mengde i området fra cirka 1 % til cirka 10 % bwoc.

I noen utførelsesformer kan slaggsammensetningene omfatte et middel som øker lasestyrken. Overraskende tilveiebringer inklusjon av middelet som øker lateksstyrken i utførelsesformer av slaggsammensetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen forbedret trykkfasthet sammenlignet med slaggsammensetninger som ikke inneholder middelet som øker lateksstyrken. Som det vil forstås av fagmannen, kan middelet som øker lateksstyrken, omfatte et hvilket som helst av et mangfold av gummimaterialer som er kommersielt tilgjengelige i lateksform. Ikke-begrensende eksempler på egnede gummimaterialer er tilgjengelige fra Halliburton Energy Services, Duncan, Okla., under

1^1TM

navnene Latex 2000 sementadditiv og Latex 3000 sementadditiv. Egnede gummimaterialer inkluderer naturlig gummi (f.eks. cis-l,4-polyisopren), modifisert naturlig gummi, syntetisk gummi og kombinasjoner derav. Syntetisk gummi av ulike typer kan benyttes, inkludert etylen-propylengummier, styren-butadiengummier, nitrilgummier, nitril-butadiengummier, butylgummi, neoprengummi, polybutadiengummier, akrylonitril-styren-butadiengummi, polyisoprengummi, AMPS-styren-butadiengummi og en hvilken som helst kombinasjon derav. Som anvendt heri viser betegnelsen "AMPS" til 2-akrylamid-2-metylpropansulfon-syre eller salter derav. I visse utførelsesformer kan den syntetiske gummien omfatte AMPS i en mengde som strekker seg fra cirka 5 til cirka 10 vekt-%, styren i en mengde som strekker seg fra cirka 30 til cirka 70 vekt-%, og butadien i en mengde som strekker seg fra cirka 30 til cirka 70 vekt-%. Eksempler på egnede AMPS-styren-butadiengummier er beskrevet mer detaljert i amerikansk patent nr.

6,488,764 og 6,184,287, hvis fullstendige beskrivelse er inkorporert heri ved henvisning. Fagmannen vil forstå at andre typer syntetiske gummier også er omfattet i den foreliggende oppfinnelsen.

I visse utførelsesformer omfatter middelet som øker lateksstyrken, en vann-i-olje-emulsjon som omfatter styren-butadiengummi. Som det vil forstås omfatter den vandige fasen av emulsjonen en vandig kollodial dispersjon av styren-butadienkopolymeren. Dessuten, i tillegg til den dispergerte styren-butadienkopolymeren kan emulsjonen omfatte vann i området fra cirka 40 til cirka 70 vekt-% av emulsjonen og små mengder av et emulgeringsmiddel, polymeriseringskatalysatorer, kjedemodifiserende midler og lignende. Som det vil forstås produseres styren-butadienlateks ofte som en terpolymeremulsjon som kan inkludere en tredje monomer for å bidra til å stabilisere emulsjonen. Ikke-ioniske grupper som utviser stearinvirkninger, og som inneholder lange etoksylat- eller hydrokarbonhaler, kan også være til stede.

I samsvar med utførelsesformer ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan vektforholdet mellom styrenen og butadienen i emulsjonen strekke seg fra cirka 10:90 til cirka 90:10.1 noen utførelsesformer kan vektforholdet mellom styrenen og butadienen i emulsjonen strekke seg fra cirka 20:80 til cirka 80:20. Et eksempel på egnet styren-butadienlateks har et vektforhold mellom styren og butadien på cirka 25:75 og omfatter vann i en mengde på cirka 50 vekt-% av emulsjonen. Et annet eksempel på egnet styren-butadienlateks har et vektforhold mellom styren og butadien på cirka 30:70.

Middelet som øker lateksstyrken, kan generelt tilveiebringes i utførelsesformer av slaggsammensetningen i en mengde som er tilstrekkelig for den ønskede anvendelsen. I noen utførelsesformer kan middelet som øker lateksstyrken, inkluderes i slaggsammensetningene i en mengde i området fra cirka 1 % til cirka 45 % bwoc. I ytterligere utførelsesformer kan middelet som øker lateksstyrken, inkluderes i slaggsammensetningene i en mengde i området fra cirka 5 % til cirka 20 % bwoc. Det skal forstås at konsentrasjonene av middelet som øker lateksstyrken, tilveiebringes basert på mengden av vandig lateks som kan anvendes.

I noen utførelsesformer kan slaggsammensetningene ytterligere omfatte hydraulisk sement. Et mangfold av hydrauliske sementer kan benyttes i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, inkludert, men ikke begrenset til, de som omfatter kalsium, aluminium, silisium, oksygen, jern og/eller svovel, som herder og størkner ved reaksjon med vann. Egnede hydrauliske sementer inkluderer, men er ikke begrenset til, Portland-sementer, pozzolansementer, gipsementer, sementer med høyt aluminainnhold, silikasementer og en hvilken som helst kombinasjon derav. I visse utførelsesformer kan den hydrauliske sementen omfatte en Portland-sement. I noen utførelsesformer er Portland-sementene som er egnet for anvendelse i den foreliggende oppfinnelsen klassifisert som klasse A-, C-, H- og G-sementer ifølge American Petroleum Institute, API Specification for Materials and Testing for Well Cements, API Specification 10, femte utgave, 1. juli 1990.1 tillegg kan sementer som er egnet for anvendelse i den foreliggende oppfinnelsen, i noen utførelsesformer inkludere sementer klassifisert som ASTM type I, II eller III.

Når den er til stede, kan den hydrauliske sementen generelt inkluderes i slaggsammensetningene i en mengde som er tilstrekkelig til å tilveiebringe den ønskede trykkfastheten, tettheten og/eller kostnaden. I noen utførelsesformer kan den hydrauliske sementen være til stede i slaggsammensetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen i en mengde i området 0,1 % til cirka 60 % bwoc, for eksempel cirka 10 %, cirka 20 %, cirka 30 %, cirka 40 %, cirka 50 % eller cirka 60 %. I noen utførelsesformer kan den hydrauliske sementen inkluderes i en mengde som ikke overstiger cirka 60 % bwoc, ikke overstiger cirka 50 % bwoc, ikke overstiger cirka 40 % bwoc, ikke overstiger cirka 30 % bwoc, ikke overstiger cirka 20 % bwoc, ikke overstiger cirka 20 % bwoc eller ikke overstiger cirka 10 % bwoc.

I noen utførelsesformer kan slaggsammensetningene ytterligere omfatte et antiskummiddel. Når det er til stede, skal antiskummiddelet blant annet fungere for å hindre skumming under blanding av slaggsammensetningen. Ettersom middelet som øker lateksstyrken, kan inkludere emulgeringsmidler og lateksstabilisatorer som også kan fungere som skummidler, kan det dannes et ustabilt skum når slagget blandes med middelet som øker lateksstyrken, og vann. Generelt skal antiskummiddelet hindre dannelsen av det ustabile skummet. Antiskummiddelet kan omfatte en hvilket som helst av et antall ulike forbindelser som er egnet for slike oppgaver, slik som polyoler, silisiumbaserte antiskummidler, alkylpolyakrylater, etylenoksid-/propylenoksidforbindelser, acetyleniske dioler og en hvilken som helst kombinasjon derav. Ikke-begrensende eksempler på egnede antiskummidler inkluderer de som er tilgjengelige fra Halliburton Energy Services under navnene D-AIR 3000™ skummiddel,

TTkC TM

D-AIR 4000L skummiddel og D-AIR 5000 skummiddel. Antiskummiddelet kan generelt tilveiebringes i utførelsesformer av slaggsammensetningene i en mengde som er tilstrekkelig for den ønskede anvendelsen. I noen utførelsesformer kan antiskummiddelet være til stede i slaggsammensetningene i en mengde i området fra cirka 0,1 % til cirka 5 % bwoc. I ytterligere utførelsesformer kan antiskumadditivet inkluderes i en mengde i området fra cirka 0,1 % til cirka 2 % bwoc.

I noen utførelsesformer kan slaggsammensetningene ytterligere omfatte et dispergeringsmiddel. Når det er til stede, skal dispergeringsmiddelet blant fungere for å kontrollere slaggsammensetningens reologi. Mens et mangfold av dispergeringsmidler som er kjent for fagmannen, kan anvendes i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, inkluderer eksempler på egnede dispergeringsmidler naftalensulfonsyrekondensat med formaldehyd; aceton, formaldehyd og sulfittkondensat; melaminsulfonat kondensert med formaldehyd og en hvilken som helst kombinasjon derav. Når den anvendes skal dispergeringsmiddelet være til stede i utførelsesformer av slaggsammensetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen i en mengde som er tilstrekkelig til å hindre gelatinering av slaggsammensetningen og/eller forbedre reologiske egenskaper. I noen utførelsesformer kan dispergeringsmiddelet være til stede i slaggsammensetningene i en mengde i området fra cirka 0,1 % til cirka 5 % bwoc.

Vannet som anvendes i utførelsesformer av slaggsammensetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan inkludere for eksempel ferskvann, saltvann (f.eks. vann inneholdende ett eller flere salter oppløst deri), saltlake (f.eks. mettet saltvann fremstilt av underjordiske formasjoner), sjøvann eller en hvilken som helst kombinasjon derav. Generelt kan vannet være fra en hvilken som helst kilde, forutsatt for eksempel at det ikke inneholder et overskudd av forbindelser som ha en uønsket virkning på andre bestanddeler i slaggsammensetningen. I noen utførelsesformer kan vannet inkluderes i en mengde som er tilstrekkelig til å danne en pumpbar slurry. I noen utførelsesformer kan vannet inkluderes i slaggsammensetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen i en mengde på cirka 40 til cirka 200 tørrvekts-% sementholdige bestanddeler ("bwoc"). I noen utførelsesformer kan vannet inkluderes i en mengde på cirka 40 % til cirka 150 % bwoc. Andre additiver som er egnet for anvendelse i underjordiske sementeringsoperasjoner kan også tilsettes utførelsesformer av slaggsammensetningene, i samsvar med utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen. Eksempler på slike additiver inkluderer, men er ikke begrenset til, styrkeretrogradasjonsadditiver, herdeakseleratorer, herderetardatorer, vektmidler, lettvektsadditiver, gassgenererende additiver, additiver som forbedrer mekaniske egenskaper, sirkulasjonstapsmaterialer, filtrasjonskontrolladditiver, fluidtapskontrolladditiver, skumadditiver, tiksotropiske additiver og en hvilken som helst kombinasjon derav. Spesifikke eksempler på disse og andre additiver inkluderer krystallinsk silika, amorf silika, røkt silika, salter, fibre, hydratiserbar leire, kalsinert skifer, forglasset skifer, mikrosfærer, flygeaske, diatoméjord, metakaolin, malt perlitt, risskallaske, naturlig pozzolan, zeolitt, sementtørkeovnstøv,, harpikser, en hvilken som helst kombinasjon derav, og lignende. Fagmannen, med nytte av denne beskrivelsen, vil enkelt være i stand til å bestemme typen og mengden av additiv som vil være nyttig for en spesiell anvendelse og et spesielt ønsket resultat.

Fagmannen vil forstå at utførelsesformer av slaggsammensetningene generelt bør ha en tetthet som er egnet for en spesiell anvendelse. Som eksempel kan utførelsesformer av slaggsammensetningene ha en tetthet på cirka 12 pounds per gallon ("lb/gal") til cirka 20 lb/gal. I visse utførelsesformer kan slaggsammensetningene ha en tetthet på cirka 14 lb/gal til cirka 17 lb/gal. I visse utførelsesformer kan slaggsammensetningen være en tungvektssammensetning som har en tetthet på minst cirka 14 lb/gal. Fagmannen, med nytte av denne beskrivelsen, vil gjenkjenne den egnede tettheten for en spesiell anvendelse.

I noen utførelsesformer kan slaggsammensetningene fremstilles ved å kombinere slagget med vann. Middelet som øker lateksstyrken, og andre additiver kan kombineres med vannet før det tilsettes til slagget. For eksempel kan det fremstilles et basisfluid som omfatter middelet som øker lateksstyrken, antiskumadditivet, dispergeringsmiddelet og vannet, hvori basisfluidet så kombineres med slagget. I noen utførelsesformer kan slagget være tørrblandet med andre additiver, slik som hydroksylkilden og/eller den hydrauliske sementen, for å danne en tørrblanding, hvori tørrblandingen så kan kombineres med vannet eller basisfluidet. Andre egnede teknikker kan anvendes til fremstilling av slaggsammensetningene, slik det vil forstås av fagmannen i samsvar med utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen.

Som det vil forstås av fagmannen, kan utførelsesformer av slaggsammensetningene anvendes i et mangfold av underjordiske anvendelser, inkludert primærsementering og avhjelpende sementering. Utførelsesformer kan inkludere å tilveiebringe en slaggsammensetning og å la slaggsammensetningen herde. Utførelsesformer av slaggsammensetningene kan omfatte for eksempel slagg, en hydroksylkilde, et middel som øker lateksstyrken, og vann. Utførelsesformer av slaggsammensetningene kan ytterligere omfatte én eller flere av en hydraulisk sement, et antiskumadditiv eller et dispergeringsmiddel, så vel som et mangfold av andre additiver som er egnet for anvendelse i underjordiske sementeringsoperasjoner, slik det vil være tydelig for fagmannen.

I primærsementeringsutførelsesformer kan for eksempel en slaggsammensetning føres inn i en underjordisk formasjon mellom et rør (f.eks. rørstreng, forlengelsesrør, etc.) og en borehullvegg. Slaggsammensetningen kan tillates å herde for å danne en ringformet mantel av størknet sement i rommet mellom borehullveggen og røret. Blant annet kan mantelen som er dannet av slaggsammensetningen, danne en barriere som hindrer migrasjon av fluider i borehullet. Mantelen som er dannet av slaggsammensetningen, kan også for eksempel støtte røret i borehullet.

I utførelsesformer av avhjelpende sementering kan en slaggsammensetning anvendes for eksempel i trykksementeringsoperasjoner eller i plassering av plugger. Som eksempel kan slaggsammensetningen plasseres i et borehull for å plugge igjen et tomrom eller en sprekk i formasjonen, i en gruspakke, i røret, i sementmantelen og/eller et mikroringrom mellom sementmantelen og røret. I en annen utførelsesform kan slaggsammensetningen plasseres i et borehull for å danne en plugg i borehullet med pluggen, for eksempel for å tette

borehullet.

For å sikre en bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelsen, gis følgende eksempler på noen av de foretrukne utførelsesformene. Slike eksempler skal på ingen måte tolkes til å begrense eller definere omfanget av oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1

Den følgende serien av tester ble utført for å evaluere slaggsammensetningenes mekaniske egenskaper. Fem ulike slaggsammensetninger, betegnet prøve 1-5, ble fremstilt ved å anvende de angitte mengdene av vann, slagg, kalk, et middel som øker lateksstyrken, en lateksstabilisator og et sementdispergeringsmiddel. Mengdene av disse bestanddelene er angitt si tabellen nedenfor med vektprosent sement ("bwoc"), som angir bestanddelens vektprosent slagg og gallon per sekk ("gal/sk"), som angir gallons av den respektive bestanddelen per 94-pound sekk med slagg. Slaggsammensetningene hadde en tetthet på 14,5 lb/gal. Det anvendte middelet som øker lateksstyrken, var enten Latex™ 2000 sementadditiv eller Latex™ 3000 sementadditiv, som angitt i tabell 1 nedenfor. Prøve 1 var en komparativ sammensetning somloikke inkluderte middelet som øker lateksstyrken. Lateksstabilisatoren var Stabilisator 434D™

-surfaktant, fra Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. Det anvendte dispergeringsmiddelet var CFR-3L™ sementfirksjonsreduktor, fra Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. Slaggsammensetningene ble utsatt for 24-timers trykkfasthetstester ved 140 °F i samsvar med API-spesifikasjon 10.

Basert på resultatene av disse testene hadde inklusjonen av et middel som øker lateksstyrken, i slaggsammensetningene en betydelig virkning på utviklingen av trykkfasthet. For eksempel ble det oppnådd økninger i trykkfasthet på minst omkring 50 %

(prøve 2) og opp til cirka 95 % (prøve 3) ved å inkludere 2 gal/sk av middelet som øker lateksstyrken, i slaggsammensetningene.

EKSEMPEL 2

!Den følgende serien av tester ble utført for å evaluere effekten av å inkludere et middel som øker lateksstyrken, på slaggsammensetningenes tykningstider. Tre ulike

slaggsammensetninger, betegnet prøve 6-8, ble fremstilt ved å anvende de angitte mengdene av vann, slagg, kalk, et middel som øker lateksstyrken, og en sementherderetardator. Mengdene av disse bestanddelene er angitt i tabellen nedenfor med % bwoc, som angir bestanddelens vektprosent av slagg, og gal/sk, som angir gallons av den respektive sbestanddelen per 94-pound sekk med slagg. Slaggsammensetningene hadde en tetthet på 14,5 lb/gal. Det anvendte middelet som øker lateksstyrken, var Latex™ 3000 sementadditiv. Den anvendte sementherderetardatoren var HR<®->5 retardator fra Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. Slaggsammensetningene ble testet for å bestemme deres tykningstider ved 140 °F, som er tiden som kreves for at sammensetningene skal få enlokonsistens på 70 Bearden-enheter.

Den foreliggende oppfinnelsen er derfor godt egnet til å oppnå de nevnte formålene og fordelene, så vel som de som er iboende heri. De spesielle utførelsesformene beskrevet ovenfor er kun illustrerende, ettersom den foreliggende oppfinnelsen kan endres og praktiseres på ulike, men likeverdige måter som er tydelige for fagmannen som har fordelen av det som er beskrevet heri. Selv om individuelle utførelsesformer blir fremlagt, dekker oppfinnelsen alle kombinasjoner av alle disse utførelsesformene. Videre er ingen begrensninger ment for detaljene for konstruksjon eller utførelse, andre enn dem som er beskrevet i kravene nedenfor. Det er derfor klart at de spesielle illustrative utførelsesformene beskrevet ovenfor kan endres eller modifiseres, og alle slike variasjoner er anses å være innenfor omfanget og idéen til den foreliggende oppfinnelsen. Selv om sammensetninger og fremgangsmåter er beskrevet med betegnelser som "omfattende", "inneholdende" eller "inkludere" ulike bestanddeler eller trinn, kan sammensetningene og fremgangsmåtene også "bestå hovedsakelig av" eller "bestå av" de ulike bestanddelene og trinnene. Når et numerisk område med en nedre grense og en øvre grense beskrives, er ethvert tall og ethvert inkludert område som faller innenfor området, spesifikt beskrevet. Spesielt skal hvert verdiområde (med formen "cirka a til cirka b", eller tilsvarende, "fra omtrent a til b", eller tilsvarende, "fra omtrent a-b") beskrevet heri, forstås å angi hvert tall og område innbefattet i det videre verdiområdet. Betegnelsene i kravene har sin vanlige, ordinære betydning med mindre annet er eksplisitt og klart definert av patentinnehaveren.

Claims

1. Fremgangsmåte for sementering omfattende: å tilveiebringe en slaggsammensetning omfattende: en hydraulisk sement bestående hovedsakelig av slagg; en hydroksylkilde; et middel som øker lateksstyrken; og vann; å føre slaggsammensetningen inn i en underjordisk formasjon; og å la slaggsammensetningen herde.

2. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori slaggsammensetningen har en tetthet på cirka 12 pounds per gallon til cirka 20 pounds per gallon.

3. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori hydroksylkilden omfatter et grunnmateriale valgt fra gruppen bestående av natriumhydroksid, natriumbikarbonat, natriumkarbonat, kalk og en hvilken som helst kombinasjon derav.

4. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori hydroksylkilden er til stede i en mengde på cirka 0,1 til cirka 25 vekt-% sementholdige bestanddeler i slaggsammensetningen.

5. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori middelet som øker lateksstyrken, omfatter et gummimateriale valgt fra gruppen bestående av etylen-propylengummi, styren-butadiengummi, nitrilgummi, nitril-butadiengummi, butylgummi, neoprengummi, polybutadiengummi, akrylonitril-styren-butadiengummi, polyisoprengummi, AMPS-styren-butadiengummi og en hvilken som helst kombinasjon derav.

6. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori middelet som øker lateksstyrken, omfatter styren-butadiengummi.

7. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori middelet som øker lateksstyrken, omfatter AMPS-styren-butadiengummi.

8. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori middelet som øker lateksstyrken, er til stede i en mengde på cirka 1 til cirka 45 vekt-% sementholdige bestanddeler i slaggsammens etningen.

9. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori slaggsammensetningen ytterligere omfatter et additiv valgt fra gruppen bestående av et dispergeringsmiddel, et antiskummiddel, et styrkeretrogradasjonsadditiv, en herdeakselerator, en herderetardatorer, et vektmiddel, et lettvektsadditiv, et gassgenererende additiv, et additiv som forbedrer mekaniske egenskaper, et sirkulasjonstapsmateriale, et filtrasjonskontrolladditiv, et fluidtapskontrolladditiv, et skumadditiv, et tiksotropisk additiv og en hvilken som helst kombinasjon derav.

10. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori slaggsammensetningen ytterligere omfatter et additiv valgt fra gruppen bestående av krystallinsk silika, amorf silika, røkt silika, et salt, en fiber, en hydratiserbar leire, kalsinert skifer, forglasset skifer, en mikrosfære, diatoméjord, metakaolin, malt perlitt, risskallaske, zeolitt, en harpiks og en hvilken som helst kombinasjon derav.

11. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori slaggsammensetningen ytterligere omfatter et antiskummiddel og et dispergeringsmiddel, hvori hydroksylkilden er til stede i en mengde på cirka 1 til cirka 10 vekt-% sementholdige materialer i slaggsammensetningen og omfatter kalk, hvori middelet som øker lateksstyrken, er til stede i en mengde på cirka 5 til cirka 20 vekt-% sementholdige materialer i slaggsammensetningen og omfatter AMPS-styren-butadiengummi, og hvori slaggsammensetningen har en tetthet på cirka 14 pounds per gallon til cirka 17 pounds per gallon.

12. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori innføringen av slaggsammensetningen i en underjordisk formasjon omfatter å føre slaggsammensetningen inn i et rom mellom en ledning og en borehullvegg.

13. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvori middelet som øker lateksstyrken, øker den 24-timers trykkfastheten til slaggsammensetningen ved 140 °F i en mengde på minst 25 %.

14. Fremgangsmåte for sementering omfattende: å fremstille et basisfluid omfattende et middel som øker lateksstyrken, et antiskummiddel og et dispergeringsmiddel; å fremstille en tørrblanding omfattende slagg og en hydroksylkilde; å kombinere basisfluidet og tørrblandingen for å danne en slaggsammensetning; å føre slaggsammensetningen inn i en underjordisk formasjon; og å la slaggsammensetningen herde.

15. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori hydroksylkilden omfatter et grunnmateriale valgt fra gruppen bestående av natriumhydroksid, natriumbikarbonat, natriumkarbonat, kalk og en hvilken som helst kombinasjon derav.

16. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori hydroksylkilde er til stede i slaggsammensetningen i en mengde på cirka 0,1 til cirka 25 vekt-% sementholdige bestanddeler i slaggsammens etningen.

17. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori middelet som øker lateksstyrken, omfatter et gummimateriale valgt fra gruppe bestående av etylen-propylengummi, styren-butadiengummi, nitrilgummi, nitril-butadiengummi, butylgummi, neoprengummi, polybutadiengummi, akrylonitril-styren-butadiengummi, polyisoprengummi, AMPS-styren-butadiengummi og en hvilken som helst kombinasjon derav.

18. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori middelet som øker lateksstyrken, er til stede i slaggsammensetningen i en mengde på cirka 0,1 til cirka 25 vekt-% sementholdige bestanddeler i slaggsammensetningen.

19. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori slagget er til stede i slaggsammensetningen i en mengde på minst cirka 40 vekt-% sementholdige bestanddeler i slaggsammensetningen.

20. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori slaggsammensetningen ytterligere omfatter et additiv valgt fra gruppen bestående av et styrkeretrogradasjonsadditiv, en herdeakselerator, en herderetardatorer, et vektmiddel, et lettvekts additiv, et gassgenererende additiv, et additiv som forbedrer mekaniske egenskaper, et sirkulasjonstapsmateriale, et filtrasjonskontrolladditiv, et fluidtapskontrolladditiv, et skumadditiv, et tiksotropisk additiv og en hvilken som helst kombinasjon derav.

21. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori slaggsammensetningen ytterligere omfatter et additiv valgt fra gruppen bestående av krystallinsk silika, amorf silika, røkt silika, et salt, en fiber, en hydratiserbar leire, kalsinert skifer, forglasset skifer, en mikrosfære, flyaske, diatoméjord, metakaolin, malt perlitt, risskallaske, naturlig pozzolan, zeolitt, sementtørkeovnstøv, en harpiks og en hvilken som helst kombinasjon derav.

22. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori hydroksylkilden er til stede i slaggsammensetningen i en mengde på cirka 1 til cirka 10 vekt-% sementholdige materialer i slaggsammensetningen og omfatter kalk, hvori middelet som øker lateksstyrken, er til stede i slaggsammensetningen i en mengde på cirka 5 til cirka 20 vekt- % sementholdige materialer i slaggsammensetningen og omfatter AMPS-styren-butadiengummi, hvori slagget er til stede i slaggsammensetningen i en mengde på minst cirka 40 vekt-% sementholdige bestanddeler i slaggsammensetningen, og hvori slaggsammensetningen har en tetthet på cirka 14 pounds per gallon til cirka 17 pounds per gallon.

23. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori tørrblandingen ytterligere omfatter en hydraulisk sement.

24. Fremgangsmåten ifølge krav 14, hvori innføring av slaggsammensetningen i en underjordisk formasjon omfatter å føre slaggsammensetningen inn i et rom mellom et rør og en borehullvegg.

25. En slaggsammensetning omfattende: en hydraulisk sement bestående hovedsakelig av slagg; en hydroksylkilde; et middel som øker lateksstyrken; og vann.