NO325917B1 - Sementeringsslagg for en bronn, saerlig en oljebronn - Google Patents
Sementeringsslagg for en bronn, saerlig en oljebronn Download PDFInfo
- Publication number
- NO325917B1 NO325917B1 NO19993132A NO993132A NO325917B1 NO 325917 B1 NO325917 B1 NO 325917B1 NO 19993132 A NO19993132 A NO 19993132A NO 993132 A NO993132 A NO 993132A NO 325917 B1 NO325917 B1 NO 325917B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- slag
- specified
- hydraulic binder
- particles
- microsilica
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims description 48
- 239000003129 oil well Substances 0.000 title claims description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 title description 34
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 44
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 26
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 20
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 11
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 10
- 239000010755 BS 2869 Class G Substances 0.000 claims description 8
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000010428 baryte Substances 0.000 claims description 3
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011019 hematite Substances 0.000 claims description 3
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- -1 lignosulphate Chemical compound 0.000 claims description 2
- PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound C1=CC=C2C(S(=O)(=O)O)=CC=CC2=C1 PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M phosphonate Chemical compound [O-]P(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 46
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 38
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 5
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000011396 hydraulic cement Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUMBMVFBXHLACL-UHFFFAOYSA-N Melanin Chemical compound O=C1C(=O)C(C2=CNC3=C(C(C(=O)C4=C32)=O)C)=C2C4=CNC2=C1C XUMBMVFBXHLACL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate group Chemical group C(C=C)(=O)[O-] NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- JXLHNMVSKXFWAO-UHFFFAOYSA-N azane;7-fluoro-2,1,3-benzoxadiazole-4-sulfonic acid Chemical compound N.OS(=O)(=O)C1=CC=C(F)C2=NON=C12 JXLHNMVSKXFWAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000001595 flow curve Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 229920000417 polynaphthalene Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- NJVOHKFLBKQLIZ-UHFFFAOYSA-N (2-ethenylphenyl) prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC1=CC=CC=C1C=C NJVOHKFLBKQLIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000001692 EU approved anti-caking agent Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000003340 retarding agent Substances 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
- C04B18/146—Silica fume
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions 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
- C04B28/04—Portland cements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår et sementeringsslagg for en brønn, særlig en brønn for undersøkelse eller utnyttelse av undergrunnsavsetninger, slik som hydrokarbon eller geotermiske avsetninger.
Brønnsementefinger er svært spesifikke operasjoner som krever injiseringen av et sementslagg gjennom rør (foringsrør eller rørledning) ved pumping fra overflaten. En av hovedhensiktene med disse operasjonene er å sementere det ringformede rommet mellom utsiden av foringsrøret og borehullet. Andre sementeringsoperasjoner som er velkjénte for fagmenn på området, kan også være aktuelle,
f.eks. installeringen av plugger eller "presse" operasjoner. Brønnen, det interne rommet og det ringformede rommet fylles med et fluid, generelt borefluidet fra den foregående borefasen, eller med fluid av nær-relatert sammensetning. Sementslagget må installeres i det ringformede rommet ved sirkulering mens det opprinnelige ringformede fluidet drives til overflaten. De prinsipielle funksjonene til petroleumssementslagger er særlig å sørge for forsegling av det ringformede rommet mot fluidene inneholdt i bergartene, gassen, oljen eller vannet, og for mekanisk å holde rørene i borehullet. For dette formålet er kojmprasjonsmotstands-karakteristikken av stor betydning.
I lys av installeringen av slagget ved sirkulering, er kontrollering av reologien også svært viktig, og også evnen til å anvende additiver som er tilpasset de spesielle betingelsene, f.eks. filtratreduserende midler, retarderings- eller akselererings-midler, dispergeringsmidler, antiskurhmemidler, eller midler for å gjøre lettere eller tyngre.
Dagens formuleringer av et sementslagg for oljebrønnssementering omfatter en mengde av vann av størrelsesorden 45 vekt% av sementen, som i betydelig grad begrenser de mekaniske egenskapene til det herdede slagget, særlig dets kompresjonsmotstand.
Dessuten er det kjent sementformuleringer som fører til svært overlegne mekaniske egenskaper, som beskrevet f.eks. i EP 0 518 777, men som ikke er egnet som brønnsementeringsslagg, hvis bare på grunn av deres utilstrekkelige andel av vann.
WO 9011977 A angir en hydraulisk sement slurry for oljebrønnsementering som består av hydraulisk sement, silikonoksid, aggregater, filtertapsreduserende midler, vann og mulig fortynningsmiddel. Videre er det angitt en fremgangsmåte for blanding av silisiumoksid med en hydraulisk sementslurry i 3 trinn.
Det er stadig problemer med å definere en optimalisert slaggsammensetning hvis reologi er egnet for sementeringen av en oljebrønn eller lignende, som har en mengde av vann betydelig mindre enn det for slaggene anbefalt inntil nå for denne anvendelsen, og som, etter herding, har mekaniske karakteristikker som i stor grad er overlegne for de av sementeringsslaggene kjent fra teknikkens stand.
Det er derfor en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en sementeringsslagg som overkommer de nevnte ulempene. Denne hensikten er oppnådd med den foreliggende oppfinnelsen kjennetegnet ved det som fremgår av de fremlagte krav.
Disse resultatene oppnås ifølge den foreliggende oppfinnelsen med et slagg som har: - minst et hydraulisk bindemiddel av gruppen som utgjøres av klasse G (API) Portland-sementer, klasse H (API) Portland-sementer og andre hydrauliske bindemidler med et lite aluminatinnhold, - et mikrosilika av granulometri i området 0,1-50 um, i en andel av 20-35 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, - en tilsetning av medium partikler som er enten en organisk tilsetning av plastmaterialkuler eller en mineraltilsetning valgt blant silika, leire, glasskuler, metallsalter, baritt, hematitt og ilmenitt og kiselholdige partikler, av granulometri i området 0,5-200 um, i en andel av 20-35 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, idet mengden av tilsetningen av medium partikler er mindre enn eller lik mengden av mikrosilika, - et vannløselig supermykningsmiddel og/eller flytendegjøringsmiddel i en andel av 1 -3 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, og - en mengde av vann lik høyst 30 vekt% av det hydrauliske bindemidlet.
Fortrinnsvis, for en gitt sammensetning, er mengden av vann noe større enn det som er bare tilstrekkelig til å fylle åpningene mellom kornene i sammensetningen, for å gi den vesentlige reologien.
I foretrukne utførelsesformer har slaggsammensetningen ifølge oppfinnelsen også én eller flere av de følgende karakteristikkene:
- det hydrauliske bindemidlet er en klasse G Portland-sement,
- det hydrauliske bindemidlet består av partikler hvis størrelser er fordelt i området 0,1-100 um, - det hydrauliske bindemidlet består av partikler hvis størrelser er fordelt i området 10-50 um,
- mikrosilikaet er en silikaaske som kommer fra zirkoniumindustrien,
- mikrosilikaet er tilstede i en andel av 20-30 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, - mikrosilikaet er tilstede i en andel av 20-25 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, - mikrosilikaet utgjøres av et agglomerat av partikler hvis midlere størrelse
er nær 3 um,
- tilsetningen av medium partikler er en organisk tilsetning av plastmaterialkuler, f.eks. polystyren, - tilsetningen av medium partikler er en mineraltilsetning valgt blant silika, leire, glasskuler, metallsalter, baritt, hematitt og ilmenitt, - tilsetningen av medium partikler er en mineraltilsetning av kiselholdige partikler, - tilsetningen av medium partikler er tilstede i en andel av 20-30 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, - tilsetningen av medium partikler er en mineraltilsetning av silika hvis partikler har størrelser fordelt i området 5-200 um, - tilsetning av medium partikler er en mineraltilsetning av silika hvis partikler har en midlere størrelse nær 50 um, - tilsetningen av medium partikler er en mineraltilsetning av knust kvarts, - det vannløselige midlet består av sterkt ionisert polymer eller kopolymer avledet fra sulfonerte grupper og/eller fosfat, fosfonat eller karboksylat, - det vannløselige midlet er et middel av gruppen som utgjøres av naftalensulfonat, lignosulfat, melanin og analoger derav, - det vannløselige midlet er et flytendegjøringsmiddel inneholdende sulfonerte eller fosfatiserte grupper, - mengden av vann er fortrinnsvis i området 20-30 vekt% av det hydrauliske bindemidlet.
Eksempler på utførelsesformer av oppfinnelsen og sammenlignende tester vil beskrives under, med henvisning til figurene i den ledsagende tegningen. Fig. 1 viser kurvene av spenninger t - skjær y ved 80°C av tre slaggformuleringer som skiller seg ved det anvendte mikrosilikaet; Fig. 2 viser kurvene av spenninger x - skjær y ved 80°C for to slaggformuleringer som skiller seg ved typen av det anvendte flytendegjøringsmidlet; Fig. 3 viser kurvene av spenninger x - skjær y ved 20°C for fem slaggformuleringer av forskjellige granulometrier; og Fig. 4 viser kurvene av spenninger x - skjær y ved 20°C for to slaggformuleringer som skiller seg særlig ved deres vanninnhold.
I de følgende eksemplene ble det anvendt en Portland-sement tilsvarende klasse G petroleumsstandarder. Sementpulveret, med en veldig bred granulometrisk spredning (mellom 0,1 og 100 um) med en D50-verdi på ca. 14 um og en BET spesifikk overflate på ca. 1 m lg, har korn av svært varierte angulære former. D50-verdien representerer partikkelstørrelsen hvorunder 50 % av partiklene har en dimensjon under denne D50-verdien.
Silikaet, anvendt som en mineraltilsetning av medium partikler, er i formen av knust kvarts og består for det meste av silisiumoksid, sporer av aluminium, jern og kalium. De svært angulære kornene har en granulær spredning på 0,5-200 um, fortrinnsvis 1-150 um, en D50-verdi på ca. 42 um, og en spesifikk overflate målt ved BET på 0,46 m<2>/g.
Det anvendte mikrosilikaet (Mikrosilika a) har en amorf struktur; størrelsen av agglomeratene som utgjør pulveret varierer i området 1-50 um. Observasjon med et skannende elektronmikroskop viser at pulverkornene består av assosiasjoner av sfæriske elementære partikler (0,1-2 um). Disse partiklene er amorfe mikrosfærer med en tetthet nær 2,2. D50-verdien er 3 um.
Til slutt, supermykningsstoffet er D80-flytendegjøringsmidlet (Dowell) som er et
- natriumpolynaftalensulfonat inneholdende 40 vekt% av tørt materiale og 60 vekt% vann. Denne polymeren gjør det mulig å gjøre blandingen flytende og reduserer mengden av anvendt vann, for den samme viskositeten. Den virker også som et retarderingsmiddel.
Således er D50-verdiene av sementen, medium partiklene av silikatype og mikrosilikaet henholdsvis 14, 42 og 3 um. Det er klart at de anvendte tre granulære produktene (sement, tilsetning og mikrosilika) har partikkel størrelser som er relativt fordelt blant dem på en spesifikk måte i lys av deres D50-verdi. Det vil ikke være noe avvik fra oppfinnelsen hvis andre partikler ekvivalent i størrelse og funksjon anvendes.
Eksempel I: Effekt av kilden av mikrosilikaet
Slaggsammensetninger formuleres med de tre forskjellige mikrosilikaene ifølge tabell 1.
Disse mikrosilikaene er innarbeidet i den følgende formuleringen (vekt% i forhold til sementen):
- klasse G Portland-sement: 100
- silika (knust kvarts): 20
- D80-flytendegjøringsmiddel (Dowell): 1,8
- totalt vann: 27
- mikrosilika: 24
Formulering A: med Mikrosilika a
Formulering B: med Mikrosilika b
Formulering C: med Mikrosilika c
De reologiske egenskapene er synlige i fig. 1.
Den mest gunstige viskositeten ifølge kriteriene som fremkommer ved sementeringsoperasjoner på brønner, er oppnådd med Mikrosilika a.
Reologikriteriet for en petroleumsement: for en Oswald type flytlov (x = k . y<n>) med k nær 0,5 og n nær 1, den ekvivalente sirkuleringstettheten (ECD) forblir lavere enn verdien på 0,5 akseptert av profesjonen.
Den ekvivalente sirkuleringstettheten (ECD) er definert slik at trykket hvortil formasjonen utsettes ved tiden sementslagget installeres, forblir lavere enn reservoarfraktureringstrykket.
Pumpetidene, definert som tiden som er nødvendig for installering av sementslagget i brønnen med et minimum på 2 timer, er gitt i tabell 2 for de tre formuleringene A, B, C.
Formulering A er derfor den mest effektive.
Eksempel II: Valg av flytendegjøringsmiddel i forhold til mikrosilikaet Preparering utføres av de følgende formuleringene uttrykt som vekt% i forhold til sementen:
- klasse G Portland-sement: 100
- silika (som i eksempel 1): 20
- flytendegjøringsmiddel: 1,8
- totalt vann: 27
- Mikrosilika a: 24
Formulering A: polynaftalensulfonat D80 flytendegjøringsmiddel Formulering B: styrenakrylat-flytendegjøringsmiddel
Viskositeten er mer gunstig med formulering A flytendegjøringsmiddelet (fig. 2).
Adferden til formulering B skyldes spesifikke vekselvirkninger mellom flytendegjøringsmidlets akrylatgrupper og mikrosilikaet som kommer fra zirkoniumindustrien. Det er derfor foretrukket å formulere, med denne type mikrosilika, flytendegjøringsmidler som inneholder sulfonerte eller fosfatiserte grupper og unngå akrylatgruppene.
Eksempel III: Optimalisering av partikkelprosenten med hensyn til flyt og falltap-kriteriet for brønnsementering
Hovedproblemet ved tiden for installering av sementslagget, er genereringen av trykk større enn fraktureringstrykkene til bergartene passert ved boring. Trykkene som genereres ved injiseringen av fluider, særlig sement, gjennom kompletteringen av en brønn skyldes friksjon. For denne type drift er en viktig faktor kontrollen av flyten av sementslagget og derfor kunnskapen om dets reologiske adferd. Fra et særlig valg av driftsparametre, utledes de akseptable falltapene og trykktapene, ved å ta hensyn til reologien til sementslagget.
Valget av sammensetning gjøres ved optimalisering av reologien fra en viss bestemt mengde av vann.
Fremstillingen utføres av de følgende formuleringene uttrykt som en % i forhold til sementen:
- klasse G Portland-sement: 100
- silika (som i eksempel 1)
- flytendegjøringsmiddel (som i eksempel 1): 1,8
- totalt vann: 27
- Mikrosilika a:
Formulering A: Mikrosilika a ved 24 % og silika ved 20 %
Formulering Bl: Mikrosilika a ved 30 % og silika ved 20 %
Formulering B2: Mikrosilika a ved 35 % og silika ved 20 %
Formulering Cl: Mikrosilika a ved 24 % og silika ved 40 %
Formulering C2: Mikrosilika a ved 24 % og silika ved 60 %
Disse formuleringene ga resultatene vist i fig. 3.
Optimalisering av fine partikler: (A) i sammenligning med (Bl) og (B2).
Jo mer mengden av finstoffer øker, jo mer kan partiklene flyte ved en effekt lignende kulelagrene og derfor er slagget mer flytende. En begrensning ved forbedring av viskositet nås hvis flytkurvene Bl og B2 sammenlignes. En optimal prosent av finstoffer, på 20-35 %, bestemmes følgelig på denne måten.
Optimalisering av medium partikler: (A) i sammenligning med (Cl) og (C2).
På lignende måte bestemmes den relative prosenten av medium partikler sammenlignet med finstoffpartikler hvis flytkurvene Cl og C2 sammenlignes med hensyn til det av A.
Formuleringene Cl og C2 inneholder mere medium partikler sammenlignet med finstoffpartikler (mikrosilika), og har så en reologi (kurver Cl og C2 ifølge fig. 3) større enn formuleringene B1-B2, A, hvor alle tre har en mengde av medium partikler mindre enn dét for finstoffpartiklene. Sementslagger med en reologi sammenlignbar med det for Cl eller C2, er dårlig egnet, eller til og med uegnet, for olj ebrønnsementering.
Det er et faktum at dette bekreftes ved en annen test av formuleringer med mengdene av silika og mikrosilika assemblert i tabell 3. Resultatene av disse testene (x i (Pa)) er også gitt i tabell 3.
x (Pa) representerer spenningsverdiene målt for et gitt skjær på 100 s"<1>. Formuleringene som har spenningsverdier lavere enn 130 Pa oppnås for forhold av mikrosilika/silika ved høyst lik 1.
I tilfellet av det relative høye mikrosilikanivået på 35 %, gir én test, for 35 % av medium partikler, en spenningsverdi av størrelsesorden 130 Pa som representerer en reologi som noen ganger er akseptabel, men generelt på skjæringslinjen.
For formuleringene inneholdende 60 % silika og 20-35 % mikrosilika, er skjærspenningene for store for den foreliggende anvendelsen.
For en mengde av finstoffer av størrelsesorden 24 %, gir en mengde av 20 % av medium partikler en god reologi for en konvensjonell brønngeometri.
Videre har formuleringen A, som inneholder vann i et vann til sement forhold på 0,27, en kompresjonsmotstand 3,5 ganger større enn en konvensjonell sement-formulering for brønner som inneholder vann i et vann til sement forhold større enn 0,4.
Eksempel IV: Sammenligning av egenskapene til en konvensjonell sementslaggformulering med en formulering ifølge den foreliggende oppfinnelsen Hovedegenskapene som er nødvendig for en petroleumssement er anført under. En systematisk sammenligning utføres mellom formuleringen ifølge oppfinnelsen A og en konvensjonell petroleumssement (B).
Formuleringen A uttrykt som en % i forhold til sementen
- sement (som i eksempel 1): 100
- silika (som i eksempel 1): 20
- D80 flytendegjøringsmiddel (som i eksempel 1): 1,8
- totalt vann: 27
- Mikrosilika a: 24
- D 121 retarderingsmiddel (Dowell): 0,8
Formulering B uttrykt som en % i forhold til sementen
- sement (som i eksempel 1): 100
- S8 silika (Sifraco): 40
- Microblock Filler (Halliburton): 14,3
- Halad 361 A filtrat reduseringsmiddel (Halliburton): 8,5
- dispergeringsmiddel: CFR3 (Halliburton): 0,25
- HR 15 retarderingsmiddel (Halliburton): 0,7
- totalt vann: 44 %
Fig. 4 viser en lavere viskositetskurve for formuleringen (A), som begrenser så mye mer av falltapene i brønnen.
Kompresjonsmotstanden, pumpetiden, dvs. tiden som er nødvendig for installering av slagget i brønnen og for størkning av slagget, og den optimaliserte tettheten for å kontrollere trykket ved tiden for deres installering i tilfellet av varme og dype brønner, er anført i tabell 4. Denne tabellen bekrefter yteevnen av sementslagget basert på en formulering A særlig for sementeringen av varme og dype brønner.
Claims (17)
1. Sementeirngsslagg for sementering av en brønn, særlig en oljebrønn, karakterisert ved at den omfatter: - minst et hydraulisk bindemiddel av gruppen som utgjøres av klasse G (API) Portland-sementer, klasse H (API) Portland-sementer og andre hydrauliske bindemidler med et lite aluminatinnhold, - et mikrosilika av granulometri i området 0,1-50 um, i en andel av 20-35 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, - en tilsetning av medium partikler som er enten en organisk tilsetning av plastmaterialkuler eller en mineraltilsetning valgt blant silika, leire, glasskuler, metallsalter, baritt, hematitt og ilmenitt og kiselholdige partikler, av granulometri i området 0,5-200 um, i en andel av 20-35 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, idet mengden av tilsetningen av medium partikler er mindre enn eller lik mengden av mikrosilika, - et vannløselig supermykningsmiddel og/eller flytendegjøringsmiddel i en andel av 1 -3 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet, og - en mengde av vann lik høyst 30 vekt% av det hydrauliske bindemidlet.
2. Slagg som angitt i krav 1,
karakterisert ved at det hydrauliske bindemidlet er en klasse G Portland-sement.
3. Slagg som angitt i krav 1 eller 2,
karakterisert ved at det hydrauliske bindemidlet består av partikler hvis størrelser er fordelt i området 0,1-100 um.
4. Slagg som angitt i krav 3,
karakterisert ved at det hydrauliske bindemidlet består av partikler hvis størrelser er fordelt i området 10-50 um.
5. Slagg som angitt i et av kravene 1-4,
karakterisert ved at mikrosilikaet er en silikaaske som kommer fra zirkoniumindustrien.
6.. Slagg som angitt i et av de foregående krav,
karakterisert ved at mikrosilikaet er tilstede i en andel av 20-30 vekt% i forhold til hydrauliske bindemidlet.
7. Slagg som angitt i et av de foregående krav,
karakterisert ved at mikrosilikaet er tilstede i en andel av 20-25 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet.
8. Slagg som angitt i et av de foregående krav,
karakterisert ved at mikrosilikaet utgjøres av et agglomerat og partikler hvis midlere størrelse er nær 3 um.
9. Slagg som angitt i krav 1-8,
karakterisert ved at plastmaterialet er polystyren.
10. Slagg som angitt i et av de foregående krav,
karakterisert ved at tilsetningen av medium partikler er tilstede i en andel av 20-30 vekt% i forhold til det hydrauliske bindemidlet.
11. Slagg som angitt i et av kravene 1-8 og 10,
karakterisert ved at tilsetningen av medium partikler er en mineraltilsetning av silikasand hvis partikler har størrelser fordelt i området 5-200 um.
12. Slagg som angitt i et av kravene 1-8, 10 og 11,
karakterisert ved at tilsetningen av medium partikler er en mineraltilsetning av silikasand hvis partikler har en midlere størrelse nær 50 um.
13. Slagg som angitt i et av kravene 1-8, 10 og 11,
karakterisert ved at tilsetningen av medium partikler er en mineraltilsetning av knust kvarts.
14. Slagg som angitt i et av de foregående krav,
karakterisért ved at det vannløselige midlet består av sterkt ionisert polymer eller kopolymer avledet fra sulfonerte grupper og/eller fosfat, fosfonat eller karboksylat.
15. Slagg som angitt i et av kravene 1-13,
karakterisert ved at det vannløselige midlet er et middel av gruppen som utgjøres av naftalensulfonat, lignosulfat, melamin og analoger derav.
16. Slagg som angitt i et av de foregående krav,
karakterisert ved at det vannløselige midlet er et flytendegjørings-middel som inneholder sulfonerte eller fosfatiserte grupper.
17. Slagg som angitt i et av de foregående krav,
karakterisert ved at mengden av vann er i området 20-30 vekt% av det hydrauliske bindemidlet.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9713796A FR2770517B1 (fr) | 1997-11-03 | 1997-11-03 | Laitier de cimentation d'un puits, notamment d'un puits petrolier |
| PCT/FR1998/002339 WO1999023046A1 (fr) | 1997-11-03 | 1998-11-02 | Laitier de cimentation d'un puits, notamment d'un puits petrolier |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO993132D0 NO993132D0 (no) | 1999-06-23 |
| NO993132L NO993132L (no) | 1999-08-30 |
| NO325917B1 true NO325917B1 (no) | 2008-08-18 |
Family
ID=9512974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19993132A NO325917B1 (no) | 1997-11-03 | 1999-06-23 | Sementeringsslagg for en bronn, saerlig en oljebronn |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6332920B1 (no) |
| EP (1) | EP0950034B1 (no) |
| CA (1) | CA2276714C (no) |
| DE (1) | DE69804198T2 (no) |
| DK (1) | DK0950034T3 (no) |
| FR (1) | FR2770517B1 (no) |
| NO (1) | NO325917B1 (no) |
| WO (1) | WO1999023046A1 (no) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA002938B1 (ru) * | 1998-11-13 | 2002-10-31 | Софитек Н.В. | Цементирующая композиция и ее применение для цементирования нефтяных скважин или подобных сооружений |
| CN1346422A (zh) | 1999-04-09 | 2002-04-24 | 国际壳牌研究有限公司 | 环隙的密封方法 |
| FR2815029B1 (fr) | 2000-10-09 | 2003-08-01 | Inst Francais Du Petrole | Laitiers de ciment alleges |
| US6610224B2 (en) * | 2001-02-22 | 2003-08-26 | Sullivan Concrete Textures | Processes for producing monolithic architectural cementitious structures having decorative aggregate-containing cementitious surfaces |
| GC0000398A (en) | 2001-07-18 | 2007-03-31 | Shell Int Research | Method of activating a downhole system |
| FR2859993B1 (fr) * | 2003-09-24 | 2006-01-21 | Inst Francais Du Petrole | Laitier de cimentation de puits petrolier |
| US7156174B2 (en) * | 2004-01-30 | 2007-01-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Contained micro-particles for use in well bore operations |
| FR2875801B1 (fr) * | 2004-09-29 | 2007-06-08 | Inst Francais Du Petrole | Coulis de ciment-mousse |
| FR2875802B1 (fr) | 2004-09-29 | 2006-12-29 | Inst Francais Du Petrole | Materiau de cimentation d'un puits |
| US8456360B2 (en) * | 2005-08-11 | 2013-06-04 | Sierra Nevada Corporation | Beam-forming antenna with amplitude-controlled antenna elements |
| US20070227728A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-04 | Chambers Don E | Method and lightweight composition for sealing pipe and wellbores |
| FR2901268B1 (fr) | 2006-05-17 | 2008-07-18 | Lafarge Sa | Beton a faible teneur en ciment |
| FR2908066B1 (fr) | 2006-11-08 | 2008-12-19 | Lafarge Sa | Dispositif de moulage et procede de fabrication |
| FR2910502B1 (fr) | 2006-12-21 | 2015-05-15 | Lafarge Sa | Procede de fabrication et element de structure |
| US9512351B2 (en) | 2007-05-10 | 2016-12-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Well treatment fluids and methods utilizing nano-particles |
| FR2945234B1 (fr) | 2009-05-11 | 2011-04-29 | Lafarge Sa | Dispositif de moulage et procede de fabrication |
| FR2955858B1 (fr) | 2010-02-04 | 2012-10-26 | Lafarge Sa | Element en beton a surface superhydrophobe |
| FR2963789B1 (fr) | 2010-08-11 | 2013-02-22 | Lafarge Sa | Element en beton dont la surface est a faible porosite ouverte |
| US20120041087A1 (en) * | 2010-08-12 | 2012-02-16 | Evgeniy Nikolaevich Yastremskiy | Dry mixture for manufacturing cellular fibro concrete and method thereof |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO153566B (no) * | 1982-12-07 | 1986-01-06 | Elkem As | Tilsetningsblanding for betong og moertel, fremgangsmaate til fremstilling av blandingen, samt anvendelse derav. |
| US4501830A (en) * | 1984-01-05 | 1985-02-26 | Research One Limited Partnership | Rapid set lightweight cement product |
| NO165673C (no) * | 1987-11-16 | 1991-03-20 | Elkem As | Hydraulisk sementoppslemming. |
| US5073197A (en) * | 1988-08-12 | 1991-12-17 | National Research Development Corporation | Cement compositions |
| NO167649C (no) * | 1989-04-10 | 1993-07-06 | Norske Stats Oljeselskap | Fremgangsmaate ved tilsetning av silisiumoksyd i en hydraulisk sementoppslemming |
| JPH04104926A (ja) * | 1990-08-20 | 1992-04-07 | Daikyo Inc | 建築材料ブロック製造用組成物 |
| US5125455A (en) * | 1991-01-08 | 1992-06-30 | Halliburton Services | Primary cementing |
| FR2673620B1 (fr) * | 1991-03-04 | 1994-04-08 | Dowell Schlumberger Cie Services | Composition pour la cimentation de puits petroliers a basse temperature. |
| DE4118991C2 (de) * | 1991-06-08 | 1997-09-11 | Werkzeug Gmbh | Bohrlehre zur Ausbildung bestimmter Bohrlochbilder an Werkstücken |
| FR2677640B1 (fr) * | 1991-06-12 | 1996-03-08 | Bouygues Sa | Mortier a tres haute performance, betons obtenus a partir de ce mortier et les elements fabriques avec ce mortier ou ce beton. |
| FR2707977B1 (fr) * | 1993-07-01 | 1996-01-12 | Bouygues Sa | Procédé et composition pour fabriquer des éléments en béton ayant une résistance à la compression et une énergie de fracturation remarquables et éléments ainsi obtenus. |
| US5769939A (en) * | 1993-12-07 | 1998-06-23 | Elkem Asa | Cement based injection grout |
| US5968257A (en) * | 1994-08-29 | 1999-10-19 | Sandia Corporation | Ultrafine cementitious grout |
| US5531823A (en) * | 1995-02-06 | 1996-07-02 | Atomic Energy Of Canada Limited | Low-heat high-performance concrete |
| US5795924A (en) * | 1996-07-01 | 1998-08-18 | Halliburton Company | Resilient well cement compositions and methods |
| US5976240A (en) * | 1997-09-08 | 1999-11-02 | North American Refractories Co. | Refractory system including reactive metakaolin additive |
-
1997
- 1997-11-03 FR FR9713796A patent/FR2770517B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-02 CA CA 2276714 patent/CA2276714C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-02 EP EP98954501A patent/EP0950034B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-02 DE DE69804198T patent/DE69804198T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-02 US US09/341,097 patent/US6332920B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-02 WO PCT/FR1998/002339 patent/WO1999023046A1/fr active IP Right Grant
- 1998-11-02 DK DK98954501T patent/DK0950034T3/da active
-
1999
- 1999-06-23 NO NO19993132A patent/NO325917B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO993132L (no) | 1999-08-30 |
| EP0950034A1 (fr) | 1999-10-20 |
| US6332920B1 (en) | 2001-12-25 |
| FR2770517A1 (fr) | 1999-05-07 |
| FR2770517B1 (fr) | 1999-12-03 |
| NO993132D0 (no) | 1999-06-23 |
| CA2276714C (fr) | 2008-05-27 |
| WO1999023046A1 (fr) | 1999-05-14 |
| DE69804198D1 (de) | 2002-04-18 |
| CA2276714A1 (fr) | 1999-05-14 |
| DE69804198T2 (de) | 2002-10-02 |
| EP0950034B1 (fr) | 2002-03-13 |
| DK0950034T3 (da) | 2002-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO325917B1 (no) | Sementeringsslagg for en bronn, saerlig en oljebronn | |
| US7789149B2 (en) | Methods of servicing wellbore with composition comprising ultra low density thermatek® slurries | |
| AU666261B2 (en) | Oilwells cement slurries their preparation and their use in well cementing operation | |
| US7748453B2 (en) | Servicing a wellbore with wellbore fluids comprising perlite | |
| US7147705B2 (en) | Methods, cement compositions and oil suspensions of powder | |
| AU2011273259B2 (en) | Acid-soluble cement compositions comprising cement kiln dust and/or a natural pozzolan and methods of use | |
| US5346012A (en) | Fine particle size cement compositions and methods | |
| US20110112211A1 (en) | Cementing material comprising polymer particles, particles treating method and cement slurry | |
| MX2013007266A (es) | Composiciones fraguables que comprenden perlitas sin expandir y metodos para cementacion en formaciones subterraneas. | |
| EP2651849A1 (en) | Settable compositions comprising interground perlite and hydraulic cement | |
| CA2641472A1 (en) | Pumice containing compositions for cementing a well | |
| US5942031A (en) | Expanding additive for cement composition | |
| EP1348677A2 (en) | Storable water-silica suspensions for use in well cements | |
| Al-Yami | An overview of different chemicals used in designing cement slurries for oil and gas wells | |
| CN111018410A (zh) | 一种水泥浆体系及其制备方法 | |
| US11427745B2 (en) | Agglomerated zeolite catalyst for cement slurry yield enhancement | |
| CA2478077C (en) | Lightweight well cement compositions and methods | |
| US11098234B2 (en) | Agglomerated zeolite catalyst for spacers and efficiency fluids | |
| CN114181352A (zh) | 一种聚合物材料及其制备方法与固井水泥浆体系 | |
| WO2007054663A1 (en) | Settable spotting compositions comprising cement kiln dust and methods of using them |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |