NO304782B1 - FremgangsmÕte for fastgj÷ring av en sylinder i det indre av et borehull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fast-gjøring av en sylinder i det indre av et borehull.

Under bygging av en brønn er det kjent å plassere et volum av vannoppslemmet hydraulisk sement inn i det ringformede rommet mellom veggene i borehullet og yttersiden av foringen hvoretter sementen tillates å herde og derved danne en ring-formet kappe av herdet sement. Formålet ved kappen, hvis konstruksjon er kalt primær sementering, omfatter fysisk støtte og posisjonering av foringen i borehullet og hindring av migrasjon av uønskede fluider (væske og gass) mellom forskjellige formasjoner som er penetrert av brønnboret.

Primærsementeringen, som beskrevet over, blir utført under byggingen av en brønn og inkluderer plassering av en mengde av en oppslemming av en hydraulisk sement i vann inn i det ringformede området mellom veggene i borehullet og yttersiden på primære foringer slik som ledere, overflateforing og mellomliggende eller produksjonsstrenger. Oppslemmingen tillates å herde i ringrommet for å danne en kappe av herdet sement hvis formål er å gi fysisk støtte og posisjonering av foringen i borehullet og for å isolere forskjellige formasjoner som er penetrert av borehullet fra hverandre.

Et problem forbundet med primærsementeringen er konsentrert om vekten (dvs. tettheten) av selve slammet. Under gitte omstendigheter vil det hydrostatiske trykket som utvikles av en søyle av slam overgå motstanden gitt av formasjonen, i hvilket tilfelle formasjonen vil frakturere eller på annen måte bryte sammen med det resultat at en del av slammet går inn i formasjonen, og den ønskede kappen ikke blir dannet. Nedbrytningen av formasjonen skjer således før tilstrekkelig stivhet eller herding utvikles i sementen, for å gjøre den selvbærende.

En løsning har vært å redusere tettheten av oppslemmingen slik at trykket som er utviklet av den nødvendige opp- slemmingshøyden, ikke vil overstige formasjonens evne til å motstå nedbryting. Denne utveien kan resultere i kapper som har fysiske svakheter og således redusert styrke eller øket permeabilitet eller begge. En annen løsning har vært å redusere høyden av oppslemmingen mens tettheten opprettholdes ved å redusere mengden av oppslemming pumpet inn i hvert trinn og derved redusere høyden av oppslemming. Denne utveien krever flere separate trinn for å lage den nødvendige kappelengden. Mellom hvert trinn må det gå tilstrekkelig tid til å tillate det forrige laget å utvikle nødvendig styrke for å støtte opp vekten av det påfølgende lag. Den tiden som brukes i å vente på at sementen setter seg, er tapt tid under konstruksjonen av brønnen.

Den uønskede bevegelsen av vann fra sprekker og frakturer i formasjonen utenfor selve brønnens borehull kan bli for-hindret ved bruk av hydraulisk sementblanding ifølge foreliggende oppfinnelsen.

Det er nå funnet at disse problemene kan reduseres eller overvinnes ved bruk av en bestemt sementoppslemming. Ifølge foreliggende oppfinnelse blir det således fremskaffet en fremgangsmåte for fastgjøring av en sylinder i det indre av et borehull, hvor nevnte sylinder er plassert i det indre av nevnte borehull for å definere et hulrom mellom yttersiden av sylinderen og veggen i borehullet, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene ved å innføre i hulrommet en mengde av en oppslemming av en hydraulisk sement; å holde mengden av oppslemmingen i hulrommet i en tid som er tilstrekkelig for å la oppslemmingen danne en kappe av stiv sement i hulrommet, for derigjennom å feste sylinderen i det indre av borehullet, kjennetegnet ved at det innføres en oppslemming omfattende en blanding av vann og hydraulisk sement i et vektforhold på 0,5:1 til 5,0:1, hvor partikkelstørrelsen til sementen ikke er større enn 17 pm, og Blaine-finheten til sementen ikke er mindre enn 7000 cm<2>/g, og hvor 90$ av partiklene har en diameter som ikke er større enn 10 pm, 50% av partiklene har en diameter ikke større enn 6 pm og 20$ av partiklene har en diameter som ikke er større enn 3 pm.

Partikkelstørrelsen av hydraulisk sement kan også indirekte bli uttrykt som overflate pr. vektenhet av materialet. Denne verdien kommer som ofte kalles Blaine finhet eller spesifikt overflateareal, kan bli uttrykt i enheten kvadratcentimeter pr. gram (cm^/gram) og er en indikasjon på sementerings-materialets evne til kjemisk interaksjon med andre materi-aler. Reaktivitet er antatt å øke med økning i Blaine finhet. Blaine finheten til den hydrauliske sementen brukt i sementeringsmetodene ifølge foreliggende oppfinnelse er ikke mindre enn 7.000 cm<2>/gram. Verdien bør helst være større enn 10.000, og aller helst større enn 13.000 cm<2>/gram.

Sementmaterialet med en partikkelstørrelse og finhet som over, er beskrevet i forskjellige tidligere US patenter, bl.a. US-PS 4.761.183, Clarke, som innbefatter slagg som der definert og blandinger av dette med portlandsement, og US-PS 4.160.674, Sawyer, som omfatter portlandsement. Det foretrukne materialet for bruk i foreliggende oppfinnelse er portlandsement og kombinasjoner av dette med slagg hvori andelen av portlandsement inkludert i blanding av portland-sement og slagg brukt ved fremgangsmåtene ifølge foreliggende oppfinnelse kan bli så lav som 1056, men er foretrukket med ikke mindre enn 40$, mer foretrukket med ca. 60%, enda mer foretrukket med ca. 8056 og aller helst ikke mindre enn ca. 10056 portlandsement av blandingens vekt.

Materialet må, når det er oppslemmet i vann, vise en tilstrekkelig lav oppslemmingstetthet til å muliggjøre bruk av det i situasjoner som krever en sement med lav tetthet som likevel utvikler tilstrekkelig stor trykkfasthet. Hva dette angår, gjør det store overflatearealet av sementen ifølge foreliggende oppfinnelse, dvs. Blaine finheten, den mer reaktiv enn sementer med lavere Blaine finhet; følgelig kan større mengder vann enn de mengdene som vanligvis brukes i brønnsementeringsoperasjoner, bli brukt for derved å mulig-gjøre tillaging av oppslemming med lav densitet og lav viskositet uten uønsket tap av styrke.

Oppslemminger som kan brukes her, kan således bli utformet ved bruk av vektenheter av vann pr. vektenhet av sementmateriale 1 området fra ca. 0,5 til ca. 5,0, helst fra ca. 1,0 til ca. 1,75 og aller helst fra ca. 1,0 til ca. 1,5 liter vann pr. kg sementmateriale. Vann til sementforhold fra over ca. 1,75 til ca. 5,0 kan bli brukt for meget spesialisert bruk som krever oppslemming med meget lav tetthet og meget lav viskositet. Det er riktignok notert at oppslemminger med slik høy vannandel har en tendens til å vise utskilling av fritt vann og utstrakt sedimentering av faststoff. Til-setningsmldler kan bli brukt for å kontrollere utskillingen av fritt vann og sedimenteringen av faststoff.

Oppslemmingstettheten av den fine, dvs. med lav partikkel-størrelse, sementen ifølge foreliggende oppfinnelse er lavere enn for sementer som har vanlig partikkelstørrelse p.g.a. den høye vannandelen som er nødvendig for å fukte hele overflatearealet til den fine sementen. Trykkfasthetene til oppslemmingene med lavere densitet er derimot tilfredsstillende for primærsementeringsformål, spesielt sett i lys av den større reaktiviteten til den fine sementen. M.h.t. området for vann til sementandeler beskrevet over kan oppslemmingene som kan lages ved bruk av den fine sementen ifølge foreliggende oppfinnelse, være i området fra ca. 1,13 til ca. 1,79, helst fra ca. 1,32 til ca. 1,50 og aller helst i området fra ca. 1,38 til 1,50 kg/liter oppslemming.

En spesiell fordel i tillegg til den lave oppslemmingstettheten som er tilgjengelig, er at den høye vannandelen gir lav hydreringsvarme. Den hydrauliske sementen med den fine partikkelstørrelsen ifølge foreliggende oppfinnelse, er således meget nyttig under utføringen av sementerings operasjoner i tilknytning til strukturer som kan gjennomgå uønsket fysisk nedbrytning i nærvær av varmeproduksjon. Eksempler på slike strukturer omfatter permafrost og gass-hydratsoner.

Enda en spesiell fordel som øker ved bruk av portlandsement med fin partikkelstørrelse ifølge foreliggende oppfinnelse, er den observerte uventede ekspansjonen av sementen under setting. Denne ekspansjonsegenskapen kan hjelpe til å forhindre dannelsen av mikroringrom, når sementen er brukt i primærsementeringsoperasjoner.

Det er antatt at denne ønskede ekspansjonsegenskapen til portlandsementen med fine partikler skyldes dens kjemiske innhold og i særdeleshet den høye konsentrasjonen av krystallinsk trikalsiumaluminat (C3A) og sulfater som er til stede her. Se f. eks. tabell VII. Det er antatt at en portlandsement som har en maksimum partikkelstørrelse på ca. 11 pm, en Blaine finhet som helst er større enn ca. 10.000 cm<2>/g, et krystallinsk C3Å-innhold helst på ca. 3% eller mer og et sulfatinnhold på helst ca. 1% eller mer vil utvise de ekspansive karakteristikker som er ønsket i en oljefelt-sement.

Oppslemminger av vann og sement med fin partikkelstørrelse ifølge foreliggende oppfinnelse er som tidligere nevnt, meget anvendelig for å penetrere, fylle og herde i fine huller, sprekker og rom, slike som kan være antatt å bli funnet i brønnforinger, sementkapper, gruspakker og underjordiske formasjoner i nærheten av et borehull. Som et eksempel er det antatt at slike oppslemminger er nyttige til penetrering av underjordiske formasjoner som har en effektiv permeabilitet så lav som ca. 3.000 til ca. 5.000 millidarcies.

Hva angår de ovennevnte bruksområdene, men uten å være bundet av de følgende hjelpemidler for utforming av oppslemminger, ble det antatt for kommersielle utformingsformål at en par- tikkel av en gitt størrelse i en passende oppslemming som beskrevet her, kan penetrere, fylle og sette seg i en sprekk, hull eller tomrom som har en størrelse på ca. 5 ganger større enn partikkelens størrelse. Således kan sprekker, som nevnt ovenfor, på 0,05 mm (50 pm) bli gjennomtrengt av en oppslemming av partikler som har en partikkelstørrelse på ca. 10 pm, noe som er innen området av sementen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Som tidligere nevnt er herdingshastigheten til den fine sementen ifølge foreliggende oppfinnelse relatert til Blaine finheten, slik at herdingshastigheten øker ettersom Blaine finheten øker. I tillegg er også herdingshastigheten relatert til det spesifikke sementmateriale som blir brukt og temperaturen i omgivelsene hvor herdingsreaksjonen foregår. Portlandsement med fin partikkelstørrelse som heri definert, herder således raskere i omgivelser med lav temperatur i størrelsesorden fra ca. —1°C til ca. 38°C enn det slagg-sementen med fin partikkelstørrelse, også som definert her, gjør. Portlandsement herder også raskere ved høyere temperaturer enn slaggsement.

Følgelig, for å justere for spesielle omgivelser, kan spesifikke oppslemminger av fin sement inkludere blandinger av portlandsement og slagg i samsvar med de konsentrasjoner som tidligere er beskrevet. Generelt sett kan lengre settings-tider bli oppnådd ved økende slagginnhold med ledsagende svekkelse i trykkfasthet og/eller økende tetthet av oppslemmingen eller begge deler.

I tillegg kan de vanlige tilsatsstoffene for brønnsementering bli kombinert med sementmateriale ifølge foreliggende oppfinnelse for å oppnå de vanlige resultatene. F.eks., for å bistå i dispergeringen av de enkelte sementpartiklene i en oppslemming og således hjelpe til å unngå dannelse av større partikler ved agglomerering eller klumping, kan et dispergeringsmiddel bli tilsatt vannoppslemmingen av sementen ifølge foreliggende oppfinnelse i en mengde som er effektiv for å gi tilstrekkelig dispergering. En slik effektiv mengde er antatt å inkludere mengder opptil ca. 1,5 vektdeler dispergeringsmiddel pr. 100 vektdeler sementmateriale. Et slikt dispergeringsmiddel er identifisert med navnet CFR-3 og et annet ved navnet Halad-322 som begge er beskrevet og paten-tert i US-PS 4.557.763, George et al., hvis beskrivelse er tatt inn her som referanse. I lys av et hovedmål for foreliggende oppfinnelse som er å gi en oppslemming av partikler som vil gå inn gjennom meget små åpninger og likevel utvikle tilstrekkelig trykkfasthet, er bruk av et stoff for å hjelpe til å sikre partikkeldispergeringen, ansett å være et viktig aspekt av foreliggende oppfinnelse.

Andre tilsatsmidler som vanligvis brukes i brønnsementering som kan bli brukt her, inkluderer skummingsdemper, til-setningsstoff mot filtreringstap, tapt sirkuleringstilsats-middel, utvidelsestilsatsstoff, herdingsakselerator (vanligvis ikke nødvendig) og herdingsretarderer som kan være spesielt når man støter på omgivelser med høye temperaturer. Portlandsement som har den lille partikkelstørrelsen som kreves i foreliggende oppfinnelse, kan behøve retardasjon av settingstiden ved økede temperaturer. Vanligvis er ligno-sulfonater antatt å være nyttige i å gi tilstrekkelig retardasjon. Andre tilsetningsstoffer kan bli brukt for ytterligere å senke oppsiemmingens tetthet av sementblandingen ifølge foreliggende oppfinnelse. Slike lettvektstilsetnings-stoffer omfatter nitrogen, perlitt, flygeaske, kiselrøyk, mikrokuler og lignende. Det er antatt at en kombinasjon av sement med fin partikkelstørrelse, vann og tilsatsstoffer kan gi en skikket oppslemming som har en tetthet så lav som ca. 1,1 g pr. cm<3>, og som vil gi tilstrekkelig trykkf asthet for operasjoner på oljefelt.

Under omgivelsene for brønnsementen utviser høye temperaturer, dvs. ca. 128°C eller mer, kan det være nødvendig å blande oppslemmingn med et materiale som vil hjelpe til å hindre tap av trykkfasthet av den satte sementen over tid, en tilstand som er kalt trykkfasthetsretrograsjon. I en spesiell utførelse hvor sementen er plassert i et foret hull nær en geotermisk formasjon eller en formasjon hvor damp skal føres inn, kan den hl i utsatt for temperaturer opp til ca. 315°C. Slike ekstremt høye temperaturer kan gi tap av trykkfasthet av satt sement, men ved bruk av fin partikkel-størrelse, helst portlandsement ifølge foreliggende oppfinnelse i kombinasjon med silikamel, en krystallinsk form av silisiumdioksyd (S102), kan trykkfasthetsretrograsjon bli unngått eller i det minste redusert i størrelse. Dette materiale blir tilsatt oppslemmingen i en mengde stor nok for å reagere med den hydrauliske sementen for å forhindre utvik-ling av trykkfasthetsretrogresjon. Det er antatt at en slik tilstrekkelig mengde er i størrelsesorden fra ca. 0,15 til ca. 1,0 og helst ca. 0,35 kilo silikamel pr. kilo hydraulisk sement.

Enda en fordel ved foreliggende oppfinnelse i tillegg til oppslemminger med lav vekt, lav viskositet, god trykkfasthet og liten partikkelstørrelse er de tiksotropiske egenskapene oppslemmingen viser. Følgelig, med en oppslemming som helst kun består av portlandsement med liten partikkelstørrelse brukt ved primærsementeringsoperasjoner, hjelper de tiksotropiske egenskapene til å forhindre uønsket migrasjon av fluider, spesielt uønsket migrasjon av gass, under den tiden hvor sementen er i en plastisk uherdet tilstand.

De følgende tabellene gir informasjon og data angående de kjemiske, fysikalske og ytelsesegenskapene til fire hydrauliske sementer. Tre av sementene er portlandsementer, og den fjerde er en slaggsement. En av sementene, identifisert som API klasse A, er kun grunnet partikkelstørrelsen ikke innen området Ifølge foreliggende oppfinnelse. De øvrige tre sementene er innen området for foreliggende oppfinnelse. Tabell I og II gir fysikalske data inkludert spesifikk overflate, spesifikk vekt, blanding og partikkelstørrelses-analyser.

Tabell II og IV angir ytelsesdata inkludert trykkfasthet utviklet av de fremstilte oppslemmingene og penetreringene av de fremsilte oppslemmingene.

Tabell V, VI, VII og VIII gir kjemisk sammensetning som bestemt ved flere forskjellige analyseteknikker.

Tabell IX gir en kjemisk analyse av portland type III-sement som beskrevet i US-PS 4.160.674, Sawyer.

Med referanse til tabellene I, II, III, IV, V, VI, VII og VIII over er det presentert I bekvemmelig tabellform en sammenligning av forskjellige egenskaper i de fire sement-materialene som alle viser hydraulisk aktivitet. "Hydraulisk aktivitet" og "reaktivitet" blir her brukt i betydningen den kjemiske naturen av et materiale som setter seg og herder etter at det er blandet med vann, uten kontakt med atmosfæren (dvs. evnen til å herde under vann) forårsaket av interak-sjonen av forbindelsene i materialet heller enn fordampning av vann. Uttrykket "hydraulisk sement" blir her brukt som all uorganisk sementmateriale av kjent type som består av forbindelser av kalsium, aluminium, silisium, oksygen og/eller svovel som viser "hydraulisk aktivitet", dvs. som setter seg som et faststoff og herder i nærvær av vann. Sementer av den typen omfatter vanlige portlandsementer, hurtigsettende og ekstra hurtigsettende, sulfatresistente sementer, modifiserte sementer, aluminasementer, høy aluminatsementer, kalsiumaluminatsementer, og sementer som inneholder sekundære komponenter slik som flygeaske, pozzolan og dets like. Se f.eks. Roca, et al., US-PS 4.681.634. Det eksisterer andre uorganiske sementmaterialer enn de som er eksemplifisert i tabell I-VIII som viser hydraulisk aktivitet, men foreliggende oppfinnelse er foretrukket begrenset til typene inkludert i tabell I til VIII.

Portlandsement som et av materialene som er listet i

tabellene er laget ved sintring (termisk behandling) av en malt blanding av råmaterialer hvorav en vanligvis hovedsakelig er sammensatt av kalsiumkarbonat (som kalkstein) og en annen som vanligvis består hovedsakelig av aluminimium-silikater (som leire eller skifer) for å oppnå en blanding av kalk, aluminiumoksyd, silisiumdioksyd og jernoksyd. Under sintringsprosessen skjer kjemiske reaksjoner som gir noduler, kalt klinkers, som hovedsakelig er sammensatt av blandede kalsiumsilikater (C2S og C3S), kalsiumaluminater (C3A) og kalsiumaluminoferritter (C4AF) som alle bidrar til de hydrauliske aktivitene i portlandsement. Se f.eks. Braunauer, US-

PS 3.689.294; Buchet et al., US-PS 4.054.460; og Gartner, US-PS 4.619.702. En kjemisk analyse av portlandsement-klinker er gitt av Skvåra, US-PS 4.551.176 med følgende resultat:

Etter sintringen blir klinkeren malt sammen med tilsatsstoffer, som omfatter f.eks. en mengde kalsiumsulfatdihydrat (gips) for å kontrollere settingstiden, til et spesifikt overf lateareal, av og til kalt Blaine finhet, på så mye som 10.000 cm<2>pr. gram eller mer, men vanligvis er det tilstrekkelig med maling til å gi et spesifikt overflateareal i området fra 2.500 til 5.000 cm<2>pr. g hvor 3.000 til 4.500 cm<2>pr. gram er det vanlige Blain finhetsområde for portland-sement. Se f.eks. Gartner, US-PS 4.619.702; Miyoshi et al., US-PS 4.443.260; Buchet et al., US-PS 4.054.460; og Braunauer, US-PS 3.689.294.

Portlandsementer er klassifisert av American Society of Testing Materials (ASTM) i fem hovedtyper identifisert med romertallene I, II, II, IV og V og ved American Petroleum Institute inn i minst 9 kategorier identifisert med boksta-vene A, B, C, D, E, F, G, H og J. Klassifikasjonen er basert på kjemisk sammensetning og fysikalske egenskaper. Sawyer beskriver spesifikt i US-PS 4.160.674 en type III portland-sement som viser en høy tidlig trykkfasthet hvori: nesten alle partiklene i sementen er på en størrelse på 20 pm eller mindre; Blaine finheten er ca. 8.990 cm<2>pr. gram; og spesifikk vekt er 3,0. Sawyer gir en analyse av type III materialet, som er referert som det "fine produktet". Analysen er vist i tabell IX under.

Galer et al., angir i US-PS 4.350.533 forkortelser for kjemiske formler for sementforbindelser ifølge vanlig praksis i sementindustrien, som følger:

C representerer kalsiumoksyd (CaO)

A representerer aluminiumoksyd (AI2O3)

F representerer jernoksyd (Fe203)

M representerer magnesiumoksyd (MgO)

S representerer silisiumdioksyd (S102)

K representerer kaliumoksyd (K2O)

N representerer natriumoksyd (Na20)

H representerer vann (H2O)

S representerer svoveltrioksyd (SO3)

C representerer karbondioksyd (CO2)

Basert på forkortelsene over er følgelig den kjemiske sammensetningen av type III portlandsementen som er beskrevet av Sawyer (tabell IX over):

Tabell I-VIII omfatter også et hydraulisk sementmateriale identifisert som "slagg/portland" som er en blanding av portlandsement og slagg.

"Slagg", som brukt her, betyr et granulært biprodukt fra masovn dannet under produksjonen av støpejern og består av et hvitt spekter oksyderte urenheter funnet i jernmalm.

Under drift av en masovn for å fjerne jern fra jernmalm blir et smeltet avfallsprodukt dannet. For å hindre at dette smeltede produktet krystalliserer og derved mister sin krys-talliseringsenergi, er en superavkjølt væske eller ikke-krystallinsk glassaktig materiale blitt dannet og derved holde igjen krystalliseringsenergien. Dette ikke-krystallinske, glassaktige materialet som også ved røntgen-diffraksjonsanalyse er blitt beskrevet som et glassaktig materiale uten krystallinsk innhold, sies å være i stand til å vise hydraulisk aktivitet etter å ha blitt redusert i stør-relse ved maling fra en partikkelstørrelse på fra 1 til 5 mm til fin partikkelstørrelse i området fra ca. 1 til rundt 100 pm. Mange kommentatorer, inklusive Clarke i US-PS 4.761.183 og Forss i US-PS 4.306.912, fastslår at glass-innholdet i materialet må være høyt og helst over ca. 9556 for å vise denne latente hydrauliske aktivitet.

Krystallisering av det smeltede avfallsproduktet fra masovn kan hl i unngått og den superavkjølte væsken eller glasset kan bli dannet ved rask avkjøling av det smeltede avfallsproduktet. Denne raske avkjølingen kan bli utført ved å sprøyte vann på det smeltede avfallsproduktet, en operasjon som forårsaker rask størkning og dannelse av en vannoppslem-ming av små, glassaktige og sandaktige partikler. Oppslemmingen blir så termisk tørket for å fjerne all fuktigheten for derved å gi en tørr blanding av grove partikler. Denne tørre blandingen av partikler som har en partikkelstørrelse i området fra 1 til 5 mm, blir så malt for å redusere par-tikkelstørrelsen til verdier i størrelsesorden fra ca. 1 til ca. 100 pm, og helst mindre enn ca. 325 mesh (45 pm), for å gi de granulerte, masovn-biprodukt som heri er definert som "slagg". Se f.eks. Miyoshi et al. US-PS 4.443.260; Allemand et al., US-PS 3.809.665; Buchet et al. US-PS 4.054.460; Gee et al. US-PS 4.242.142; Clarke US-PS 4,761.183; og Forss US-PS 4.306.912.

Clarke beskriver i US-PS 4.761.183 og Miyoshi et al. beskriver i US-PS 4.306.910 den følgende analysen, som de hevder er representativ for det vanlige kjemiske innholdet av slagg. Clarke angir videre at tettheten av slagget er anslått å være 2,92 gram pr. cm<3>.

En annen analyse av slagg er gitt ev Yamaguchi et al. i US-PS 3,904.568 med følgende resultat:

Miyoshi et al. fastslår i US-PS 4.306.910, at den hydrauliske aktiviteten i slagg blir lav hvis partikkelstørrelsen på slagget er i størrelsesorden fra 1 til 5 mm og følgelig fore-slår at partikkelstørrelsen i slagget bør reduseres ved maling til en verdi på ca. 5 pm eller mindre, og fastslår videre at selve slagget selv etter maling har ingen eller veldig lav hydraulisk aktivitet og slik krever aktivering eller stimulering slik som ved tilsetning av lesket kalk

(CaO^ItøO). Andre additiver for stimulering eller aktivering av den hydrauliske aktiviteten av slagg omfatter natrium-hydroksyd, natriumsulfat, natriumkarbonat, natriumsilikat, kaliumsulfat og portlandsement. Se f.ks. Clarke US-PS 4.761.183 og Clarke US-PS 4.897.119.

Ifølge Forss i US-PS 4.306.912 kan maling av slagg til en høy spesifikk overflate, dvs. i området fra ca. 4.000 til ca. 8.000 cm<2>pr. gram, kan øke den hydrauliske aktiviteten og herdingshastigheten til materialet. Forss fastslår også at det er kjent at maling av sementklinker forbi en bestemt grense Ikke er fordelaktig fordi tillegget i finhet ikke for-bedrer herdings- og styrkeegenskapene. På den annen side fastslår Birchall et al. i US-PS 4.353.747 at styrken til portlandsement kan bli bedret ved å redusere den veide gjennomsiktige partikkelstørrelse til portlandsement til en verdi på mindre enn 20 pm.

De forskjellige metodene som normalt assosiert gjennom føring av sementeringsoperasjoner fra brønner i underjordiske hydro-karbonproduserende formasjoner er velkjent. Disse basis-teknikkene med nødvendige endringer, kan bli nyttet for å plassere sementen med fin partikkelstørrelse ifølge foreliggende oppfinnelse I stilling til å løse de forskjellige problemer denne adresserer.

Den foretrukne fremgangsmåten for primærsementering av foringer på oljefelt ved hjelp av ultrafine sementoppslemmin-ger omfatter lederrør, overflateforing, mellomliggende foring, produksjonsforing, boreforing, skorpeforing og tilknytningsforing, er som følger: 1. Pump oppslemmingen eller en foregående eller følgende væske ned gjennom foringen (produksjonsrør eller borerør) og støtt opp det ringformede rommet mellom foringen og det borede hullet. 2. (valgfri). Rens foringen for borevæske ved hjelp av en bunnskrapende plugg før alle fluider. 3. (valgfri). Pump ned en forspylende kjemisk vask eller "avstandsholder" for å tjene som en fjerningsreagens for borevæske og som en forenlig avstandsholder mellom bore-væsken og sementoppslemmingen.

4. Pump inn sementoppslemmingen.

5. (valgfri). Følg etter sementoppslemmingen med en konvensjonell sementoppslemming. 6. Følg etter sementoppslemmingen med en "topp"-skrapeplugg. 7. Pump en vanlig brukt fortrengningsvæske (vann, borevæske eller lignende) for å tvinge sementoppslemmingen ned gjennom foringen og opp gjennom ringrommet. Pump inn nok væske for å fylle den ønskede del av foringsvolumet. Topp-pluggen skal lande på en ledeflate eller flottørkrave, for å stenge av strømmen av fluid til ringrommet. 8. Øk trykket for å sikre at topp-pluggen har landet. 9. Slipp trykket ut av foringen for å teste om flåten holder slik at sementen holdes på plass i ringrommet. 10. Avslutt alle operasjoner i borehullet i en tid tilstrekkelig til at sementen setter seg (WOC).

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fastgjøring av en sylinder i det indre av et borehull, hvor nevnte sylinder er plassert i det indre av nevnte borehull for å definere et hulrom mellom yttersiden av sylinderen og veggen i borehullet, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene ved å innføre i hulrommet en mengde av en oppslemming av en hydraulisk sement; å holde mengden av oppslemmingen i hulrommet i en tid som er tilstrekkelig for å la oppslemmingen danne en kappe av stiv sement i hulrommet, for derigjennom å feste sylinderen i det indre av borehullet,karakterisert vedat det innføres en oppslemming omfattende en blanding av vann og hydraulisk sement i et vektforhold på 0,5:1 til 5,0:1, hvor partikkelstørrelsen til sementen ikke er større enn 17 pm, og Blaine-finheten til sementen ikke er mindre enn 7000 cm<2>/g, og hvor 9056 av partiklene har en diameter som ikke er større enn 10 pm, 5056 av partiklene har en diameter ikke større enn 6 pm og 2056 av partiklene har en diameter som ikke er større enn 3 pm.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at den hydrauliske sementen er en blanding av slagg og Portland-sement, nevnte brønnhull er et brønnhull som penetrerer en underjordisk formasjon, sylinderen er en brønnforing opphengt i brønnhullet og mellomrommet er det ringformede rommet mellom sylinderen og borehullet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat vektforholdet av vann til sement er fra 1,0:1 til 1,75:1.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat borehullet er et brønnhull som penetrerer en underjordisk formasjon med en temperatur på over 110'C (230°F), og nevnte oppslemming ytterligere inneholder en effektiv mengde silikamel for å forhindre utviklingen av trykkfasthetsretrogresjon i den satte sement.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisertved at mengden silikamel er fra 0,15 til 1,0 vekt-deler silikamel pr. vektdel sement.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisertved at temperaturen i den underjordiske formasjonen er opp til 316°C (600°F).

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat sementen er Portland-sement.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisertved at den maksimale partikkelstørrelsen til Portland-sementen er 11 pm, Blaine-finheten er 10.000 cm<2>/g, 90% av partiklene har en diameter som ikke er større enn 7 pm, 50% av partiklene har en diameter som ikke er større enn 4 pm og 20% av partiklene har en diameter som ikke er større enn 2 pm.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisertved at det krystallinske C3Å-innholdet i Portland-sementen er minst 3,0 vekt-# av sementen, og at sulfatinn-holdet av Portland-sementen er minst 1,0 vekt-# av sementen.