NO313061B1 - Fremgangsmåte ved brönnbehandling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter for å behandle underjordiske formasjoner ved å anvende konsol iderbare epoksyharpiks-belagte partikkelformede materialer.

Konsoliderbare epoksyharpiks-belagte partikkelformede materialer har blitt anvendt til nå i forskjellige brønnbe-handlingsoperasjoner. Konsoliderbare epoksyharpiks-belagt sand har f.eks. blitt anvendt i forbindelse med gruspakking, for utvikling av kontrollerte permeabilitetssyntetiske formasjoner i underjordiske soner, og som proppematerialer ved formasjonsfraktureringsoperasjoner. På grunn av deres ønskede permeabilitet og trykkfasthetskarakteristikker er konsoliderbare epoksyharpiks-belagte partikkelformede materialer særlig velegnet for å behandle halv-konsoliderte og ukonsoliderte formasjoner som inneholder løs eller ustabil sand.

Slik det blir brukt her refererer begrepet "konsoliderbar epoksyharpiks-belagt partikkelformet materiale" til et partikkelformet materiale som er belagt med en uherdet eller bare delvis herdet epoksyharpikssammensetning. Det konsoliderbare epoksyharpiks-belagte partikkelformede materialet vil typisk bli injisert i en underjordisk sone ved å anvende prosedyrer der epoksyharpiksen ikke herder vesentlig inntil etter at det partikkelformede materialet har blitt avlevert til en ønsket lokalitet i formasjonen. Det konsoliderbare epoksyharpiks-belagte partikkelformede materialet vil typisk herde i formasjonen for å danne en hard, konsolidert, permeabel masse.

Brønnbehandlingsmetoder som utnytter konsoliderbar epoksyharpiks-belagte partikkelformede materialer er beskrevet f.eks. i US-patent nr. 5.128.390. Hele beskrivelsen i US-patent nr. 1.28.390 er innbefattet her med referanse.

US-patent nr. 5.128.390 beskriver en fremgangsmåte for kontinuerlig dannelse og transportering av konsoliderbare harpiks-belagte partikkelformede materialer. I fremgangsmåten i US-patent nr. 5.128.390 blir en strøm av gelholdig vandig bærervæske kontinuerlig blandet med et partikkelformet materiale (f.eks. sand), en herdbar epoksyharpikssammensetning, og et overflateaktivt middel. Den resulterende kontinuerlige sammensetningen blir avlevert til og/eller injisert inn i en ønsket underjordisk sone. Når den kontinuerlige blandingen strømmer ned i brønnrøret mot den underjordiske sonen blir sammensetningsingrediensene grundig blandet slik at det gel-suspenderte partikkelformede materialet blir belagt med den herdbare epoksyharpikssammensetningen. Etter at den er anbrakt i den underjordiske sonen, får epoksyharpikssammensetningen anledning til å herde hvorved harpiks-belagt partikkelformig materiale danner en hard, permeabel, konsolidert masse.

Den herdbare epoksyharpikssammensetningen som ble anvendt i fremgangsmåten i US-patent nr. 5.128.390 består generelt av: en polyepoksidharpiks båret i et oppløsningssystem; et herdingsmiddel; et koplingsmiddel; og en herdingshastig-hetskontrollør. Herdingsmidlet som ble anvendt i fremgangsmåten i US-patent nr. 5.128.390 er enten (a) et amin, et polyamin, et amid og/eller et polyamid oppløst i et velegnet oppløsningsmiddel eller (b) en flytende eutektisk blanding av aminer fortynnet med metylalkohol.

Brønnbehandl.ingsmetodene av den type som er beskrevet i US-patent nr. 5.128.390 er uheldigvis ikke velegnet for anvendelse i høytemperaturunderjoriske formasjoner. Konsoliderte epoksy/herdesammensetninger av typen som ble anvendt i fremgangsmåtene i US-patent nr. 5.128.390 kan typisk ikke motstå temperaturer som vesentlig overskrider ca. 93,3°C. Slike temperaturforhold møter man vanligvis i underjordiske formasjoner.

Det eksisterer således for tiden et behov for et konsolider-bart harpiks-belagt partikkelformet materiale og fremgangsmåter som kan bli anvendt for å behandle høytemperaturunder-jordiske soner og formasjoner (dvs. soner og formasjoner som har temperaturer som er over ca. 93,3°C).

Diaminodifenylsulfon (DDS) har til nå blitt anvendt som en herder i visse epoksysammensetninger. DDS skaffer generelt tilveie høy temperaturresistens og høye kjemiske resistens-egenskaper. Ved omgivelsesbetingelser er DDS typisk et faststoffmateriale som ikke vesentlig vil oppløses i de fleste oppløsningsmidler og/eller fortynningsmidler som ble anvendt i epoksyharpikssystemer. Når man således blander DDS med en epoksyharpiks, må de blandede komponentene typisk bli oppvarmet tilstrekkelig for å muliggjøre at DDS blir oppløst i epoksyharpikssystemet.

I lys av vanskelighetene som man møter når man blander DDS med epoksyharpikser, har anvendelse av DDS som en epoksyhar-piksherder i brønnbehandlingsoperasjoner til nå ikke vært et gjennomførbart alternativ. Oppvarming og blandingsoperasjoner som er nødvendig for oppløsning av DDS i epoksyharpikssystemet kan ikke bli gjennomført økonomisk og hensiktsmessig på brønnstedet. I tillegg er det generelt ikke mulig å gjennomføre blandingsoperasjonen på et annet sted og deretter avlevere DDS/epoksyharpiksblandingen til brønnstedet siden: (a) den resulterende ddS/epoksyharpikssammensetningen vil typisk ha en meget kort ovnstid; (b) DDS/epoksyharpikssammensetningen vil i mange tilfeller herde før den kan bli avlevert til brønnstedet og anvendt; og (c) selv om blandingen ikke herder før bruk, er ethvert overskuddsmateriale som blir produsert og avlevert til brønnstedet enkelt avfall.

Foreliggende oppfinnelse skaffer tilveie en konsoliderbar epoksyharpiks-belagt partikkelformet materialsammensetning som er velegnet for anvendelse i høytemperaturunderjordiske soner. Foreliggende oppfinnelse løser også de forskjellige problemene som man til nå har møtt ved anvendelse av diaminodifenylsulfon (DDS) og andre slike høytemperatur-herdemidler.

Således angår den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for behandling av en underjordisk sone i en brønn, kjenne-tegnet ved at den innbefatter trinnene med å: (a) injisere en behandlingssammensetning inn i brønnen for å plassere sammensetningen i nevnte underjordiske sone; hvori behandlingssammensetningen innbefatter en geldannet bærer,

et partikulært materiale,

et epoksyharpikssystem som inkluderer minst en epoksyharpiks, og

et fint oppdelt herdemiddel som, når det er løst opp, er anvendelig til å herde nevnte epoksyharpiks, minst en del av nevnte fint oppdelte herdemiddel værende dispergert i nevnte epoksyharpikssystem; og (b) opprettholde det fint oppdelte herdemidlet under betingelser slik at, før injisering av sammensetningen inn i brønnen ifølge trinn (a), blir ikke det fint oppdelte herdemidlet i vesentlig grad oppløst.

Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse er angitt i de uselvstendige kravene 2-10.

Foreliggende oppfinnelse løser de forskjellige problemene som man til nå har møtt ved anvendelse av DDS og tilsvarende høytemperaturherdemidler. Komponentene i brønnbehandlings-sammensetningene ifølge oppfinnelsen kan hensiktsmessig og økonomisk bli blandet på brønnstedet ved å anvende standard blandeteknikker og innretninger. Siden finfordelt herdemiddel anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen ikke vesentlig oppløses inntil etter sammensetningen er pumpet i brønnen, er det meget liten sjanse for at epoksyharpikskomponenten i sammensetningen vil herde før sammensetningen er riktig anbrakt nede i hullet. Med en gang den er på plass konsoliderer sammensetningen ifølge oppfinnelsen og danner en hard gjennomtrengelig masse som har en betydelig høyere trykkstyrke og en vesentlig høyere bruddkonduktivitet enn udekket sand. Sammensetningen ifølge oppfinnelsen og fremgangsmåten er således velegnet for anvendelse i gruspakkingsoperasjoner, sprekkprosedyrer og andre slike brønnbehandlingsteknikker.

Hvis ønskelig kan epoksyharpiks og finfordelt herdemiddelkomponenter med sammensetningen i oppfinnelsen bli forhåndsblandet for å skaffe tilveie én-pakningsepoksysystem som har en ønsket lang ovnstid. Det oppfinneriske én-pakningsepoksy-systemet vil ikke herde vesentlig inntil temperaturen i systemet heves tilstrekkelig til å sørge for at en betydelig mengde av finfordelt herdemiddel oppløses. Når f.eks. finfordelt herdemiddel som ble anvendt i én-pakningssystemet ifølge oppfinnelsen er 4,4'-diaminodifenylsulfon, kan én-pakningssystemet typisk bli lagret i mer enn 25 dager ved temperaturer som ikke vesentlig overskrider 23,9°C.

Andre mål, trekk og fordeler med foreliggende oppfinnelse vil bli åpenbare for en person med kunnskap innenfor fagområdet ved gjennomlesing av følgende beskrivelse og foretrukkede utførelsesformer.

Som angitt over omfatter brønnbehandlingssammensetningen i foreliggende oppfinnelse: et epoksyharpikssystem; et eller flere finfordelte herdemidler, som når de blir oppløst kan opereres for herding av epoksyharpikssystemet; en geldannet bærer; og et partikkelformet materiale. Brønnbehandlings-sammensetningen ifølge oppfinnelsen kan eventuelt innbefatte en eller flere medlemmer valgt fra gruppen som består av: et oppløsningsmiddel eller oppløsningsmiddelsystem for epoksyharpikssystemet; et fortynningsmiddel eller fortynningssystem for herdemidlet: en eller flere forbindelser som kan opereres for tverrbinding av epoksyharpikssystemet; forskjellige overflateaktive midler; herdehastighetskontrollører; metanol; en eller flere alifatiske alkoholer.

Epoksyharpikssystemet som ble anvendt i behandlingssammensetningen i oppfinnelsen består av en eller flere epoksyharpikser som (a) vil ikke dekke det partikkelformede materialet når det partikkelformede materialet blir suspendert i en geldannet bærer og (b) vil herde når den blir anbrakt nede i hullet slik at epoksyharpiks-belagt partikkelformet materiale dermed konsoliderer for å danne en hard permeabel masse. Eksempler på epoksyharpikser som man foretrekker å anvende i foreliggende oppfinnelse innbefatter: diglysidyletere av bisfenol-A; diglysidyletere av bisfenol-F; glysidyletere av aminofenoler; glysidyletere av metylendianilin; og epoksy-novolakharpikser. Epoksyharpiksen ble anvendt i brønnbehand-1ingssammensetningen i oppfinnelsen vil fortrinnsvis ha epoksyekvivalentvekter (EEW) i området fra ca. 90 til 300. EEW av en epoksyharpiks ble bestemt ved å dividere molekyl-vekt av epoksyharpiksen med antall epoksygrupper inneholdt i hvert molekyl av epoksyharpiksen.

Epoksyharpikssystemet som ble anvendt i brønnbehandlings-sammensetningen ifølge oppfinnelsen kan også innbefatte et oppløsningsmiddel eller oppløsningsmiddelsystem. Når det ble anvendt vil oppløsningsmiddel eller oppløsningsmiddelsystemet fortrinnsvis bli innbefattet i epoksyharpikssystemet i en mengde som er tilstrekkelig til å sikre at viskositeten av epoksyharpikssystemet ikke vesentlig overskrider ca. 5000 centipoise ved 75°C. Eksempler på oppløsningsmidler som er egnet for anvendelse i epoksyharpikssystemet innbefatter polare organiske fortynningsmidler som er reaktive med epoksy og polyepoksidharpikset; polare organiske fortynningsmidler som hovedsakelig er ikke-reaktive med epoksyharpikser; og blandinger av disse. Eksempler på velegnede reaktive polare organiske fortynningsmidler inkluderer; butylglysidyleter; cresolglysidyleter; alkylglysidyleter; fenylglysidyleter; og enhver annen glysidyleter som kan blandes med epoksyharpiks-

(er) blir anvendt. Eksempler på hovedsakelig ikke-reaktive polare organiske fortynningsmidler som er velegnet for anvendelse i epoksyharpikssystemet er beskrevet i US-patent nr. 5.128.390. Foretrukkede ikke-reaktive polare organiske fortynningsmidler inkludere: etylacetat, butyllaktat, etyllaktat, amylacetat, etylenglykoldiacetat og propylen-glykoldiacetat.

Når det er mulig, vil ethvert oppløsningsmiddel som ble anvendt i brønnbehandlingssammensetningen i oppfinnelsen fortrinnsvis være et materiale der det finfordelte herdemidlet ikke vesentlig vil oppløses ved omgivelsesbetingelser.

Epoksyharpikssystemet er tilstede i brønnbehandlingssammen-setningen ifølge oppfinnelsen i en effektiv mengde for konsolidering av partikkelformet materiale for å danne en hard permeabel masse. Mengden av epoksyharpikssystem som ble anvendt i sammensetningen i oppfinnelsen vil typisk være en mengde som skaffes tilveie i området fra ca. 0,453 kg til ca. 9,07 kg av epoksyharpiks pr. 45,36 kg partikkelformet materiale. Når f.eks. epoksyharpikssystemet hovedsakelig består av en blanding av N,N,N',N'-tetraglysidyl-4,4'-metylenbisbenzamin og 1,4-butandioldiglysidyleter, vil mengden av epoksyharpikssystemet som ble anvendt i sammensetningen i oppfinnelsen fortrinnsvis være en mengde som skaffer tilveie i området fra ca. 0,90 kg til ca. 2,27 kg epoksyharpiks pr. 45,36 kg partikkelformet materiale.

Herdingsmidlet som ble anvendt i brønnbehandlingssammen-setningen i oppfinnelsen kan generelt være et hvilket som helst herdemiddel som: (a) kan bli tilveiebrakt i finfordelt form; (b) kan raskt bli dispergert i epoksyharpikssystemet; (c) kan bli opprettholdt under betingelser slik at den ikke vesentlig oppløses før den blir injisert i en brønn; og (d) vil operere, når den er oppløst til å herde epoksyharpikssystemet. Herdemidlet er fortrinnsvis et materiale som vil skaffe tilveie en herdet epoksyharpikssammensetning som (a) utviser hovedsakelig høyere trykkstyrke og sprekkonduktivi-tetsegenskaper enn ubelagt sand og (b) beholder vesentlig disse egenskapene ved temperaturer ved minst ca. 162,8°C. Herdemidlet er fortrinnsvis et middel som vil gi en herdet epoksyharpikssammensetning som er velegnet for anvendelse ved temperaturer i området fra ca. 93,3°C til ca. 176,7°C.

Eksempler på finfordelte herdemidler som er foretrukket for anvendelse i foreliggende oppfinnelse innbefatter: 4,4'-diaminodifenylsulfon, 3,3'-diaminodifenylsulfon, metafenylen-diamin, 4 ,4'-[1,4-fenylen(1-metyletyl iden)]bis(benzenamin ) og 4,4'-[1,4-fenylen(1-metyletyliden)]bis(2,6-dimetylbenzen-amin). På grunn av deres relative lave oppløseligheter i de fleste epoksyharpikssystemer, er aromatisk diaminer særlig velegnede for anvendelse i foreliggende oppfinnelse.

Det mest foretrukkede herdemidlet for anvendelse i brønnbe-handl ingssammensetningen i oppfinnelsen er 4,4'-diaminodifenylsulfon (4,4'-DDS). Oppløseligheten av 4,4'-DDS i de fleste epoksyharpikssystemer er typisk meget lav. Herdede epoksyharpikssammensetninger som i tillegg er tilveiebrakt ved anvendelse av 4,4'-DDS er meget temperatur-resistent og kjemikalie-resistent. Herdede epoksyharpikssammensetninger dannet ved anvendelse av 4,4'-DDS er særlig velegnet for temperaturer i området fra ca. 93,3°C til ca. 176,7°C. Sammenlignet med andre herdemidler som blir anvendt i den kjente teknikken, representerer 4,4'-DDS en ekstremt lav helserisiko.

Mengde av finfordelt herdemiddel som ble anvendt i brønnbe-handl ingssammensetningen i oppfinnelsen er en mengde som, når den er oppløst er effektiv for herding av epoksyharpikssystemet. Hvis herdemidlet som ble anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen er finfordelt 4,4'-DDS, er nevnte 4,4'-DDS fortrinnsvis inkludert i sammensetningen ifølge oppfinnelsen i en mengde i området fra ca. 25 g til 45 g pr. 100 g epoksyharpiks.

Individuelle partikler av finfordelt herdemiddel vil fortrinnsvis ha størrelser i området fra ca. 1 til ca. 100 um. Slike partikkelformede materialer kan f.eks. bli fremstilt ved oppmaling av herdemidlet i en kvern.

For å forenkle komponentblanding kan finfordelt herdemiddel bli tilsatt brønnbehandlingssammensetningen i en slurryform. Eksempler på fortynningsvæsker som er foretrukket for anvendelse ved dannelse av herdemiddelslurryen innbefatter metanol, etanol, isopropylalkohol, etylacetat, butyllaktat, toluen, xylen, isoamylalkohol, isoheksylalkohol og blandinger av disse. Når det er mulig vil fortynningsmidlet fortrinnsvis være et flytende materiale hvori det finfordelte herdemidlet ikke vesentlig blir oppløst ved omgivelsesbetingelser.

Selv om den geldannede bærervæsken som ble anvendt i brønnbehandlingssammensetningen ifølge oppfinnelsen generelt kan være en hvilken som helst geldannet bærer som vanligvis blir benyttet innenfor fagområdet, er gelbærervæsken fortrinnsvis en geldannet vandig sammensetning. Den geldannede vandige sammensetningen kan generelt blir dannet ved å anvende ferskvann, saltvann, sjøvann eller lignende.

Generelt kan ethvert geldannede middel som vanligvis anvendes i brønnbehandlingsoperasjonene for å danne geldannede vandige bærervæsker bli anvendt i foreliggende oppfinnelse. Geldannende midler fortrinnsvis for anvendelse i foreliggende oppfinnelse er polysakkarider som har molekyl-vekt i området fra ca. 100.000 til ca. 4.000.000. Polysakkarider som har molekylvekter i området fra ca. 600.000 til ca. 2.400.000 er særlig velegnede for anvendelse i foreliggende oppfinnelse. Polysakkaridgeldannende midler vil fortrinnsvis innbefatte hydroksyletyl eller andre substi-tuenter som skaffer tilveie vannhydratisering og andre karakteristiske ledningsevner til formasjonen av en klar vandig gel som har en viskositet på minst ca. 30 centipoise på en Fann V.G. meter ved 300 rpm. Eksempler på polysakkarid-polymerer som er foretrukket for anvendelse i brønn-behandl Ingssammensetningen ifølge oppfinnelsen inkluderer: substituerte karboksy og hydroksyalkylcellulose (f.eks. hydroksyetylcellulose og karboksymetylhydroksyetylcellulose ); guargummi; og guargummiderivater (f.eks. hydroksypropylguar ). Geldanningsmidlet som ble anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis enten hydroksypropylguar eller karboksyetylhydroksypropylguar og mest å foretrekke har en propylenoksidsubstitusjon på fra ca. 0,1 til ca. 0,7 mol av propylenoksid pr. mol mannose og galaktose som er inneholdt i guaren.

Mengde av polysakkaridgeldannende middel som ble anvendt ved dannelse av den geldannende vandige bærervæsken vil fortrinnsvis være i en mengde i området fra ca. 9,07 kg til ca. 54,43 kg gelmiddel pr. 3785,4 1 vann. Den geldannede vandige bærervæsken vil fortrinnsvis ha viskositet i området fra ca. 10 centipoise til ca. 400 centipoise. Mest å foretrekke omfatter den geldannede vandige bærervæsken fra ca. 13,61 kg til ca. 22,68 kg hydroksypropylguar geldannende middel pr. 3785,4 1 vann og har en viskositet i området fra 15 til ca. 100 centipoise.

Den geldannende vandige bærervæske kan også inkludere en eller flere tverrbindingsmidler. Eksempler på geltverr-bindingsmidler fortrinnsvis for anvendelse i foreliggende oppfinnelse inkluderer: titanlaktat; titantrietanolamin; aluminiumacetat; magnesiumoksid; og zirkoniumsalter.

Brønnbehandlingssammensetningen ifølge oppfinnelsen innbefatter fortrinnsvis også en eller flere gelbrytere. Gel-bryterne som foretrekkes for anvendelse i sammensetningen ifølge oppfinnelsen er materialer som kan opereres for bryting av den vandige bærergelen, og dermed redusere viskositeten av den vandige bærervæsken, ved et tidspunkt som hovedsakelig tilsvarer anbringelse av sammensetningen ifølge oppfinnelsen i en ønsket underjordisk sone. Når bærervæske-gelen er brudt, separerer bærervæsken rest fra det gjenværende (dvs. epoksyharpiksbelagt partikkelformet del) av brønnbehandlingssammensetningen. Som et resultat får det epoksyharpiksbelagte partikkelmaterialet anledning til å konsolidere og dermed danne en hard permeabel masse i den underfordiske sonen.

Når geldannende middel anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen er et substituert cellulosetypegeldannende middel, vil gelbryteren som ble anvendt fortrinnsvis være en enzymtypegelbryter (f.eks. cellulase) eller en oksidant slik som natriumpersulfat. Når geldanningsmidlet som ble anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen er et substituert guargeldannende middel, vil gelbryteren fortrinnsvis være en hemicellulase eller en oksidant slik som natriumpersulfat.

Det partikkelformede materialet som ble anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen kan generelt være et hvilket som helst proppemiddel eller annet vannuoppløselig partikkelformet materiale av den type som ble anvendt i frakturering, gruspakking, og tilsvarende behandlingsoperasjoner. Eksempler innbefatter: sand; glassperler; nøtteskall; metalliske pelleter; grus; syntetiske harpikspelleter; gilsonitt; koks; sintret alumina; mullit; og kombinasjoner av disse. Det partikkelformede materialet som ble anvendt i foreliggende oppfinnelse er mest å foretrekke sand. Det partikkelformede materialet vil fortrinnsvis ha en partikkelstørrelsesfor-deling i området fra ca. 10 til ca. 70 mesh, U.S. siktserier.

Mengde av partikkelformet materiale som ble anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis en mengde i området fra ca. 0,90 kg til ca. 9,07 kg partikkelformet materiale pr. 3,78 1 geldannet vandig bærervæske. Mengden av partikkelformet materiale som blir anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis i et område fra ca. 1,36 kg til ca. 6,8 kg partikkelformet materiale pr. 3,78 1 geldannet bærervæske.

En eller flere koplingsmidler kan eventuelt bli anvendt i sammensetningen i oppfinnelsen for å forenkle kopling av epoksyharpiks(ene) med partikkelkomponenten i sammensetningen i oppfinnelsen. Koplingsmidler som fortrinnsvis blir anvendt i sammensetningen ifølge oppfinnelsen er funksjonelle silaner. Koplingsmidler som ble anvendt i sammensetningen i oppfinnelsen er fortrinnsvis en N-beta-(aminoetyl)-gamma-aminopropyltrimetoksysilan. Mengde av koplingsmidler som ble anvendt i sammensetningen vil fortrinnsvis være i en mengde i området fra ca. 0 til 2 vektdler pr. 100 vektdeler epoksyharpiks anvendt i sammensetningen i oppfinnelsen.

Slik det er kjent blant personer med kunnskap innenfor fagområdet, kan herdingshastighetskontrollmidler (dvs. retarderere eller akseleratorer) bli anvendt til å utvide eller forkorte tiden som er nødvendig for herding av epoksyharpikssammensetningen. Eksempler på retarderere som er velegnet for anvendelse i foreliggende oppfinnelse innbefatter lavmolekylvektsorganiske syrer (f.eks. alkylestere av lavmolekylvektsalkylsyrer inneholdende fra ca. 2 til ca. 3 karbonatomer). Eksempler på akseleratorer som er velegnet for anvendelse i sammensetningen innbefatter: 2,4,6-tris dimetyl-aminometylfenol; etylheksanoatsaltet av 2,4,6-tris dimetyl-aminometylfenol; og svake organiske syrer slik som fumarsyre, erytorbinsyre, askorbinsyre og maleinsyre. Et hvilket som helst herdingshastighetskontrollmiddel som ble anvendt i foreliggende oppfinnelse vil fortrinnsvis være tilstede i en mengde i området fra ca. 0 til ca. 10 vektdeler pr. 100 vektdeler epoksyharpiks anvendt i sammensetningen.

Brønnbehandlingssammensetningen ifølge oppfinnelsen kan videre innbefatte en eller flere overflateaktive midler som muliggjør at epoksyharpikssystemet raskt dekker det partikkelformede materialet. Eksempler på slike overflateaktive midler som er velegnet for anvendelse i foreliggende oppfinnelse og ønskede konsentrasjoner av disse er beskrevet i US-patent nr. 5.128.390.

For ytterligere å forenkle belegging av det partikkelformede materialet, kan sammensetningen ifølge oppfinnelsen også inkludere en alifatisk alkohol som bare er svakt vannopp-løselig. Eksempler på foretrukkede alifatiske alkoholer inkluderer isoamylalkohol og isoheksylalkohol. Når de blir anvendt er slike alkoholer fortrinnsvis tilstede i sammensetningen i oppfinnelsen i en mengde i området fra ca. 3,79 1 til ca. 9,46 1 pr. 3785,4 1 geldannet vandig bærervæske.

Slik det er kjent blant personer med kunnskap innenfor fagområdet og som forklart i US-patent nr. 5.128.390, kan sammensetningen i oppfinnelsen også innbefatte andre overflateaktive midler som opererer som olje-vann demulga-torer, skummidler og lignende.

Brønnbehandlingssammensetningen i foreliggende oppfinnelse kan på hensiktsmessig måte bli dannet på brønnstedet. Ved dannelse av sammensetningen i oppfinnelsen, blir den geldannede vandige bærervæsken fortrinnsvis først fremstilt ved å kombinere geldanningsmidlet med vann. Den resulterende geldannende vandige bæreren blir deretter fortrinnsvis ledet til et kontinuerlig strømblanderør eller annet vanlig anvendt kontinuerlig blandeapparatur. I blanderøret blir gjenværende komponenter av sammensetningen ifølge oppfinnelsen kontinuerlig tilsatt til og blandet med den geldannede vandige bærervæsken. Når komponentene blir blandet, blir den resulterende blandingen kontinuerlig trukket fra blanderøret og injisert i brønnen slik at sammensetningen blir anbrakt eller injisert i den ønskede underjordiske sonen.

Når sammensetningen i oppfinnelsen strømmer ned i brønnrøret mot den underjordiske sonen, blir sammensetningen i oppfinnelsen grundig blandet slik at: (a) partikkelformet materiale blir suspendert i geldannet vandig bærervæske; (b) komponentene av epoksyharpikssystemet blir grundig blandet; (c) finfordelt herdemiddel blir grundig blandet med epoksyharpikssystemet; og (d) partikkelformet materiale blir grundig belagt med epoksyharpikssystem/finfordelt herde-middelblanding.

I en utførelsesform av fremgangsmåten i oppfinnelsen blir brønnbehandlingssammensetningen ifølge oppfinnelsen injisert i en brønn under tilstrekkelig trykk for å danne sprekker i en underjordisk formasjon. Harpiksbelagt partikkelformet materiale avsettes og konsolideres i disse sprekkene for å skaffe tilveie fluidgjennomtrengelig strømningsveier i formasjonen.

I en annen utførelsesform av fremgangsmåten i oppfinnelsen blir brønnbehandlingssammensetningen anvendt i en ellers konvensjonell gruspakkingsoperasjon. I gruspakkingsopera-sjonen ifølge oppfinnelsen blir brønnbehandlingssammen-setningen ifølge oppfinnelsen avlevert, f.eks. til en åpen underjordisk sone (f.eks. et underrømt borehull) som omgir en screeninginnretning (f.eks. en perforert foring omgitt av en trådskjerm) hvorved harpiksbelagt partikkelmaterialet avsettes og konsolideres rundt screeninginnretningen for å danne en hard, fluidgjennomtrengelig masse.

Hvis ønskelig kan epoksyharpikssystemet og finfordelt herdemiddelkomponenter fra sammensetningen i oppfinnelsen bli forhåndsblandet for å blande et enpakningsepoksysystem ifølge oppfinnelsen. En stor sats av enpakningsepoksysystemet ifølge oppfinnelsen kan således bli fremstilt og lagret ved en ønsket lokalitet. Deler av en-pakningssystemet kan dermed bli avlevert når det er nødvendig til en eller flere brønnsteder.

For å hindre at enpakningssystemet ifølge oppfinnelsen herder, blir systemet opprettholdt under temperaturbetingelser slik at finfordelt herdemiddel ikke vesentlig oppløses i epoksyharpikssystemet. Som en konsekvens vil finfordelt herdemiddel som er anvendt i foreliggende oppfinnelse fortrinnsvis være et herdemiddel som hovedsakelig ikke oppløses i epoksyharpikssystemet ved temperaturer opptil minst 25°C.

I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse blir enpakningsepoksysystemet ifølge oppfinnelsen fremstilt hovedsakelig i en tidsperiode (f.eks. minst en dag) i forkant av det tidspunktet der brønnbehandlingssammensetningen ifølge oppfinnelsen som inneholder enpakningssystemet blir injisert i en brønn. Når herdemidlet som blir anvendt i enpakningssystemet ifølge oppfinnelsen er 4,4'-DDS, kan enpakning-systemer generelt bli lagret ved temperaturer som ikke overskrider ca. 23,9"C i en periode på mer enn 25 dager. Vesentlig oppløsning av 4,4'-DDS herdemiddel vil typisk ikke forekomme før temperaturen i epoksyharpikssystemet blir hevet til ca. 32,2°C.

Under hele brønnbehandlingsmetoden ifølge oppfinnelsen, blir finfordelt herdemiddel fortrinnsvis opprettholdt under temperaturbetingelser slik at herdemidlet ikke vesentlig oppløses i epoksysystemet inntil etter at brønnbehandlings-sammensetningen ifølge oppfinnelsen blir injisert i brønnen. Når sammensetningen blir eksponert for høyere temperaturer som eksisterer i den underjordiske sonen, oppløses finfordelt herdemiddel i epoksyharpikssystemet og virker deretter ved at den herder epoksyharpiksen hvorved harpiksbelagt partikkelformet materiale danner en hard, konsolidert, permeabel masse.

Følgende eksempler presenteres for ytterligere å illustrere foreliggende oppfinnelse.

Eksempel I

Viskositetsutviklingskaraktertrekk til et epoksyharpikssystem ved 37,8°C og 48,9°C ble evaluert over flere dager. Epoksy-harpiksystemet besto av 66 gram MY0500 (en diglysidyleter av para-aminofenol fra GIBA GEIGY Corporation) blandet med 7,92 gram 1,4-butandioldiglysidyleter. Resultatene av disse testene er vist i tabell 1. Resultatene indikerer at epoksyharpikssystemet vil gjennomgå selv-polymerisering ved forhøyede temperaturer uten tilsetning av et herdemiddel. Slik selv-polymerisasjon foregår sannsynligvis som et resultat av tilstedeværelse av tertiære nitrogener i ryggraden til epoksyharpiksmolekylet.

I lys av disse resultatene er det åpenbart at epoksyharpiks anvendt i sammensetningen i oppfinnelsen fortrinnsvis vil være en harpiks som ikke vesentlig vil selvpolymerisere ved omgivelsesbetingelser forut for det tidspunktet som sammensetningen blir på riktig måte anbrakt i den ønskede underjordiske sonen.

Eksempel II

55,44 g 4,4'-DDS pulver 1 4 ml butyllaktat ble blandet med 98,6 g av et epoksyharpikssystem identisk med epoksyharpikssystemet som ble undersøkt i eksempel I. Resulterende dispersjon ble delt i fire porsjoner. Porsjon 1, 2, 3 og 4 ble holdt hhv. ved romtemperatur (dvs. ca. 23,9°C), ved 32,2°C, ved 37,8°C og ved 48,9°C. Viskositeten av hver sammensetning ble registrert i løpet av et antall dager.

Som angitt i tabell 2 ble dispersjonen som ble holdt ved romtemperatur ikke vesentlig herdet i løpet av den 26 dagers lange testperioden. Sammensetningene som ble holdt ved 32,2°C og 37,8°C på den annen side, gjennomgikk betydelig herding etter hhv. fire dager og to dager.

Enpakningsepoksysystemet som ble testet i dette eksemplet viste seg å ha en relativt lang ovnstid når den ble lagret ved temperaturer som ikke vesentlig overskrider 23,9"C.

Eksempel III

En lang rekke enpakningsepoksysystemer ble fremstilt ved å blande pulverformet 4,4'-DDS med forskjellige epoksyharpikssystemer. Sammensetningene av disse enpakningssystemene er fremsatt i tabell 3. I noen tilfeller var pulverformet 4,4'-DDS sammensetningen som ble anvendt i blandeprosessen en pulverformet 4,4'-DDS/metanolslurry.

Hver av enpakningsepoksysystemene ble anvendt til å belegge et sandmateriale suspendert i en bærer. I hvert tilfelle ble den aktuelle harpiksblandingen tilsatt en mengde av sand/- bærersuspensjon og den resulterende sammensetningen ble blandet i 3 minutter ved å anvende en høyderører. Sand/bærer som ble anvendt i hvert tilfelle inneholdt 3,63 kg sand pr. 378,5 1 bærervæske.

Etter beleggingsprosedyren ble hver av de harpiksbelagte partikkelformede materialene herdet. Tabell 4 viser herdebetingelser som ble anvendt i hvert tilfelle såvel som type sand som ble anvendt, mengde av enpakningssystem som ble anvendt pr. sandsekk og bærervæske som ble anvendt i hvert tilfelle.

Etter herdeprosessen ble trykkstyrker, glassovergangstemperaturer og smeltetemperaturer i de resulterende konsoliderte materialene bestemt. Disse egenskapene er vist i tabell 4.

Som indikert i tabell 4 var enpakningsepoksy/DDS dispersjon-ene som er tilveiebrakt i foreliggende oppfinnelse effektive for belegging av suspendert sand og for å tilveiebringe konsoliderte materialer som har trykkstyrker som vesentlig overskrider trykkstyrkene til ubelagt sand.

Glassovergangstemperaturen (Tg) til en herdet epoksyharpiks indikerer generelt øvre nyttige temperaturgrense av herdet harpiks. Som angitt i tabell 4 hadde nesten alle de herdede sammensetningene fremstilt i dette eksemplet glassovergangstemperaturer som overskred 93,3°C. Flere av de herdede sammensetningene utviste glassovergangstemperaturer som tilnærmer seg eller overskrider 176,7°C.

Eksempel IV

Et enpakningsepoksysystem bestående av 66 gram MY0500, 7,92 gram RD-2, 3 ml butyllaktat, 1,5 ml N-beta-(aminoetyl)-gamma-aminopropyltrimetoksy-sllan, 41,58 g HT976 og 11,55 ml metanol ble fremstilt i blanding ved å anvende et høyderør. En første porsjon av denne sammensetningen ble anvendt til å dekke 20/40 mesh Ottawa fraksjoner sand ved en konsentrasjon på 1,89 1 av enpakningsepoksysystem pr. 4 5,36 kg sandsekk. En annen porsjon av enpakningssystemet ble anvendt til å dekke 20/40 mesh Ottawa fraksjonert sand ved en konsentrasjon på 1,42 kg av enpakningssystemet pr. 4 5,36 kg sandsekk. Fremgangsmåten som ble anvendt i hvert tilfelle for å belegg sand med enpakningssystemet involverte trinnet med: suspen-dering av sand i geldannet vandig bærervæske ved en konsentrasjon på 3,63 kg sand pr. 45,36 kg geldannet væske; tilsetning av enpakningsepoksysystemet til sand/bærervæske-suspensjon; og blanding av den resulterende sammensetning i 3 minutter for å anvende en høydeblander. Den geldannende bærervæsken hadde en pH på 9,5 og besto av 18,1 kg hydroksypropylguar pr. 4 53,6 kg vandig væske. Den vandige væsken som ble anvendt var en vandig 2$ KCl-oppløsning.

Hver av de harpiksbelagte sandsammensetningene ble herdet i 24 timer ved 135° C og 6895 KPa lukket trykk i en API lineær konduktivitetscelle.

Etter herdeprosedyren startet vannstrømmen gjennom hver av konduktivitetscellene og ledningsevnene i materialene ble der bestemt. Strømledningsevner for hvert av materialene ble deretter bestemt ved lukket trykk på 27580 KPa og 41370 KPa. De konduktive verdiene oppnådd i disse testene er vist i tabell 5.

For sammenligning, fluidledningsevnen til udekket 20/40 Ottawa sand ble også bestemt ved lukket trykk på 6895 KPa, 27580 KPa og 41370 KPa. Resultatene av disse testene er også vist i tabell 5.

Som angitt i tabell 5 overskred fluidledningsevnene til de konsoliderte materialene fremstilt ved å anvende enpakningsepoksysystemet ifølge oppfinnelsen i det vesentlige fluidledningsevnen til ubelagt sand.

På slutten av strømledningstesten, forble hver av de konsoliderte sammensetningene konsolidert. Scanning elektron-mikroskopanalyse indikerte at de herdede epoksyoverflatebe-leggene som ble dannet i hvert tilfelle ble ikke på noen måte brudt i stykker i høytrykksstrømningstestene.

Eksempel V

En dispersjon består av 41,58 gram HT 976 pulver, 66 gram MY0500, 7,92 gram RD-2 og 3 milliliter butyllactat ble fremstilt ved å blande med en høyderører. 1,5 milliliter N-beta-(aminoetyl)-gamma-aminopropyltrimetoksy silankoplings-middel og 11,55 milliliter metanol ble tilsatt dispersjonen og blandet med denne ved å anvende nevnte høyderører.

En porsjon av den resulterende blandingen ble anvendt til å dekke 20/40 mesh Ottawa fraksjonert sand i en mengde på 1,89 1 av blandingen pr. 4 5,36 kg sandsekk. En annen porsjon av blandingen ble anvendt til å belegge 20/40 mesh Ottawa fraksjonert sand i en mengde på 2,84 1 blanding pr. 45,36 kg sandsekk. Under sandbeleggingsprosessen ble sanden suspendert i en vandig gel som har en pH på 9,5 og som besto av 18,1 kg hydroksypropylguar pr. 3785,4 1 vandig 2$ KCl-oppløsning. I hvert tilfelle besto sand/geldannende bærersuspensjon av 3,63 kg sand pr. 378,5 1 geldannet vandig bærervæske. Sandbe-leggingsprosedyren som ble anvendt var hovedsakelig identisk med beleggprosedyren som er beskrevet i eksempel III.

Hver av de harpiksbelagte sandsammensetningene ble herdet i en API lineær konduktivitetscelle i 20 timer ved en temperatur på 135°C. Etter herding hadde være av de konsoliderte materialene en trykkstyrke på 8963,5 KPa ved 135°C. Ved et lukket trykk på 4137 KPa, utviste 1,89 1 pr. sekkmateriale en strømkonduktivitet på 2500 md-ft mens 2,84 1 pr. sekkmateriale utviste en strømkonduktivitet på 3000 md-ft. Som angitt over er sprekk-konduktiviteten av ubelagt 20/40 mesh Ottawa fraksjonert sand ved disse betingelsene bare 950 md-ft, de herdede sammensetningene ifølge oppfinnelsen utviste sprekk-konduktiviteter vesentlig over sprekk-konduktiviteten til ubelagt sand.

Eksempel VI

Tolv epoksynovalakkbaserte enpakningsepoksysystemer (dvs. harpikssystemsammensetninger 29-40) som har sammensetninger som er angitt i tabell 6 ble fremstilt. Harpikssystemsammensetninger 29-33 ble fremstilt ved å blande sammen 19 g SU 2,5, 3,3 g HELOXY 5044, 1 ml ED-1 og 7,56 g HT 976 i 150 minutter ved å anvende en mekanisk rører. Til denne blandingen ble det tilsatt 0,5 ml A1120 etterfulgt av 15 minutter ytterligere omrøring. Deretter ble 3 ml metanol tilsatt etterfulgt av 5 ytterligere minutters røring. Den resulterende blandingen ble deretter anvendt i mengder som angitt i tabell 6, til å dekke 20/40 mesh Ottawa sand i en vandig gelbærer.

Harpikssystemsammensetningen 34-36 ble fremstilt ved å blande sammen 19 g SU 2,5, 3,3 g HELOXY 5044, 1 ml ED-1 og 0,5 ml A1120 i 15 minutter. Deretter ble 7,56 g HT 976 dispergert i 7 ml metanol tilsatt etterfulgt av et minutt ytterligere omrøring. Den resulterende blandingen ble deretter anvendt i mengder som angitt i tabell 6 for å dekke 20/40 mesh Ottawa sand i en vandig bærergel.

Harpikssystemsammensetninger 37-40 ble fremstilt ved å blande sammen i mengder som angitt i tabell 6, SU 2,5, HELOXY 5044 og A1120 i 15 minutter ved å anvende en mekanisk rører. En annen sammensetning inneholdende HT 976, ED-1 og metanol i de angitte mengdene i tabell 6 ble fremstilt ved å blande disse komponentene sammen i 10 minutter ved å anvende en mekanisk rører. Den andre sammensetningen ble tilsatt den første sammensetningen og den resulterende blandingen ble omrørt en time. Den endelig omrørte blandingen ble deretter anvendt i mengder som angitt i tabell 6 for å dekke 20/40 mesh Ottawa sand i en vandig bærergel.

Den geldannede vandige bærervæsken som ble anvendt i hvert tilfelle inneholdt 18,1 kg hydroksypropylguar pr. 3785,4 1 vandig væske (dvs. 2% vandig KCl-oppløsning) og hadde en pH på 5. I hvert tilfelle besto sand/bærervæskesuspensjonen av 500 g sand pr. 555 ml geldannet vandig bærervæske.

I hvert tilfelle ble sand belagt med harpikssammensetningen ved blanding av harpikssammensetningen med sand/bærersuspen-sjonen ved å anvend en høyderører. Etter beleggprosedyren ble hver av de harpiksbelagte sandmaterialene pakket i et separat glassrør og herdet i en ovn. Herdebetingelser som ble anvendt såvel som trykkstyrker og glasstransisjonstemperaturer utvist ved de herdede materialene er registrert i tabell 6.

Som angitt ved trykkstyrke og glasstransisjonstemperatur-karakteristika utvist av sammensetninger 29-40, skaffet disse epoksynovalakkbaserte harpikssystemene konsoliderte materialer som var velegnet for anvendelse ved temperaturer over 148,9°C. Foreliggende oppfinnelse er velegnet til å gjennomføre målene og å oppnå fordelene som er nevnt over såvel som de under-liggende. Selv om foretrukkede utførelsesformer har blitt beskrevet i beskrivelsen, vil en lang rekke endringer og modifikasjoner være åpenbare for personer med kunnskap innenfor fagområdet. Slike endringer og modifikasjoner er innbefattet innenfor oppfinnelsestanken som definert i de etterfølgende kravene.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for behandling av en underjordisk sone i en brønn, karakterisert ved at den innbefatter trinnene med å: (a) injisere en behandlingssammensetning inn i brønnen for å plassere sammensetningen i nevnte underjordiske sone; hvori behandlingssammensetningen innbefatter en geldannet bærer, et partikulært materiale, et epoksyharpikssystem som inkluderer minst en epoksyharpiks, og et fint oppdelt herdemiddel som, når det er løst opp, er anvendelig til å herde nevnte epoksyharpiks, minst en del av nevnte fint oppdelte herdemiddel værende dispergert i nevnte epoksyharpikssystem; og (b) opprettholde det fint oppdelte herdemidlet under betingelser slik at, før injisering av sammensetningen inn i brønnen ifølge trinn (a), blir ikke det fint oppdelte herdemidlet i vesentlig grad oppløst.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre innbefatter trinnet, før trinn (a), med å forhåndsblande det fint oppdelte herdemidlet med epoksyharpikssystemet.

Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det fint oppdelte herdemidlet blir forhåndsblandet med epoksyharpikssystemet minst en dag før trinn (a).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at det fint oppdelte herdemidlet blir forhåndsblandet med nevnte epoksyharpikssystem ved å blande med nevnte epoksyharpikssystem en slurry som innbefatter det fint oppdelte herdemidlet og en bærervæske.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at bærervæsken er metanol, etanol, ispropylalkohol, etylacetat, butyllaktat, toluen, xylen, isoamylalkohol, isoheksylalkohol eller en hvilken som helst blanding av to eller flere derav.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at epoksyharpikssystemet videre inkluderer minst et løsemiddel.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at behandlingssammensetningen fremstilles ved: (i) tilsetning av det partikulære materialet til en i det vesentlige kontinuerlig strøm som innbefatter vann og et gelatineringsmiddel; og (ii) tilsetning av epoksyharpikssystemet og det fint oppdelte herdemidlet til nevnte kontinuerlige strøm.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at det fint oppdelte herdemidlet er 4,4'-diaminodifenylsulfon.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at den underjordiske sonen er en underjordisk formasjon og nevnte behandlingssammensetning blir injisert inn i brønnen ved tilstrekkelig trykk til å frakturere den underjordiske formasjonen.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, karakterisert ved at behandlingssammensetningen injiseres inn i brønnen slik at det partikulære materialet blir belagt med epoksyharpikssystemet og det fint oppdelte herdemidlet, og det belagte partikulære materialet blir avsatt i nevnte underjordiske sone rundt en screeninginnretning.