NO328649B1

NO328649B1 - Fluid, fremgangsmate for a preparere dette og anvendelse av dette for a oke tettheten til bronnborefluider

Info

Publication number: NO328649B1
Application number: NO19990251A
Authority: NO
Inventors: Andrew J Bradbury; Christopher Alan Sawdon
Original assignee: Mi Llc
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2010-04-19
Also published as: EP1600489B1; GB2315505B; GB2315505A; DE69733563T2; EP0922078A1; US20090124521A1; DK1600486T3; EP1626077A2; EP1600488B1; US7745380B2; DK1626077T3; EP0922078B1; EP1626077B1; DE69733563D1; EP1600486A3; EP1600486B1; EA200500682A1; NO990251D0; US6586372B1; WO1998003609A1

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en tilsetning som øker tettheten i brønnborefluider som benyttes under konstruksjon eller reparasjon av brønner for olje, gass, injeksjon eller vann, eller geotermiske brønner. Ifølge oppfinnelsen består tilsetningen av faste kolloidale partikler med en vektmidlere partikkeldiameter (050) mindre enn 2 pm, idet partiklene blir deflokkulert under virkning av et dispergeringsmiddel, som fortrinnsvis er inkorporert under prosessen med oppmaling eller finoppdeling av partiklene til den spesifiserte partikkelstørrelse. Tilsetningsstoffene ifølge oppfinnelsen kan benyttes i ethvert brønnborefluid som benyttes eksempelvis ved boring, sementering, komplettering, pakking, overhaling (reparasjon), stimulering, brønndreping, og avstandsfluider såvel som i tett-medium separasjonsfluider, eller i et ballastfluid for skip.

Description

Oppfinnelsen vedrører produkter som øker tettheten i brønnborefluider som benyttes under konstruksjon eller reparasjon av brønner for olje, gass, injeksjon eller vann, eller geotermiske brønner Produktene ifølge oppfinnelsen kan benyttes i ethvert brønnborefluid såsom ved boring, sementenng, komplettering, pakking, overhaling (reparasjon), stimulering, brønndreping og avstandsfluider En av de viktigste funksjoner til et brønnborefluid er a bidra til stabiliteten under brønnboringen og kontrollere strømmen av gass, olje eller vann fra porene i formasjonen for derved a forhindre eksempelvis strøm eller utblåsing av formasjonsfluider eller sammenbrudd i de trykksatte jordformasjoner Fluidsøylen i hullet utøver et hydrostatisk trykk som er proporsjonalt med hullets dybde og fluidets tetthet Høytrykksformasjoner kan kreve et fluid med en spesifikk tetthet pa opptil 3,0

En variasjon av materialer benyttes for tiden for a øke tettheten i brønnborefluider Disse omfatter oppløste salter såsom natriumklorid, kalsiumklond og kalsiumbromid Alternativt blir pulveriserte mineraler såsom banumsulfater, kalsitt og hematitt tilført til et fluid for a danne en suspensjon med økt tetthet Det er ogsa kjent a benytte finfordelte metaller såsom jern som et vektmatenale I denne forbindelse vises til PCT patentsøknad WO85/05118, som beskriver et borefluid hvor vektm aten alet omfatter jern/stalkule-formede partikler med en diameter mindre enn 250 u.m og fortrinnsvis mellom 15 og 75 u.m Det er ogsa blitt foreslått a benytte kalsium eller jernkarbonat (se f eks US-A-4 217 229)

Det er et krav for brønnborefluider at partiklene danner en stabil suspensjon, og ikke enkelt felles ut Et annet krav er at suspensjonen skal oppvise en lav viskositet for a lette pumping og minimere generering av høye trykk Et annet krav er at brønnborefluidslurry bør oppvise lave filterenngshastigheter (fluidtap)

Vanlige vektmidler såsom pulveriserte banumsulfater ("barytt") har en midlere partikkeldiameter (dso) i omradet 10-30 um For a suspendere disse materialer pa en passende mate kreves tilsetting av et gelatineringsmiddel såsom bentonitt for vannbaserte fluider, eller organisk modifisert bentonitt for oljebaserte fluider En løsbar polymerviskositetsøker såsom xantangummi kan ogsa tilføres for a senke vektmidlets sedimentenngshastighet En ulempe er imidlertid at jo mer gelatineringsmiddel som tilføres for a øke suspensjonens stabilitet, jo mer øker fluidets viskositet (plastisk viskositet), hvilket er uønsket da det resulterer i redusert pumpbarhet Dette er opplagt ogsa tilfellet dersom det benyttes en viskositetsøker Sedimentering (eller "nedsiging") av partikkelformede vektmidler blir mer kritisk i brønner som er boret i store vinkler i forhold til vertikalen, idet nedsiging pa eksempelvis 1 tomme (2,54 cm) kan resultere i en kontinuerlig søyle med fluid med redusert tetthet langs det øvre parti av brønnveggen Slike brønner med store vinkler blir ofte boret over store avstander for a fa adkomst eksempelvis til fjerntliggende partier av et oljereservoar I dette tilfellet blir det enda mer kritisk a minimere et borefluids plastiske viskositet for a redusere trykktapene over borehullets lengde

Dette er ikke mindre viktig i dype høyttrykksbrønner hvor brønnborefluider med høy tetthet er påkrevet Høye viskositeter kan resultere i en økning i trykk i bunnen av hullet under pumpeforhold Denne økningen i "ekvivalent sirkulasjonstetthet" kan resultere i åpning av sprekker i formasjonen, og store tap av brønnborefluid Igjen er imidlertid stabiliteten i suspensjonen viktig for a opprettholde det hydrostatiske trykk for a unngå en utblåsing Disse to hensikter med lav viskositet, pluss minimal nedsiging av vektmatenalet, kan være vanskelige a forene Det er derfor et behov for materialer som øker fluidtettheten og samtidig tilveiebringer forbedret suspensjonsstabihtet og mindre viskositetsøkning Oppfinnelsens målsetting er a dekke dette behov ved a tilveiebringe materialer samt fremgangsmåter til bruk av disse som beskrevet nedenfor og/eller i patentkravene Det er kjent at reduserte partikkelsedimentenngshastigheter kan oppnås ved a redusere partikkelstørrelsen som benyttes

Det er imidlertid et vanlig syn innen boreindustnen at reduksjon av partikkelstørrelsen forårsaker en uønsket økning i viskositeten Dette antas a skyldes en økning i overflatearealet av partiklene, hvilket øker adsorpsjonen av vann

F eks "Drilling and Drilling Fluids", av Chilinganan G V og Vorabutor P , 1981, sidene 441-444 siar fast "Forskjellen i resultater (dvs økningen i plastisk viskositet) nar partikkelstørrelsen varieres i en slamslurry skyldes hovedsakelig størrelsen av overflatearealet, hvilket bestemmer graden av adsorpsjon (oppbinding) av vann Mer vann adsorberes med økende areal" Videre slas det ogsa fast at "Viskositetsbetraktninger vil ofte ikke tillate tilsetting av mer av de kolloidale faststoffer som er nødvendige for a kontrollere filtreringen, med mindre det samlede faststoffoverflateareal først reduseres ved a fjerne en andel av den eksisterende leire" Hovedargumentet er at kolloidale finpartikler som pa grunn av sin natur har et høyt forhold mellom overflateareal og volum vil adsorbere betydelig mer vann og dermed redusere slammets fluiditet Dette er årsaken til at de og andre har anbefalt at det i vekttilført partikkelslam er nødvendig a fjerne finpartiklene for a redusere viskositeten Det samme argument eller grunnide presenteres i "Drilling Practices Manual", utgitt av Moore, sidene 185-189 (1986) API spesifikasjonen for barytt som borefluidtilsetning begrenser ogsa v/v prosentandelen under 6 u.m til maksimum 30 % for a minimere viskositetsøkninger

Det er derfor svært overraskende at produktene ifølge denne oppfinnelsen, som omfatter partikler som er svært fint oppmalt til en midlere partikkldiameter (dso) pa mindre enn 2 u.m, tilveiebringer brønnborefluider med redusert plastisk viskositet samtidig som de i stor grad reduserer sedimentering eller nedsiging

Tilsetningene ifølge oppfinnelsen omfatter dispergerte faste kolloidale partikler med en vektmidlere partikkeldiameter (dso) pa mindre enn 2 u.m og et deflokkulenngsmiddel eller et dispergeringsmiddel Den fine partikkelstørrelsen genererer suspensjoner eller slurryer som vil oppvise en redusert tilbøyelighet til sedimentering eller nedsiging mens dispergenngsmidlet som kontrollerer inter-partikkelinteraksjoner vil tilveiebringe lavere reologiske profiler Det er kombinasjonen av den fine partikkelstørrelse og kontroll av de kolloidale interaksjoner som forener de to hensikter med frembringelse av lavere viskositet og minimal nedsiging

Det er verd a merke seg at mindre partikler allerede har blitt benyttet i borefluider, men for et totalt forskjellig formal Således beskriver EP-A-119 745 et fluid med en ultrahøy tetthet for a forhindre utblåsing, hvilket fluid bestar av vann, et første og eventuelt et annet vektmiddel og et gelatineringsmiddel laget av finpartikler (midlere diameter fra 0,5 til 10 u.m) Partiklene i gelatinenngsmidlet er sma nok til a gi fluidet en god statisk gelstyrke ved hjelp av de interpartikulære tiltrekningskreftene Pa den annen side benyttes det ved den foreliggende oppfinnelse godt dispergerte partikler, idet det interpartikulære kreftene har en tilbøyelighet til a skyve bort de andre partiklene Dersom konsentrasjonen av sma dispergerte partikler er tilstrekkelig, behøves ikke gelatineringsmiddel

Ifølge oppfinnelsen tilføres et dispergeringsmiddel til den partikulære vekttilsetning for a tillate at det skjer en akseptabel konformasjon pa partikkeloverflaten Dette tilveiebringes via en manipulasjon av de kolloidale interaksjoners reologiske kontroll, toleranse mot forurensninger og forsterket fluidtap (filtrasjons)-egenskaper Ved fravær av et dispergeringsmiddel ville en konsentrert slurry av disse sma partikler være en upumpbar pasta eller gel Ifølge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse tilføres dispergenngsmidlet under oppmahngs-eller finoppdelingsprosessen Dette tilveiebringer en fordelaktig forbedring i tilstanden i dispersjonen av partikler sammenlignet med ettertilsetting av dispergenngsmidlet til finpartiklene Tilstedeværelsen av dispergenngsmidlet under finoppdelingsprosessen gir adskilte partikler som kan danne en mer effektivt pakket filterkake og dermed med fordel redusere filtrasjonshastighetene

Ifølge en foretrukket utførelse er dispergenngsmidlet valgt slik at det tilveiebringer den passende kolloidale inter-partikkelinteraksjonsmekanisme for a gjøre det tolerant overfor et spekter av vanlige brønnboreforurensmnger, inkludert mettede saltløsninger

Ifølge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse er vektmidlet ifølge oppfinnelsen dannet av partikler som er sammensatt av materiale med en spesifikk tetthet pa minst 2,68 Dette tillater fremstilling av fluider for a møte de fleste tetthetskrav, og likevel en partikulær volumfraksjon som er lav nok til at fluidet er pumpbart

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er den vektmidlere partikkeldiameter (dso) for det nye vektmidlet mindre enn 1 5 u.m Dette vil forsterke suspensjonens karakteristika med hensyn pa sedimentering eller nedsigingsstabilitet uten at fluidets viskositet øker for a gjøre det upumpbart

En fremgangsmåte til finoppdeling av et fast materiale for a oppnå et materiale som inneholder minst 60 vekt% partikler som er mindre enn 2 u.m er kjent eksempelvis fra britisk patent nummer 1 472 701 eller 1 599 632 Mineral i en vandig suspensjon blandes med et dispergeringsmiddel og blir deretter oppmalt inne i et omrørt virvelsjikt av et partikulært oppmalingsmedium i en tid som er tilstrekkelig til a tilveiebringe den påkrevde partikkelstørrelsesfordeling Et aspekt som utgjør en viktig foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse er tilstedeværelsen av et dispergeringsmiddel i trinnet med "vat" oppmaling av mineralet Dette forhindrer at nye krystalloverflater som er dannet under finoppdelingstnnnet danner agglomerater som ikke enkelt brytes ned dersom de deretter behandles med et di spergenngsmiddel

De kolloidale partikler ifølge oppfinnelsen kan være tilveiebragt som en konsentrert slurry enten i et vandig medium eller i en organisk væske I det sistnevnte tilfellet bør den organiske væske ha en kinematisk viskositet pa mindre enn 5 centistoke ved 40°C, og, av sikkerhetsarsaker, et flammepunkt som er høyere enn 60°C Passende organiske væsker er eksempelvis dieselolje, mineralolje eller hvite oljer, n-alkaner eller syntetiske oljer såsom alfa-oleifnoljer, esteroljer eller poly(alfa-olefiner)

Der hvor de kolloidale partikler er anordnet i et vandig medium, kan dispergenngsmidlet eksempelvis være en vannløselig polymer med en molekylvekt pa mindre enn 2000 Daltons Polymeren er en homopolymer eller kopolymer av enhver monomer valgt fra (men ikke begrenset til) klassen omfattende akrylsyre itaconsyre, maleinsyre eller anhydnd hydroksypropylakrylat vinyl sul fonsyre, akrylamido 2-propan sulfonsyre akrylamid, styren sulfonsyre, akrylfosfatestere metylvinyleter og vinylacetat Syremonomerene kan ogsa være nøytralisert til et salt såsom natnumsalt

Det er kjent at polymerer med høy molekylvekt virker som flokkulanter ved brobygging mellom partikler mens molekyler med lav molekylvekt, eksempelvis mindre enn 10000, virker som deflokkulanter ved a øke de samlede negative ladninger

Det har blitt funnet at nar dispergenngsmidlet tilføres under oppmaling, kan polymerene med mellomliggende molekylvekt (eksempelvis i omradet 10000 til 200000) benyttes med god virkning Dispergenngsmidler med mellomliggende molekylvekt er fordelaktig mindre følsomme for forurensninger såsom salt, og er derfor godt egnet til brønnborefluider

Der hvor de kolloidale partikler er anordnet i et organisk medium, kan dispergenngsmidlet velges eksempelvis blant karboksylsyrer med molekylvekter pa minst 150, såsom oljesyre og polybasiske fettsyrer, alkylbenzensulfonsyrer, alkansulfonsyrer, lineær alfa-olefin sulfonsyre eller jordalkalimetallsalter av enhver av de ovenstående syrer fosfolipider såsom lecitin syntetiske polymerer såsom Hypermer OM-1 (varemerke tilhørende ICI)

De kolloidale partikler omfatter ett eller flere materialer valgt fra, men ikke begrenset til, banumsulfat (barytt), kalsiumkarbonat, dolomitt, llmenitt, hematitt eller andre jernmalmer, olivin, sidentt eller strontiumsulfat Vanligvis oppnås den laveste fluiditeten i et brønnborefluid ved enhver bestemt tetthet ved a benytte de kolloidale partikler som har den høyeste tettheten Andre betraktninger kan imidlertid påvirke valget av produkter, såsom kostnad, lokal tilgjengelighet og kraftbehov ved oppmaling

Kalsiumkarbonat og dolomitt har de fordeler at gjenværende faststoffer eller filterkake enkelt kan fjernes fra en brønn med syrebehandling

Oppfinnelsen har en overraskende variasjon av anvendelser i borefluider, sement, høytetthetsfluider og kveilrørborefluider, for a nevne noen De nye partikulære vektmidlene har den evnen at de stabiliserer det laminære strømningsregime, og forsinker begynnelsen for turbulens Det er mulig a fremstille fluider for flere anvendelser inkludert kveilrørborefluider, som vil være istand til a bli pumpet raskere før turbulens påtreffes, slik at de gir hovedsakelig lavere trykkfall ved ekvivalente strømningshastigheter Denne evnen til a stabilisere det laminære strømningsregime blir, selv om den er overraskende, passende demonstrert i høytetthetsslam med 20 pund pr gallon (2,39 g/cm<3>) eller høyere Slike høytetthetsslam hvor det ble benyttet vanlige vektmidler med en vektmidlere partikkeldiameter pa 10-30 u.m ville oppvise dilatans med ledsagende økning i trykkfall pa grunn av turbulensen som blir generert Det nye vektmidlets evne til a stabilisere strømningsregimet selv ved tilstedeværelsen av en bestanddel av større partikler, betyr at høytetthetsfluider med akseptabel reologi lar seg realisere med lavere trykkfall

En ytterligere og uventet anvendelse er i sement, hvor det nye vektmidlet vil generere slurryer med en bedre kontrollert og lavere reologi hvilket tillater at det lettere kan pumpes pa plass Den reduserte partikkelstørrelse har en tilbøyelighet til a være mindre abrasiv, mens dens suspensjonskaraktenstika vil redusere det frie vann og andre forhold vedrørende suspensjonen som påtreffes nar sementen stivner Den høye andel av finpartikler virker ogsa som effektive fluidtapkontrollmidler, hvilket forhindrer gassmigrenng og gir sterkere sement

Fluidene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan ogsa benyttes ved andre anvendelser enn oljefelter, såsom i tett mediumseparasjonsfluid (eksempelvis for utvinning av malmer) eller som ballastfluid i et skip

De følgende eksempler illustrerer egenskapene og ytelsen til brønnborefluidene ifølge den foreliggende oppfinnelse selv om oppfinnelsen ikke er begrenset til de bestemte utførelser som er vist i disse eksempler All testing ble utført ifølge API RP 13 B der hvor denne var anvendelig Blanding ble utført pa Silverso L2R eller Hamilton Beach Mixers Viskositetene ved de forskjellige skjærhastigheter (RPM) og andre reologiske egenskaper fremkom ved a benytte et Fann viskosimeter Slamvekt ble sjekket ved a benytte en standard slamvekt eller en analytisk balanse Fluidtap ble malt med en standard API fluidtapcelle

For beregning av metriske ekvivalenter, ble følgende US til metriske omregningsfaktorer benyttet 1 gallon = 3,785 liter, 1 lb = 0,454 kg,

1 lb/gallon (ppg) = 0,1198 g/cm<3>, 1 bbl = 42 gallon, 1 lb/bbl(ppb) = 2,835 kg/m<3>, 1 lb/100ft<2> = 0,4788 Pa

Testene ble utført med forskjellige baryttkvaliteter en standard kvalitet API barytt med en vektmidlere partikkeldiameter (D50) pa ca 20 u.m, en kommersiell barytt

(M) laget ved formahng/oppmaling av barytt i tørr tilstand, med en midlere størrelse pa 3-5 u.m, og kolloidal barytt ifølge den foreliggende oppfinnelse (med D5o fra 0,5 til 1,5 u.m), med et dispergeringsmiddel inkludert under den "vate" oppmalingsprosessen De korresponderende partikkelstørrelsesfordelinger er vist i fig 1 Dispergenngsmidlet er IDSPERSE™ XT (varemerke tilhørende Schlumberger) en anionisk akryhsk terpolymer med en molekylvekt i omradet 40000-120000 med karboksylat og andre funksjonelle grupper Denne foretrukkede polymer er fordelaktig stabil ved temperaturer opptil 200°C, tolerant overfor et bredt spekter av forurensninger, gir gode filtrasjonsegenskaper og avgis ikke lett fra partiklenes overflate

Eksempel 1

22 ppg (2,63 g/cm<3>) fluider basert pa banumsulfat og vann ble fremstilt ved a benytte standard barytt og kolloidal barytt ifølge oppfinnelsen Slurryen med 22 ppg barytt av API kvalitet og vann ble laget uten gelatineringsmiddel for a kontrollere inter-partikkelinteraksjonene (fluid nr 1) Fluid nr 2 er ogsa basert pa standard barytt, men med en ettertilsetting av to pund pr fat (barrel) (5 7 kg/m<3>) IDSPERSE XT Fluid nr 3 er 100 vekt% nytt vektmiddel med 67 % v/v av partikler under 1 u.m i størrelse og minst 90 % mindre enn 2 um Resultatene er gitt i tabell I

For fluid nr 1 er viskositeten svært høy og det ble observert at slurryen filtrerte svært raskt (Dersom ytterligere materialer ble tilført for a redusere fluidtapet, ville viskositeten øke enda raskere) Dette systemet siger betydelig ned i løpet av en time hvilket gir en betydelig mengde fritt vann (ca 10 % av det opprinnelige volum)

Ettertilsetting av to pund pr fat (5,7 kg/cm<3>) av IDSPERSE XT til dette systemet (fluid nr 2) reduserer den lave skjærhastighetsviskositeten ved kontroll av mter-partikkelinteraksjonene Pa grunn av partikkelkonsentrasjonen og midlere partikkelstørrelse oppviser fluidet imidlertid dilatans, som tilkjennegis ved den høye plastiske viskositet og den negative flytegrense Dette har betydelige konsekvenser pa trykkfallene for disse fluider under pumping Fluid nr 2 siger ned umiddelbart ved stillstand

I kontrast til dette oppviser fluid nr 3 en utmerket, lav, plastisk viskositet Tilstedeværelsen av dispergenngspolymeren kontrollerer inter-partikkelinteraksjonene, og gjør fluid nr 3 pumpbart og ikke en gel En mye lavere midlere partikkelstørrelse har ogsa stabilisert strømningsregimet og er na laminær ved 1000 s hvilket er vist ved den lave plastiske viskositet og den positive flytegrense

Eksempel 2

Eksperimenter ble utført for a undersøke virkningen av ettertilsetting av det valgte polymerdispergenngsmiddel til en slurry omfattende vektmidler med samme kolloidale partikkelstørrelse En formalt bantt (Dso-4 um) og en finoppdelt kalsiumkarbonat (70 vekt% av partiklene mindre enn 2 u.m) ble valgt som begge har en partikkelstørrelse som svarer til den ifølge oppfinnelsen Slurnene ble fremstilt med en ekvivalent partikkel volumfraksjon pa 0,282 Se tabell IT

Reologiene ble malt ved 120°F (49°C), og deretter ble det tilsatt 6 ppb (17,2 kg/m<3>) IDSPERSE XT Reologiene i de etterfølgende slurner ble til slutt malt ved 120°F (se tabell III), med en ekstra API fluidtaptest

Ingen filtrasjonskontroll oppnås fra ettertilsetting av polymeren, hvilket fremgår av det samlede fluidtap i API-testen

Eksempel 3

Testen ble utført for a vise egnetheten til slurryer pa 24 ppg (2,87 g/cm<3>)

(volumfraksjon pa 0,577) Hvert fluid inneholdt følgende komponenter, eksempelvis ferskvann 135,4 g, samlet barytt 861 0 g, IDSPERSE XT 18,0 g Baryttkomponenten ble variert i sammensetning ifølge den følgende tabell

Resultatene vist i tabell V viser at barytt med en API kvalitet pa grunn av sin partikkelstørrelse og den høye volumandelen som er påkrevet for a oppnå de høye slamvekter oppviser dilatans, dvs høy plastisk og tilsynelatende viskositet og negative flyteverdier

Introduksjon av fine materialer har en tilbøyelighet til a stabilisere strømningsregimet og holde det laminært ved høyere skjærhastigheter plastisk viskositet reduseres merkbart og flytegrensen endres fra negativ til positiv Ingen signifikant økning i lavskjærhastighetsviskositet (ved 3 rpm) forårsakes av den kolloidale barytt

Disse resultatene viser at det kolloidale vektmatenalet ifølge oppfinnelsen med fordel kan benyttes sammen med konvensjonell API-barytt Eksempel 4

En 18 pund pr gallon (2,15 g/cm ) slurry med vektmiddel ifølge den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt og deretter forurenset med et spekter av kjente forurensninger og varmvalsebehandlet ved 300°F (148,9°C) De reologiske resultater før varmvalsebehandhng (before hot rolling, BHR) og etter varmvalsebehandling (after hot rolling AHR) er vist nedenfor Systemet viser utmerket bestandighet mot forurensninger, lav kontrollerbar reologi og gir fluidtapkontroll under en standard API slamtest som vist i den følgende tabell VI Et ekvivalent sett av fluider ble fremstilt ved hjelp av konvensjonell API-barytt uten polymerbelegg som en direkte sammenligning av de to partikkeltyper (Tabell VI) reproduksjon av utboret faststoff forurensning som kommer fra leirskifersedimenter under boring

1 - Samlet fluidtap etter 30 sekunder

2 - Samlet fluidtap etter 5 minutter

En sammenligning av de to sett av data viser at vektmidlet ifølge den foreliggende oppfinnelse har betydelige fluidtapkontrollegenskaper sammenlignet med API-barytt API-barytt viser ogsa sensivitet overfor forurengsninger av utborede faststoffer mens det nye barytt-systemet er mer tolerant

Eksempel 5

Et eksperiment ble utført for a vise det nye vektmidlets evne til a fremstille boreslam med tettheter over 20 pund/gallon (2,39 g/cm )

To 22 pund/gallon (2,63 g/cm •3) slamsystemer ble fremstilt Vektmidlene bestod av en blanding av 35 % v/v nytt barytt vektmiddel og 65 % v/v barytt av API-kvalitet vektmiddel (fluid nr 1) og 100 % barytt av API-kvalitet (fluid nr 2), begge med 11,5 pund pr fat (32,8 kg/m<3>) STAPLEX 500 (varemerke tilhørende Schlumberger, leirskifterstabilisator), 2 pund pr fat (5,7 kg/m<3>) IDCAP (varemerke tilhørende Sclumberger, leirskifennhibitor), og 3,5 pund pr fat (10 kg/m<3>) KC1 De andre tilsetningene stabiliserer borefluidet, men demonstrerer her den nye formuleringens evne til a mestre enhver etterfølgende polymertilsetmng Fluidet ble varmvalsebehandlet ved 200°F (93,3°C) Resultatene er vist i tabell VIII

Barytten av 100 % API-kvalitet har svært høy plastisk viskositet og er faktisk turbulent, hvilket er vist med den negative flytegrense Etter varmvalsebehandling er reologien sa høy at den er utenfor skalaen

Eksempel 6

Dette eksperimentet viser det nye vektmidlets egenskaper i forbindelse med lavviskositetsfluider Vektmidlet er 100 % kolloidal barytt ifølge den foreliggende oppfinnelse Fluid nr 15 er basert pa en pseudo-olje (Ultidnll, varemerke tilhørende Schlumberger, en lineær alfa-olefin med 14-16 karbonatomer) Fluid nr 16 er en vannbasert slam og omfatter en viskositetsøker (0 5 ppb ID VIS, varemerke tilhørende Schlumberger, en ren xantangummipolymer) og et fluidtapkontrollmedium (6,6 ppb IDFLO, varemerke tilhørende Schlumberger) Fluid nr 15 ble varmvalsebehandlet ved 200°F (93 3°C) fluid nr 16ved250°F (121,1°C) Resultater etter varmvalsebehandling er vist i tabell IX

Selv om fremstillingen ikke ble optimalisert, gjør denne testen det klart at det nye vektmidlet tilveiebringer en mate til fremstilling av fluider som er analoge med saltvannsløsninger og er nyttige ved tynnhullsanvendelser eller som borefluider i kveilerør Reologiprofilet er forbedret ved tilsetting av kolloidale partikler Eksempel 7

Et eksperiment ble utført for a vise det nye vektmidlets egenskaper i forbindelse med fremstilling av komplettenngsfluider hvor tetthetskontroll og følgelig sedimentenngsstabilitet er den viktigste faktor Vektmidlet bestar av ny kolloidal barytt ifølge den foreliggende oppfinnelse med 50 pund pr fat (142,65 kg/m<3>) kalsiumkarbonat av standard API-kvalitet som virker som brodannende faststoffer Fluidet med 18,6 ppg (2,23 g/cm<3>) ble fremstilt med 2 pund pr fat (5,7 kg/m<3>) PTS 200 (varemerke tilhørende Schlumberger, pH-buffer) Statiske aldnngstester ble utført ved 400°F (204,4°C) i 72 timer Resultatene som er vist i tabellen nedenfor, før statisk aldring (before static ageing, BSA) og etter statisk aldring (after satic ageing, ASA) viser god stabilitet for sedimentering og reologisk profil

Eksempel 8

Eksperimentet viser det nye vektmidlets egenskaper i forbindelse med fremstilling av lavviskøse fluider og viser dets toleranse overfor pH-variasjoner Vektmidlet bestar av den nye kolloidale barytt ifølge den foreliggende oppfinnelse Fluidet med 16ppg (1,91 g/cm ) ble fremstilt med kaustisk soda for a justere pH til det pakrevede mva, med testing av den etterfølgende fluidreologi og API-filtrenng Resultatene som er vist i den nedenstående tabell viser god stabilitet overfor pH-vanasjon og reologisk profil

Eksempel 9

Eksperimentet viser det nye vektmidlets egenskaper i forbindelse med fremstilling av HTHP vannbaserte fluider med lav reologi Vektmidlet bestar av den nye kolloidale barytt ifølge den foreliggende oppfinnelse, med 10 pund pr fat (28,53 kg/m<3>) CALOTEMP (varemerke tilhørende Schlumberger, fluidtaptilsetning) og 1 pund pr fat (2 85 kg/m<3>) PTS 200 (varemerke tilhørende Schlumberger, pH-buffer) Fluider med 17ppg (2,04 g/m<3>) og 18ppg (2,16 g/cm<3>) ble statisk eldet i 72 timer ved 250°F (121°C) Resultatene som er vist i den nedenstående tabell viser god stabilitet mot sedimentering og lav reologisk profil ved testing av den etterfølgende filtrasjon

Claims

1 Anvendelse av et fluid som brønnborefluid omfattende tilsetningsmiddel for a øke tettheten til fluidet, i det tilsettingsmiddelet omfatter faste kolloidale partikler med vektmidlere partikkeldiameter (D50) pa mindre enn 2 u.m, 1 det partiklene er deflokkulert ved virkningen av et dispergeringsmiddel og 1 det dispergeringsmiddelet inkorporeres under oppmaling eller finoppdehng av partiklene til den spesifiserte partikkelstørrelse

2 Anvendelse 1 henhold til krav 1,1 det de kollodiale partiklene er sammensatt av et materiale med en spesifikk tetthet pa minst 2,68

3 Anvendelse 1 henhold til krav 1 eller 2,1 det de kolloidale partiklene har en D50 pa mindre enn 1 5 u.m

4 Anvendelse 1 henhold til krav 3,1 det de kollodiale partiklene har en D50 pa minst 0,5 u.m

5 Anvendelse 1 henhold til hvilket som helst av de foregående krav 1 det de kollodiale partiklene bestar av banumsulfat, kalsiumkarbonat, dolomitt, llmenitt, hematitt eller andre jernvarmer, olivin, sidentt, strontiumsulfat eller blandinger av disse

6 Anvendelse 1 henhold til hvilket som helst av krav 1 til 5 1 hvilken som helst av de følgene prosesser som benyttes ved konstruksjon eller behandling av olje, gass, vann eller geotermiske brønner boring, komplettering, overhaling, setting av pakninger, stimulering eller brønndreping

7 Anvendelse 1 henhold til hvilket som helst av de foregående krav, 1 det fluidet er et vannbasert brønnborefluid

8 Anvendelse 1 henhold til krav 7,1 det dispergeringsmiddelet omfatter en vannløslig polymer med molekylvekt pa minst 2000 Dalton og 1 det polymeren er en homopolymer eller kopolymer av enhver monomer valgt fra klassen omfattende akrylsyre, itakonsyre, maleinsyre eller anhydnd, hydroksypropyl akrylat vinylsulfonsyre, akrylamido 2-propan sulfonsyre, akrylamid, styren sulfonsyre, akrylfosfatestere metylvinyletere og vinylacetat og ved at syremonomerene ogsa kan være nøytralisert til et salt slik som natnumsalt

9 Anvendelse 1 henhold til hvilket som helst av kravene 1-6 1 det fluidet er et brønnborefluid basert pa en organisk væske

10 Anvendelse 1 henhold til krav 9,1 det dispergenngsmidlet velges fra karboksylsyre med molekylvekter pa minst 150

11 Anvendelse i henhold til krav 9, i det dispergenngsmidlet har molekylvekt pa minst 150 og velges fra oljesyre, polybasiske fettsyrer, alkylbenzen sylfonsyre, alkan sulfonsyre, lineære alfa-olefin sulfonsyre eller jordalkahemetallsalter av ethvert av de ovennevnte syrer, og fosforlipider

12 Vannbasert brønnborefluid omfattende tilsetningsmiddel for a øke tettheten til fluidet, karakterisert ved at tilsetningsmidlet omfatter faste kollodiale partikler med en vektmidlere partikkeldiameter (D50) pa mindre enn 2 u.m, hvor partiklene er deflokkulert ved virkningen av et dispergeringsmiddel, med unntak av at nar det faste materialet til tilsetningsmiddelet for a øke tettheten til fluidet er et kalsiumkarbonat, omfatter ikke kalsiumkarbonat minst 60 vekt % av partikler med mindre enn 2 u.m ekvivalent sfærisk diameter

13 Fluid 1 henhold til krav 12, karakterisert ved at dispergenngsmidlet inkorporeres under oppmaling eller finoppdeling av partiklene til den spesifiserte partikkelstørrelse

14 Fluid 1 henhold til krav 12, karakterisert ved at de kollodiale partiklene har en vektmdlere partikkeldiameter (D50) pa mindre enn 1,5 u.m

15 Fluid 1 henhold til krav 14, karakterisert ved at de kollodiale partiklene har en D50 pa minst 0,5 u.m

16 Fluid 1 henhold til hvilket som helst av kravene 12-14, karakterisert ved at de kollodiale partiklene er sammensatt av et materiale med spesifikk tetthet pa minst 2 68

17 Fluid 1 henhold til et hvilket som helst av kravene 12-16, karakterisert ved at de kollodiale partiklene bestar av banumsulfat, kalsiumkarbonat, dolomitt, llmenitt, hematitt eller andre jernmalmer,olivin, sidentt, strontiumsulfat eller blandinger av disse

18 Fluid 1 henhold til hvilket som helst av kravene 12-17 karakterisert ved at dispergenngsmidlet omfatter en vannløslig polymer med molekylvekt pa minst 2000 Dalton og hvor polymeren er en homopolymer eller kopolymer fra enhver monomer valgt fra klassen omfattende akrylsyre, itakonsyre, maleinsyre elleranhydnd, hydroksypropyl akrylat vinylsulfonsyre, akrylamido 2-propan sulfonsyre akrylamid, styren sulfonsyre akrylforsfat ester, metylvinul etere og vinylacetat, og ved at syre monomerene ogsa kan være nøytralisert til et salt slik som et natnumsalt

19 Brønnborefluid basert pa et organisk væske omfattende et tilsetningsmiddel for a øke tettheten til fluidet, karakterisert ved at tilsetningsmidlet omfatter faste kollodiale partikler med en vektmidlere partikkeldiameter (D50) pa mindre enn 2 u.m, hvor partiklene er deflokkulert ved virkningen av et dispergeringsmiddel, og hvor dispergenngsmidlet er inkorporert under oppmalingen eller finoppdeling av partiklene til den spesifiserte partikkelstørrelsen

20 Fluid 1 henhold til krav 19, karakterisert ved at de kollodiale partiklene har en vektmidlere partikkeldiameter (D50) pa mindre enn 1,5 um

21 Fluid 1 henhold til krav 20, karakterisert ved at de kollodiale partiklene har en (D50) pa mindre enn 0,5 [ im

22 Fluid 1 henhold til hvilket som helst av kravene 19-21, karakterisert ved at de kollodiale partiklene er sammensatt av et materiale med spesifikk tetthet pa minst 2,68

23 Fluid 1 henhold til hvilket som helst av kravene 19-22, karakterisert ved at de kollodiale partiklene bestar av banumsulfat, kalsiumkarbonat, dolomitt, llmenitt hematitt eller andre jernmalmer olivin sidentt strontiumsulfat eller blandinger av disse

24 Fluid 1 henhold til hvilket som helst av kravene 19-23, karakterisert ved at dispergenngsmidlet velges fra karboksylsyre med molekylvekter pa minst 150

25 Fluid 1 henhold til hvilket som helst av kravene 19-24, karakterisert ved at dispergenngsmidlet har en molekylvekt pa minst 150 og velges fra oljesyre, polybasiske fettsyrer, alkylbenzen sulfonsyre alkan sulfonsyre, lineær alfa-olefin sylfonsyre eller jordalkaliemetallsalter fra en hvilke som helst av de ovenstående syrer og fosfohpider

26 Fremgangsmåte for a preparere en vannbasert brønnborefluid 1 henhold til hvilket som helst av kravene 12-18, karakterisert ved at dispergenngsmidlet inkorporeres under oppmaling eller finoppdeling av partikler til den spesifikke partikkelstørrelsen og at de kollodiale partiklene tilsettes til brønnborefluidet som et flytende medium 1 vannfase

27 Femgangsmate for a preparere et brønnborefluid basert pa organisk væske 1 henhold til hvilket som helst av kravene 19-25, karakterisert ved at dispergenngsmidlet inkorporeres under oppmaling eller finoppdeling av partikler til den spesifikke partikkelstørrelsen og hvor de kollidale partiklene tilsettes til brønnborefluidet som et flytende medium som er en organisk væske med kinematisk viskositet mindre enn 10 centistokes (lOmm /s) ved 40°C og et antennelsespunkt ved 60 °C

28 Fremgangsmåte i henhold til krav 26 eller 27, karakterisert ved at de kollodale partiklene dannes ved oppmaling av en egnet matestokk i et omrørt virvelsjikt av et partikulært slipemedium