NO306338B1 - Sementeringsmateriale for anvendelse i saltformasjoner, samt anvendelse av et polyetyleniminfosfonat-derivat som dispergeringsmiddel i sementeringsmaterialer - Google Patents

Sementeringsmateriale for anvendelse i saltformasjoner, samt anvendelse av et polyetyleniminfosfonat-derivat som dispergeringsmiddel i sementeringsmaterialer Download PDF

Info

Publication number
NO306338B1
NO306338B1 NO910829A NO910829A NO306338B1 NO 306338 B1 NO306338 B1 NO 306338B1 NO 910829 A NO910829 A NO 910829A NO 910829 A NO910829 A NO 910829A NO 306338 B1 NO306338 B1 NO 306338B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
dispersant
cementing
cement
mixtures
hydraulic cement
Prior art date
Application number
NO910829A
Other languages
English (en)
Other versions
NO910829L (no
NO910829D0 (no
Inventor
Stefano C Crema
Clare H Kucera
Charalampos Gousetis
Knut Oppenlonder
Original Assignee
Baker Hughes Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baker Hughes Ltd filed Critical Baker Hughes Ltd
Publication of NO910829D0 publication Critical patent/NO910829D0/no
Publication of NO910829L publication Critical patent/NO910829L/no
Publication of NO306338B1 publication Critical patent/NO306338B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/003Phosphorus-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0004Compounds chosen for the nature of their cations
    • C04B2103/0005Organic ammonium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/40Surface-active agents, dispersants
    • C04B2103/408Dispersants

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et sementeringsmateriale for anvendelse i saltformasjoner for sementering av olje-, gass- og vannbrønner, og det særegne ved sementerings-materialet i henhold til oppfinnelsene er at det omfatter
(a) vann,
(b) hydraulisk sement, og
(c) et dispergeringsmiddel bestående av et polyetylen- iminf osf onat -derivat valgt fra gruppen bestående av
hvor x er et tall på 10 eller mer,
eller
hvor x er 10 eller mer
og blandinger derav, hvor dispergeringsmidlet er til stede i en mengde på 0,05 til 1,0 vekt% av den hydrauliske sement.
Oppfinnelsen vedrører også en anvendelse av et poly-etyleniminf osf onat -derivat valgt fra gruppen bestående av
hvor x er et tall på 10 eller mer
eller
hvor x er 10 eller mer
og blandinger derav,
i små mengder som dispergeringsmiddel i sementerings-materialer som inneholder vann og hydraulisk sement, idet dispergeringsmidlet anvendes i en mengde på 0,05 til 1,0 vekt% av den hydrauliske sement.
Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.
Innføring av polyetyleniminfosfonat-derivater som dispergeringsmiddel-tilsetninger i saltholdige sementoppslemninger som anvendes ved sementering av olje- og gass-brønner, muliggjør pumping av oppsiemningene i turbulent strømning, en tilstand som hjelper til å fjerne rest-boreslam og derfor forbedrer sementeringsbindingen til den produserende formasjon.
Innføring av polyetyleniminfosfonat-derivater ifølge foreliggende oppfinnelse i sementoppslemminger vil i høy grad forbedre sementens strømningsegenskaper ved sementeringsoperasjoner i olje- og gassbrønner, og muliggjøre pumping av oppslemningene i turbulent strømning, og derved bevirke en mer effektiv binding mellom foringene i olje- eller gass-brønnene og bergartsformasjonene.
Sementering av oljebrønner og andre undergrunns-sementeringsoperasjoner krever ofte anbringelse av en opp-slemming av sement, vann og andre tilsetninger i porøse omgivelser såsom porøse jord- eller bergartsstrata. F.eks. blir sementmaterialer rutinemessig anvendt i olje- og gass-industrien for å sementere det ringformede rom i borehullet mellom den omgivende formasjon og røret eller foringen. Typisk blir sementoppslemningen pumpet nedover på innsiden av foringen og opp igjen på utsiden av foringen gjennom det ringformede rom. Oppslemningen får avbinde eller herde i det ringformede rom, og danner derved en stiv søyle som ideelt danner en binding med jord- eller bergartsformasjonene samt med metallrøret eller foringen. For å oppnå en tilfreds-stillende primær sementeringsjobb er det essensielt å oppnå en fast binding for å forhindre vertikal kommunikasjon av fluider eller gass langsmed eller inne i søylen, som kunne forurense den produserende sone eller tillate tap av reserver.
De primære funksjoner for sementeringsprosessen er å begrense fluidbevegelse mellom geologiske formasjoner, og å binde fast og understøtte forings- eller metallrøret. Dessuten vil sementen hjelpe til med å beskytte foringen mot korrosjon, forhindre "utblåsninger" ved raskt å forsegle formasjonene, beskytte foringen mot sjokkbelastning ved boring av dypere brønner og forsegle mot tapt sirkulasjon eller tyvsoner.
Dispergeringsmidler blir anvendt for å forbedre strøm-ningsegenskapene for sementoppslemninger som anvendes ved fullføring av olje- og gassbrønner. De forbedrede strøm-ningsegenskapene gjør det mulig å pumpe oppslemningene i turbulent strømning, en tilstand som hjelper til å fjerne rest-boreslam og derfor vil forbedre sementbindingen til den produserende formasjon. Dessuten vil fortynningsvirkningen av dispergeringsmidlet gjøre det mulig å blande tunge opp-slemninger med over 2,4 kg/l, som ellers ville være for viskøse til å blandes i eksisterende feltutstyr.
'Det mest vanlig anvendte dispergeringsmiddel er vanligvis natriumsalter av sulfonerte naftalen/formaldehyd-kondensater. Representative blant disse er LOMAR<®>D, frem-stilt av Diamond Shamrock Company. Det har vært et lenge eksisterende problem i teknologien å komme frem til et egnet dispergeringsmiddel for sementsystemer som inneholder et høyt nivå av salt, som f.eks. NaCl. Saltene hjelper til å binde sementen til saltholdige geologiske strukturer. På grunn av den høye ionestyrke av de saltholdige sementoppslemningene har dispergeringsmidler som f.eks. LOMAR<®>D vært utilfreds-stillende i slike sementoppslemninger.
Det er formålet for denne oppfinnelse å overvinne disse ulemper.
De saltholdige sementblandingene er som nevnt nyttige ved sementeringsoperasjoner i olje- og gassbrønner, og om-fattes av vann, saltholdig hydraulisk sement, om ønsket fluidtapsadditiver, og et dispergeringsmiddel basert på polyetyleniminfosfonater.
Derivater av polyetyleniminfosfonat som anvendes ved den foreliggende oppfinnelse har som tidligere nevnt den generelle struktur
og blandinger derav.
Derivater av polyetyleniminfosfonat er beskrevet for anvendelse i sementblandinger for olje, gass og vann som dispergeringsmidler og som er like effektive som konvensjonelle sulfonerte dispergeringsmidler, såsom LOMAR<®>D, og som klart er mer effektive som dispergeringsmidler i sementblandinger som har høye saltkonsentrasjoner. NaCl inhiberer virkningen av konvensjonelle dispergeringsmidler som f.eks.
LOMAR<®>D.
Derivatene av polyetyleniminfosfonat anvendt ved den foreliggende oppfinnelse blir laget ved kondensasjon av polyetylenimin med et fosfonat på den måte som er velkjent for fagmannen på området.
Dispergeringsmidlene kan settes til sementblandingen i tørr, løsnings- eller emulsjonsform i en mengde på fra 0,05 til 1,0 vekt% av sementen (BWOC).
Resultatet av tilsetningen til oppslemningen av additiver ifølge foreliggende oppfinnelse er forbedret pumpbarhet for sementen, som generelt forbedrer fjerningen av bore-fluidet og reduserer muligheten for tapt sirkulasjon, ved sementering av et borehull som trenger gjennom en permeabel j ordformasj on.
Sementkomponenten i sementblandingen ifølge foreliggende oppfinnelse kan være en hvilken som helst av API-klassene av sement eller sementblandinger, som er definert i the American Petroleum Institute Bulletin med tittelen "API Specification for Material and Testing for Well Cements", 3. utg. 1. juli 1986 ("API Spee. 10"), og inkorporert heri som referanse. Disse omfatter sementer definert som klasse A til og med H i API Spee. 10.
Sementblandingene kan også omfatte minst ett uorganisk salt. Egnede salter omfatter uorganiske enverdige og fler-verdige metallsalter, såsom magnesiumklorid, ammoniumklorid, natrium- og kaliumklorid og kalsiumklorid.
Andre additiver som passende kan settes til semen-teringsmaterialet som kan anvendes ved sementering av foringer i brønnborehullet, kan også settes til semen-teringsmaterialet ifølge denne oppfinnelse i den mengde som vanligvis blir anvendt av fagmannen på området. Disse additiver kan omfatte f.eks. (1) tungvekts-additiver såsom hematitt, ilmenitt, silisiumdioksydmel og sand; (2) sement-retardere såsom ligniner og lignosulfonater; og (3) additiver for kontroll av tapt sirkulasjon, såsom valnøttskall og cellofanflak.
Følgende eksempler er gitt for å illustrere forskjellige trekk ifølge oppfinnelsen.
I følgende eksempler ble alle sementoppslemningene frem-stilt ifølge API Spee. 10, 3. utg., 1. juli 1986.
Tabell I er en forklaring av de symboler og forkortelser som anvendes i tabellene inneholdende data fra eksemplene. Symbolene og forkortelsene som anvendes der, er standard i teknologien og er velkjent for fagmannen på området.
I tabell II bestemmes reologien for sementoppslemninger inneholdende 18 vekt% NaCl i vann ved beregning av deres plastiske viskositet (PV) og flytegrensen (YP). Effektiviteten for et dispergeringsmiddel under anvendelsesbetingel-sene kan bestemmes ved å undersøke dets virkning på disse to parametere. Et dispergeringsmiddel som er ineffektivt i saltsementer vil føre til en økning av PV og YP og en reduk-sjon av oppslemningens pumpbarhet. I det mest ekstreme tilfelle vil resultatet bli en fullstendig geldannelse som vil umuliggjøre anbringelsen av oppslemmingen.
Som det sees i eksemplene vil dispergeringsmidler basert på kondensater av naftalensulfonat og formaldehyd som LOMAR<®>D forårsake fullstendig geldannelse av sementoppslemninger som inneholder 18% NaCl BWOW. På den annen side har oppslem-ninger som inneholder lavmolekylære polyiminfosfonat-dispergeringsmidler, en lav PV og YP, som tillater grei plassering i formasjonen. En økning i molekylvekten for polymingruppen reduserer effektiviteten av dispergeringsmidlet hovedsakelig ved å øke YP for oppslemmingene. I alle tilfeller er imidlertid de nye dispergeringsmidler som kreves ifølge oppfinnelsen, mer effektive enn de testede poly-naftalensulfonat-kondensater.

Claims (4)

1. Sementeringsmateriale for anvendelse i saltformasjoner for sementering av olje-, gass- og vannbrønner,karakterisert vedat det omfatter (a) vann, (b) hydraulisk sement, og (c) et dispergeringsmiddel bestående av et polyetylen-iminf osf onat-derivat valgt fra gruppen bestående av
hvor x er et tall på 10 eller mer, eller
hvor x er 10 eller mer og blandinger derav, hvor dispergeringsmidlet er til stede i en mengde på 0,05 til 1,0 vekt% av den hydrauliske sement.
2. Materiale ifølge krav 1, karakterisert vedat det også omfatter additiver mot fluidtap.
3. Materiale ifølge krav 1, karakterisert vedat det ytterligere omfatter et dispergeringsmiddel valgt fra gruppen bestående av lignosulfonater, natrium- eller kaliumsalter av et sulfonert naftalen/formaldehyd-kondensat, natriumsalter av keton-sulfonat/formaldehyd-kondensat og blandinger derav.
4. Anvendelse av et polyetyleniminfosfonat-derivat valgt fra gruppen bestående av
hvor x er et tall på 10 eller mer eller
hvor x er 10 eller mer og blandinger derav, i små mengder som dispergeringsmiddel i sementerings-materialer som inneholder vann og hydraulisk sement, idet dispergeringsmidlet anvendes i en mengde på 0,05 til 1,0 vekt% av den hydrauliske sement.
NO910829A 1990-03-02 1991-03-01 Sementeringsmateriale for anvendelse i saltformasjoner, samt anvendelse av et polyetyleniminfosfonat-derivat som dispergeringsmiddel i sementeringsmaterialer NO306338B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US48746990A 1990-03-02 1990-03-02

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO910829D0 NO910829D0 (no) 1991-03-01
NO910829L NO910829L (no) 1991-09-03
NO306338B1 true NO306338B1 (no) 1999-10-25

Family

ID=23935846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO910829A NO306338B1 (no) 1990-03-02 1991-03-01 Sementeringsmateriale for anvendelse i saltformasjoner, samt anvendelse av et polyetyleniminfosfonat-derivat som dispergeringsmiddel i sementeringsmaterialer

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0444542B1 (no)
DE (1) DE69100517T2 (no)
NO (1) NO306338B1 (no)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19508936A1 (de) * 1995-03-13 1996-09-19 Basf Ag Komplexbildner für Papierindustrie
DE102008010795A1 (de) 2008-02-23 2009-08-27 Basf Construction Polymers Gmbh Additiv zum Zementieren von Bohrlöchern
CN105612134A (zh) 2013-10-02 2016-05-25 巴斯夫欧洲公司 聚(氧化烯)氧基-和/或聚(氧化烯)氨基烷基三烷氧基硅烷作为分散剂的用途
CN105713151A (zh) * 2015-12-31 2016-06-29 江苏苏博特新材料股份有限公司 具有亚磷酸基团的混凝土超塑化剂的制备方法和应用
AU2017436918B2 (en) * 2017-10-27 2023-03-30 Halliburton Energy Services, Inc. Functionalized polyalkyleneimine cement retarder
CN108276575B (zh) * 2017-12-29 2020-11-03 广东红墙新材料股份有限公司 一种耐泥保坍型减水剂及其制备方法
CN108299640B (zh) * 2017-12-29 2020-11-10 上海建工建材科技集团股份有限公司 一种耐泥保坍型减水剂在建筑固废再生骨料混凝土中的应用
CN108285295B (zh) * 2017-12-29 2020-12-08 广东红墙新材料股份有限公司 一种耐泥保坍型减水剂在机制砂混凝土预制构件中的用途
CN114008159A (zh) * 2019-06-27 2022-02-01 百美贴有限公司 粘合剂组合物及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4466836A (en) * 1983-04-28 1984-08-21 The Dow Chemical Company Set retarding compounds for use in cement slurries
FR2556737B1 (fr) * 1983-12-19 1987-06-12 Schlumberger Cie Dowell Procede et composition de cimentation de puits traversant des couches de formation salines
GB2157279A (en) * 1984-04-12 1985-10-23 Dow Chemical Co Well treating composition

Also Published As

Publication number Publication date
DE69100517T2 (de) 1994-03-31
DE69100517D1 (de) 1993-11-25
EP0444542A1 (en) 1991-09-04
NO910829L (no) 1991-09-03
EP0444542B1 (en) 1993-10-20
NO910829D0 (no) 1991-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2954265C (en) Naphthol-based epoxy resin additives for use in well cementing
US10287474B2 (en) Rare earth-containing compounds to enhance performance of downhole treatment compositions
AU2015375553B2 (en) Additive for improving homogeneity of epoxy resin and cement composites
CA2960845C (en) Acid-soluble cement composition
WO2016014022A1 (en) Encapsulated fluid-loss additives for cement compositions
AU2016422870B2 (en) Well cementing with water-based liquid anti-shrinkage additives
US20200255334A1 (en) Industrial fluids with dilution resistance and tunable viscosity, and methods of making and using industrial fluids
NO306338B1 (no) Sementeringsmateriale for anvendelse i saltformasjoner, samt anvendelse av et polyetyleniminfosfonat-derivat som dispergeringsmiddel i sementeringsmaterialer
US20200299563A1 (en) Methods of cementing a wellbore
US11332654B2 (en) Well bore spacer and efficiency fluids comprising geopolymers
US11028311B2 (en) Methods of cementing a wellbore
NO321189B1 (no) Bronnsementsammensetning og fremgangsmate for sementering i en underjordisk bronn
US11945993B2 (en) In-situ aerogel type hydraulic cement composition for subterranean applications
Fincher et al. A New Cementing Material for Deep Hot Holes

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees

Free format text: LAPSED IN SEPTEMBER 2002