NO326816B1

NO326816B1 - Sementholdige bronnborevaesker og fremgangsmate til boring av en underjordisk formasjon

Info

Publication number: NO326816B1
Application number: NO19971758A
Authority: NO
Inventors: David D Onan; Garland W Davis; Jiten Chatterji; Patty L Onan; Dralen T Terry; Boddy J King
Original assignee: Halliburton Energy Serv Inc
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2009-02-23
Also published as: NO971758L; US5711383A; NO971758D0; CA2202728C; EP0802253A1; CA2202728A1

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

1. Feltet for oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse angår forbedrede borevæsker og fremgangsmåter til boring av underjordiske brønnboringer med disse og nærmere bestemt borevæsker og fremgangsmåter der sementholdige materialer som inneholdes i borevæskene blir avsatt på brønnboringenes vegger.

2. Beskrivelse av teknikkens stand

Flere forskjellige borevæsker er tidligere blitt benyttet ved boring av underjordiske brønnboringer. De borevæsker som er mest anvendt er vannbaserte geler inneholdende faste stoffer dannet av leirarter og/eller polymerer som ofte blir vektet med spesielle ballastmaterialer som baritt. Når en brønnboring bores, blir borevæsken sirkulert ned gjennom borestrengen, gjennom borkronen og opp i ringrommet mellom veggene i brønnboringen og borestrengen. Borevæsken har til oppgave å opprettholde hydrostatisk trykk på formasjoner som brønnboringen trenger gjennom og derved hindre utblåsninger og til oppgave å fjerne borekaks fra brønnboringen. Når borevæsken sirkuleres, dannes det en filterkake av faste stoffer fra borevæsken på veggene av brønnboringen. Filterkakens oppbygning er resultatet av det opprinnelige væsketap inn i gjennomtrengelige formasjoner og soner som brønnboringen strekker seg gjennom. Filterkaken og gelert eller delvis gelert borevæske som er blandet med denne reduserer eller hindrer ytterligere væsketap når brønnen bores.

Etter at brønnboringen har nådd sin fulle dybde avsluttes boringen og sirkulasjonen av borevæske. Brønnen blir så logget og en rørstreng kjøres inn i brønnboringen. Etter at røret er på plass blir borevæsken kondisjonert ved at det sirkuleres ned gjennom det indre av røret og opp gjennom ringrommet. De første sementeringsoperasjoner blir så foretatt i brønnboringen, dvs. at den rørstreng som står i brønnboringen blir sementert i denne ved anbringelse av en sementoppslemming i ringrommet der oppslemmingen herder til en hard, så godt som ugjennomtrengelig masse. Når sementoppslemmingen ledes ned gjennom røret og inn i ringrommet, blir borevæsken i røret og ringrommet drevet ut fra disse.

Formålet med sementering av den ovennevnte rørstreng i brønnboringen er å gi fysisk støtte og fastholdelse av røret og forsegle ringrommet. Det vil si at hensikten er at den herdede sement i ringrommet skal binde seg til røret og til veggene i brønnboringen, hvorved ringrommet blir forseglet på en måte som hindrer vandring av væske under trykk mellom underjordiske soner og formasjoner som brønnboringen strekker seg gjennom.

Forseglingen av ringrommet blir ofte mangelfull på grunn av lag av faste stoffer som finnes i filterkaken og den gelerte borevæske som er tilbake på veggene i brønnboringen når den første sementeringsoperasjon påbegynnes. Dette betyr at når sementoppslemmingen kommer på plass i ringrommet vil tynne lag av ukonsoliderte faste stoffer inneholdende gelert borevæske ofte være tilbake mellom sementen og veggene i brønnboringen innbefattende flatene på permeable formasjoner eller soner som inneholder væsker under trykk. Siden inerte lag av ukonsoliderte faste stoffer ikke har de fysiske egenskaper som er nødvendige for å hindre vandring av væsker som står under trykk, vil slik vandring ofte finne sted gjennom strømningskanaler som dannes i lagene.

Selv om en rekke forskjellige teknikker tidligere er blitt utviklet i forsøk på å fjerne filterkaken fra veggene i brønnboringene og øke fortrengningsvirkningen på gelerte borevæsker før sementeringen av røret foreligger det fortsatt behov for forbedrede borevæsker og fremgangsmåter til boring. Slike behov innbefatter reduksjon eller motvirkning av dannelsen av ukonsoliderte lag av fUterkake på veggene i brønnboringen og/eller modifikasjon av borevæsken for å gi de faste stoffer i filterkaken evne til å herde.

O ppsummering av oppfinnelsen

Ved den foreliggende oppfinnelse er det fremkommet forbedrede borevæsker og fremgangsmåter til utnyttelse av borevæsker for boring av en underjordisk brønnboring der de behov som er beskrevet ovenfor er tilfredstilt og der manglene ved teknikkens stand er overvunnet. Borevæskene ifølge oppfinnelsen innbefatter som en komponent et sementholdig materiale som blir avsatt på veggene av brønnboringen som en del av lagene av filterkake i denne. Under boringen av brønnboringen og/eller etter boringen blir det sementholdige materialet aktivert og bragt til å herde, hvorved lagene av filterkake blir konsolidert til en stabil masse som ytterligere sementholdig materiale lett binder seg til. De konsoliderte filterkakelag har de fysiske egenskaper som er nødvendige for å hindre vandring av væsker under trykk i ringrommet etter at ringrommet er sementert.

De forbedrede sementholdige borevæsker ifølge oppfinnelsen består hovedsakelig av vann, et materiale som øker vannets viskositet og et sementholdig materiale som når det er avsatt på veggene i brønnboringen som en del av filterkakelagene på denne blir aktivert og bragt til å hydratisere og konsolidere filterkaken til en stabil masse som lett binder seg til det sementholdige materialet når dette senere innføres i brønnboringen. Videre kan en del av borevæsken utnyttes som det sementholdige materialet som senere innføres i brønnboringen for å forsegle ringrommet.

De forbedrede fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen for boring av en underjordisk brønnboring omfatter hovedsakelig trinnene med klargjøring av et sementholdig borevæske ifølge oppfinnelsen og boring av brønnboringen ved bruk av denne borevæske, hvorved lagrene av filterkake på veggene av brønnboringen blir konsolidert til stabile masser som lett binder seg til ytterligere sementholdig materiale som deretter innføres i brønnboringen.

Det er derfor et generelt formål ved foreliggende oppfinnelse å komme frem til forbedrede borevæsker og fremgangsmåter til bruk av borevæskene ved boring og sementering av underjordiske brønnboringer.

En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til forbedrede borevæsker og fremgangsmåter til boring av brønnboringer hvorved det, når rørene sementeres i brønnboringene, oppnås gode tetninger mellom overflatene av rørene, den herdede sement og veggene i brønnboringen, noe som hindrer uønsket vandring av væsker i brønnboringene.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til forbedrede borevæsker som sørger for å stabilisere brønnboringen og oppheve eller redusere eventuelle muligheter til tapt sirkulasjon.

Andre og ytterligere hensikter, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå for fagfolk på området etter lesning av beskrivelsen som følger av foretrukne utførelsesformer.

Beskrivelse av foretrukne utførelser

De forbedrede borevæsker ifølge oppfinnelsen er hovedsakelig dannet av vann, et materiale som øker vannets viskositet og et sementholdig materiale som, når det avsettes på veggene i brønnboringen når denne bores, hydratiserer som en del av filterkaken og konsoliderer filterkaken til en stabil masse som lett binder seg til sementholdig materiale som senere innføres i brønnboringen. Styrken og egenskapene for den konsoliderte filterkake er tilstrekkelig til å oppheve eller minske eventuelle problemer med tapt sirkulasjon under boring og tilstrekkelig til å hindre væskevandring i ringrommet etter at rør er sementert i brønnboringen.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en forbedret borevæske til bruk ved boring av en underjordisk brønnboring, der væsken på veggene av brønnboringen danner en filterkake som reduserer væsketap, kjennetegnet ved at den omfatter: vann;

et materiale som øker vannets viskositet; og

et sementholdig materiale som, når det avsettes på veggene i brønnboringen som en del av den nevnte filterkake, bringes til å herde og konsolidere filterkaken til en stabil masse som lett binder seg til sement som senere innføres i brønnboringen.

Vannet som benyttes til dannelse av borevæsken kan være ferskvann, salt vann, saltlake eller sjøvann så lenge det vannet som benyttes ikke reagerer uheldig med andre komponenter i borevæsken.

Materialer som øker vannets viskositet kan være et hvilket som helst av slike materialer som hittil er benyttet for dette, innbefattende hydratiserbare polymerer som for eksempel biopolymerer, f. eks. xantan og welan; guar og derivater, f. eks. hydroksypropylguar; vannløselig cellulose og derivater, f. eks. hydroksyetylcellulose, karboksymetylcellulose og karboksymetylhydroksyetylcellulose; akrylsyre og derivater, f. eks. delvis hydrolysert polyakrylamid; og/eller ukalsinerte leirarter så som bentonitt, attapulgitt eller sepiolitt. Polymeren og/eller leirarten som benyttes danner en gel med vannet i borevæsken og øker dermed borevæskens viskositet. Viskositetsøkningen kan være nødvendig for at borevæsken skal kunne holde suspendert faste partikler som for eksempel det sementholdige materialet som benyttes, borekaks som dannes av borkronen, partikkelformede ballastmaterialer og lignende. I alminnelighet blir polymeren og/eller leirarten som benyttes satt sammen med borevæsken i en mengde på fra omtrent 0,31 gA til omtrent 0,16 kg/l (omtrent 0,05 kg til omtrent 25 kg per fat) av borevæske.

En rekke sementholdige materialer kan benyttes i borevæsken ifølge oppfinnelsen. For eksempel kan det sementholdige materialet være et hvilket som helst av de forskjellige hydrauliske sementer som i alminnelighet benyttes, både med normal partikkelstørrelse og fin partikkelstørrelse. Eksempler på noen av sementene er masovnslagg, Portland-sement og blandinger av disse. Portland-sementer er klassifisert av American Society of Testing Materials (ASTM) i fem hovedgrupper som er angitt med romertallene I-V, og av American Petroleum Institute (API) i åtte kategorier som er angitt med bokstavene A - H. Klassifiseringene er basert på kjemisk sammensetning og fysiske egenskaper. API Portland-sementer er beskrevet i API Specification For Materials and Testing For Well Cements. API Specification 10,21. utgave, datert 1. september 1991, fra American Petroleum Institute, Washington, D.C.

Andre sementholdige materialer som også kan benyttes innbefatter ASTM Class C flygeaske og ASTM Class F flygeaske kombinert med en aktivator, en kalsinert leire kombinert med en aktivator og en silisiumholdig substans kombinert med en aktivator. Generelt sett kan det benyttes et hvilket som helst partikkelformet sementholdig materiale eller kombinasjon av materialer som ved nærvær av vann vil danne en hard sementholdig masse med tilstrekkelig styrke og andre egenskaper. Hvis det sementholdige materialet eller kombinasjonen av materialer er selvaktiverende, vil det i alminnelighet være nødvendig å tilsette en retardator for å hindre herding av materialet til etter at det er kommet på plass på veggene i brønnboringen som bores.

Flygeaske er den findelte rest som er resultatet av forbrenning av malt eller pulverisert kull og som føres med av avtrekksgassene som oppstår. En egen type flygeaske som er nyttig ved foreliggende oppfinnelse er ASTM Class C eller den ekvivalente flygeaske som i seg selv inneholder tilstrekkelig kalk (omtrent 12 til 15 vekt-%) til å herde og danne en sementholdig masse ved nærvær av vann.

En annen flygeaske som er egnet til bruk ved foreliggende oppfinnelse er ASTM Class F eller den ekvivalente flygeaske som bare inneholder en liten mengde kalk, dvs. en mengde som er lik eller mindre enn omtrent 3 vekt-%. ASTM Class F flygeaske blir kombinert med en aktivator som for eksempel en hydraulisk sement, kalk eller et alkalisk stoff som får flygeasken til å herde til en sementholdig masse ved nærvær av vann. Hydrauliske sementer aktiverer Class F flygeaske ved å danne kalk når de hydratiserer og herder. Uttrykket "alkalisk stoff skal slik det her benyttes bety et alkalisk metalloksid eller hydroksid.

Andre sementholdige materialer som kan benyttes er en kalsinert leire kombinert med en aktivator, som for eksempel en hydraulisk sement, kalk eller et alkalisk stoff. Eksempler på kalsinerte leirer som kan benyttes innbefatter kalsinerte kaolinitter, kalsinerte montmorillonitter, kalsinerte palygorskitter, kalsinerte illitter og kalsinerte opalaktige mineraler.

Nok et annet sementholdig materiale som kan benyttes omfatter en silisiumholdig substans kombinert med en aktivator som for eksempel en hydraulisk sement, kalk eller et alkalisk stoff. Egnede silisiumholdige substanser innbefatter silikater, amorfe silisiumoksider, f. eks. brent silisiumoksid og kolloidale silisiumoksider, aske av risskall, zeolitter og vulkansk glass.

De sementholdige materialer eller kombinasjoner av materialer som er beskrevet ovenfor er selvaktiverende ved at de etter å ha blitt avsatt på veggene i brønnboringen som en del av filterkaken hydratiserer på denne og konsoliderer filterkaken til en stabil masse. Som nevnt ovenfor må imidlertid selvaktiverende materialer ikke hydratisere og herde før de er blitt avsatt på veggene i brønnboringen som bores. For å skaffe tilstrekkelig tid før hydratisering, kan en herdingsretardator kombineres med de selvaktiverende sementholdige materialer eller kombinasjoner av materialer. Herdingsretardatorer er velkjente for fagfolk på området. Eksempler på herdingsretardatorer som kan benyttes med de sementholdige materialer som her er beskrevet er lignosulfonater eller lignosulfonatderivater, hydroksykarboksysyrer, fosfonsyrederivater, polymerer så som cellulosederivater, akrylsyrepolymerer og polyakrylamid. I alminnelighet kan den bestemte herdingsretardator som bør benyttes sammen med et bestemt sementholdig materiale og dens mengde bestemmes ved utførelse av fortykningstidstester i henhold til de prøveprosedyrer som er beskrevet i den ovenfor angitte API Specification 10.

Sementholdige materialer som ikke er selvaktiverende kan også benyttes ifølge denne oppfinnelse. For eksempel kan det sementholdige materiale bestå av ASTM Class F flygeaske, en kalsinert leire av den type som er beskrevet ovenfor eller en silisiumholdig substans av den type som er beskrevet ovenfor som ikke er kombinert med en aktivator eller en herdingsretardator. Etter at det sementholdige materialet som ikke er selvaktiverende er blitt avsatt på veggene i brønnboringen som en del av filterkaken, blir det bragt til å hydratisere og herde ved at det bringes i kontakt med en aktivator, som for eksempel kalk eller en alkaliforbindelse. Kalk og alkaliforbindelse kan dannes med den hydrauliske sementoppslemming som blir innført i ringrommet under primære sementeringsoperasjoner etter at brønnboringen er boret (den hydratiserende hydrauliske sement danner kalk og alkaliforbindelse som i sin tur får de sementholdige materialer som ikke er selvaktiverende til å hydratisere og herde). Som et alternativ kan en vandig løsning av kalk og/eller alkaliforbindelse periodisk skylles gjennom brønnboringen mens boringen pågår for å aktivere det sementholdige materialet.

Som nevnt vil de forbedrede borevæsker og fremgangsmåter ifølge denne oppfinnelse stabilisere en brønnboring som blir boret ved at den filterkake som blir avsatt på veggene i brønnboringen bringes til å konsolidere til en stabil sementholdig masse. Dette danner ikke bare en flate som lett binder seg til senere innførte sementholdige materialer som benyttes for primær sementering og hindrer uønsket dannelse av væskevandring i det sementerte ringrom, dette opphever eller reduserer videre problemene med at sirkulasjon av borevæske går tapt under boringen. Dette betyr at den konsoliderte filterkake som er avsatt på veggene i brønnboringen under boringen fyller og tetter til soner med tapt sirkulasjon som påtreffes som for eksempel ukonsoliderte soner, meget gjennomtrengelige soner, naturlig frakturerte soner, frakturerte soner som skapes av hydrostatisk trykk og lignende.

Et særlig hensiktsmessig borevæske til bruk ifølge foreliggende oppfinnelse er dannet av vann valgt fra gruppen som består av ferskvann, salt vann, lake og sjøvann, et materiale som øker vannets viskositet, valgt fra gruppen bestående av en hydratiserbar polymer eller ukalsinert leire som forefinnes i en mengde i området fra omtrent 0,31 g/l til omtrent 0,16 kg/l (omtrent 0,5 kg til omtrent 25 kg per fat) av borevæske og et sementholdig materiale som er valgt fra gruppen bestående av en hydraulisk sement, ASTM Class C flygeaske, ASTM Class F flygeaske, en kalsinert leire og en silisiumholdig substans som forefinnes i en mengde i området fra omtrent 0,016 kg/l til omtrent 0,79 kg/l (omtrent 2,5 kg til omtrent 250 kg per fat) av borevæske.

Som nevnt kan de sementholdige materialene benyttes i kombinasjon med en herdingsretardator og de som ikke selv er aktiverende kan benyttes i kombinasjon med en aktivator eller bringes i kontakt med en aktivator når de ligger på veggene i brønnboringen.

Den sementholdige materialoppslemming som benyttes for semehtering av røret, f. eks. en foring i brønnboringen etter at brønnboringen er boret, kan dannes av hele eller deler av borevæsken som benyttes til boring av brønnboringen. Dette betyr at ytterligere sementholdig materiale og andre bestanddeler som for eksempel vann og herdingsretardator kan tilsettes en del av borevæsken ifølge oppfinnelsen for å danne den sementholdige materialoppslemming.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer videre en forbedret fremgangsmåte til boring av en underjordisk brønnboring, kjennetegnet ved at den omfatter følgende trinn: tilberedelse av en borevæske som danner en filterkake på veggene av brønnboringen når brønnboringen bores, dannet av vann, et materiale som øker vannets viskositet og et sementholdig materiale som når det avsettes på veggene i brønnboringen som en del av filterkaken bringes til å hydratisere og konsolidere filterkaken til en stabil masse som lett binder seg til det sementholdige materiale som senere innføres i brønnboringen; og boring av brønnboringen ved bruk av borevæsken.

Som nevnt kan det sementholdige materialet være selvaktiverende, men retardert hvorved det ikke vil herde før det er blitt avsatt på veggene i brønnboringen eller det kan være et sementholdig materiale som ikke er selvaktiverende. Når et sementholdig materiale som ikke er selvaktiverende benyttes, utføres det ytterligere trinn med å bringe det sementholdige materialet i kontakt med et aktiverende middel. For eksempel kan trinnet med å bringe bestanddelene i kontakt med hverandre omfatte periodisk skylling av en vandig oppløsning med en aktivator som for eksempel kalk eller alkalisk materiale gjennom brønnboringen i kontakt med filterkaken under boring.

En alternativ teknikk er å aktivere det sementholdige materialet som ikke er selvaktiverende og som er avsatt som en del av filterkaken på veggene i brønnboringen ved å utføre en primær sementeringsoperasjon og innføre en sementholdig materialoppslemming i brønnboringen der oppslemmingen danner kalk og/eller alkalisk materiale ved herding. Den sementholdige materialoppslemming bringes til å herde i berøring med filterkaken, hvorved kalk eller alkaliske materialer som dannes vil aktivere det sementholdige materialet i filterkaken.

Uansett den type sementholdig materiale som benyttes, dvs. av den selvaktiverende type eller av den type som ikke er selvaktiverende, kan fremgangsmåtene ifølge oppfinnelsen innbefatte de ytterligere trinn med anbringelse av en rørstreng i brønnboringen, innføring av en sementholdig materialoppslemming i ringrommet mellom røret og veggene i brønnboringen og med å bringe oppslemmingen til å herde i ringrommet. Fordi filterkaken blir konsolidert til en fast masse som binder godt til den herdede sementholdige materialoppslemming, vil uønsket væskevandring i ringrommet ikke finne sted.

For ytterligere å illustrere de sementholdige væsker til brønnboring og fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen, gis de følgende eksempler.

Eksempel 1

Prøver av en forbedret borevæske ifølge oppfinnelsen (prøve hr. 1) og primære sementeringsvæsker dannet av borevæsken (prøver nr. 2-8) ble tilberedt. Prøven av borevæske innbefattet et kalsinert sementholdig leirmateriale, en bestanddel som øker viskositeten av ukalsinert leire, ferskvann, en herdingsretardator, ballastmateriale og simulerte borefaststoffer. De primære sementeringsvæsker innbefattet i tillegg en hydratisert kalkaktivator, ytterligere bestanddeler som øker viskositet og et dispergeirngsmiddel som vist i Tabell I nedenfor.

Hver av prøvene nr. 1-3 ble undersøkt for reologiske egenskaper ved romtemperatur i henhold til den prosedyre som er omhandlet i den ovenfor angitte API Specification 10. Prøvene 2-8 ble også undersøkt når det gjelder fortykningstider og 24 timers trykkfasthet i henhold til de prosedyrer som er beskrevet i API Specification 10. Resultatene av disse testene er stilt opp i tabellene II og HI nedenfor. Som vist i Tabell II hadde borevæsken (prøve nr. 1) og den primære sementeringsvæsken som ble dannet av dette (prøve nr. 2) ypperlige reologiske egenskaper. Som vist ved forskjellen i prøvene 2 og 3, kan de reologiske egenskaper økes ved tilsetning av ytterligere viskositetsøkende polymerer.

Som vist i Tabell HI, hadde de primære sementeringsvæsker som ble dannet av borevæsken varierende fortykningstider og trykkfastheter avhengig av de særlige komponenter og mengder av komponenter de inneholdt.

Eksempel 2

Prøver fra tre borevæsker ifølge foreliggende oppfinnelse (prøver nr. 1-3) og to primære sementeringsvæsker dannet av disse (prøvemengde nr. 4 og 5) ble tilberedt. Alle prøvene av borevæske innbefattet API Class H Portland-sement, vann, simulerte faste borematerialer og ballastmateriale. To av borevæskene (nr. 2 og 3) innbefattet et viskositetsøkende middel. De primære sementeringsvæsker dannet av borevæsken innbefattet økte mengder Portland-sement og en herdingsakselerator som vist i Tabell IV nedenfor. Borevæskene ble anbragt i aldringsceller og rullet i en ovn med rulleanordning for å simulere sirkulasjonen av væsker gjennom en brønnboring som blir boret i løpet av forskjellige tidsperioder. Etter aldring ble de reologiske egenskaper for væskene bestemt ved romtemperatur. De reologiske egenskaper ved romtemperatur for den primære sementeirngsvæske ble også bestemt. Resultatene av disse prøver er gitt i Tabell V nedenfor.

Hver av prøvene nr. 2 og 3 ble prøvet for væsketap og hver av prøvene nr. 4 og 5 ble prøvet for fortykningstid og trykkfasthet, alt i overensstemmelse med de prosedyrer som finnes i API Specification 10. Resultatene fra disse prøver er gjengitt i Tabell VI nedenfor.

Som vist i Tabell V, holder de reologiske egenskaper for borevæsken i prøve nr. 1 seg forholdsvis konstant over en lang simulert sirkulasjonstid og angir dermed ypperlige egenskaper når det gjelder borevæskeytelse. Prøvene nr. 2 og 3 av borevæske viste større variasjon i reologiske egenskaper som et resultat av sirkulasjonstid på grunn av tilstedeværelse av et viskositetsøkende materiale i disse.

Som vist i Tabell VI, har de primære sementeringsvæsker som er dannet av borevæsken ypperlige fortykningstider og egenskaper når det gjelder trykkfasthet.

Eksempel 3

Det ble tilberedt prøvene av borevæsker ifølge foreliggende oppfinnelse (prøver nr. 1-6) og primære sementeringsvæsker (prøver nr. 7-9). Prøvene av borevæske og primær sementeringsvæske innbefattet sementholdig materiale av Class C flygeaske, væsketapmidler og viskositetsøkende midler, ballastmateriale (med unntak av nr. 1), et dispergeringsmiddel, simulerte faste borematerialer, en herdingsretardator og ferskvann, alt som vist i Tabell VE nedenfor. De reologiske egenskaper, fortykningstider og trykkfastheter for et antall væsker ble undersøkt i overensstemmelse med de prosedyrer som er beskrevet i API Specification 10. Resultatene fra disse prøver er gitt i Tabell VHI, IX og X nedenfor.

Som vist i tabellene VHI, DC og X, har borevæsker med flygeaske ifølge oppfinnelsen ypperlige reologiske egenskaper og fortykningstider. Videre har de primære sementeringsvæsker som er dannet av borevæskene gode trykkfastheter.

Claims

1. Forbedret borevæske til bruk ved boring av en underjordisk brønnboring der væsken på veggene av brønnboringen danner en filterkake som reduserer væsketap, karakterisert ved at den omfatter: vann; et materiale som øker vannets viskositet; og et sementholdig materiale som, når det avsettes på veggene i brønnboringen som en del av den nevnte filterkake, bringes til å herde og konsolidere filterkaken til en stabil masse som lett binder seg til sement som senere innføres i brønnboringen.

2. Borevæske som angitt i krav 1, karakterisert ved at det sementholdige materialet er et selvaktiverende materiale som hydratiserer og konsoliderer filterkaken etter avsetning på veggene i brønnboringen.

3. Borevæske som angitt i krav 2, karakterisert ved at det sementholdige materiale er valgt fra gruppen som består av en hydraulisk sement kombinert med en herdingsretardator, ASTM Class C flygeaske kombinert med en herdingsretardator, ASTM Class F flygeaske kombinert med en herdingsretardator og en aktivator som er valgt fra gruppen bestående av hydraulisk sement, kalk og et alkalisk stoff, og en silisiumholdig substans som danner et sementholdig materiale kombinert med en herdingsretardator og en aktivator som er valgt fra gruppen bestående av en hydraulisk sement, kalk og et alkalisk stoff.

4. Borevæske som angitt i krav 1, karakterisert ved at det sementholdige materialet blir aktivert eksternt etter å ha blitt avsatt på veggene i brønnboringen ved at det sementholdige materialet bringes i kontakt med en aktivator valgt fra gruppen bestående av en hydraulisk sement, kalk og et alkalisk stoff, og at det sementholdige materialet er valgt fra gruppen bestående av ASTM Class F flygeaske, en kalsinert leire og en silisiumholdig substans.

5. Borevæske som angitt i kravl, karakterisert ved at det materiale som øker vannets viskositet er valgt fra gruppen bestående av hydratiserbare polymerer og ukalsinerte leirer og at vannet er valgt fra gruppen som består av ferskvann, salt vann, laker og sjøvann.

6. Borevæske som angitt i krav 1, karakterisert ved at det viskositetsøkende materiale forefinnes i en mengde i området fra omtrent 0,31 g/l til omtrent 0,16 kg/l (omtrent 0,05 til omtrent 25 kg per fat) av borevæske og at det sementholdige materiale forefinnes i en mengde i området fra omtrent 0,016 kg/l til omtrent 0,79 kg/l (2,5 kg til omtrent 125 kg per fat) med borevæske.

7. Forbedret fremgangsmåte til boring av en underjordisk brønnboring, karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: tilberedelse av en borevæske som danner en filterkake på veggene av brønnboringen når brønnboringen bores, dannet av vann, et materiale som øker vannets viskositet og et sementholdig materiale som når det avsettes på veggene i brønnboringen som en del av filterkaken bringes til å hydratisere og konsolidere filterkaken til en stabil masse som lett binder seg til det sementholdige materiale som senere innføres i brønnboringen; og boring av brønnboringen ved bruk av borevæsken.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at det sementholdige materiale er et selvaktiverende materiale som hydratiserer og konsoliderer filterkaken etter avsetning på veggene i brønnboringen.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at det sementholdige materialet er valgt fra gruppen bestående av en hydraulisk sement kombinert med en herdingsretardator, ASTM Class C flygeaske kombinert med en herdingsretardator, ASTM Class F flygeaske kombinert med en herdingsretardator og en aktivator som er valgt fra gruppen bestående av en hydraulisk sement, kalk og et alkalisk stoff, en kalsinert leire som danner et sementholdig materiale kombinert med en herdingsretardator og en aktivator valgt fra gruppen bestående av en hydraulisk sement, kalk og et alkalisk stoff, og en silisiumholdig substans som danner et sementholdig materiale kombinert med en herdingsretardator og en aktivator valgt fra gruppen bestående av en hydraulisk sement, kalk og et alkalisk stoff.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at det sementholdige materialet valgt fra gruppen bestående av ASTM Class F flygeaske, en kalsinert leire og en silisiumholdig substans blir aktivert eksternt etter avsetning på veggene i brønnboringen ved at det sementholdige materialet bringes i kontakt med en aktivator valgt fra gruppen bestående av en hydraulisk sement, kalk og et alkalisk stoff.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at materialet som øker vannets viskositet er valgt fra gruppen bestående av hydratiserbare polymerer og ukalsinerte leirer og forefinnes i en mengde i området fra 0,31 g/l til 0,16 kg/l (0,05 kg til 25 kg per fat) av borevæske og det sementholdige materialet forefinnes i en mengde i området fra omtrent 0,016 kg/l til omtrent 0,79 kg/l (omtrent 2,5 kg til omtrent 125 kg per fat) av borevæske.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at vannet velges fra gruppen bestående av ferskvann, salt vann, laker og sjøvann.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at den omfatter de ytterligere trinn med: anbringelse av et rør i brønnboringen; anbringelse av en sementholdig materialoppslemming i ringrommet mellom røret og veggene i brønnboringen; og herding av den sementholdige materialoppslemming i ringrommet hvorved den blir bundet til røret og til veggene i brønnboringen med den nevnte konsoliderte filterkake.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at den sementholdige materialoppslemming er dannet av en del av borevæsken.