NO336761B1 - Fremgangsmåte for å beskytte sementoverflater i et behandlingsområde til et borehull - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å beskytte sementoverflater i et behandlingsområde til et borehull mot de ødeleggende effektene av kontakt med syreinneholdende sammensetninger anvendt i behandling av nærliggende reservoarbergformasjoner.

OPPFINNELSENS FAGOMRÅDE

Oppfinnelsen vedrører bevaring av sement i eller nær borehullområdet, inkludert sementbroplugger, som vanligvis plasseres i borehullet for vannavstengning, eller sement bak foringsrør, som vanligvis brukes mellom borehullsforingen (brannrøret) og formasjonen for å tilveiebringe isolasjon mellom soner. Sementbevaringen anvendes når brønnen må utsettes for slamsyre eller andre syrebehandlingerfor å øke permeabilitet for å forbedre formasjonsproduktiviteten.

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Syreløsninger er ofte anvendt for å stimulere produksjonen av væsker fra sandstein og andre kiselsyreholdige formasjoner som omgir olje- og gassproduksjonsbrønner ved å forbedre permeabiliteten.

Fremgangsmåtene refereres vanligvis til som syrebehandlingsprosesser, og inkluderer innsprøyting av en vannholdig oppløsning som inneholder en blanding av fluorsyre og saltsyre inn i formasjonen, og etterfølgende produksjon av den brukte syren fra formasjonen inn i borehullet.

Kiselsyreholdige formasjoner er blitt syrliggjort ved kontakt med slamsyre. Som brukt heri, refererer "slamsyre" til en vannholdig oppløsning av fluorsyre (HF) og minst en syre valgt fra saltsyre (HCI), eddiksyre (Hac) eller maursyre; vanligvis er syren i tilegg til HF HCI. Som godt forstått på feltet, er opphavet til HCI og HF ikke viktig, slik at "slamsyren" også kan omfatte vannholdige oppløsninger av kjemikalier som reagerer raskt for å danne HCI og HF, med andre ord slik at når oppløsningen når frem til formasjonen er de aktive bestanddelene HF og HCI. De respektive konsentrasjonene av HCI og HF kan variere over store områder, der de nedre grensene er mer praktiske enn operasjonsmessige, og de øvre grensene er avhengige av en felles oppløsningsevne til de to syrene.

Det har blitt rapportert at syrer som er oppvarmet og under trykk kan innta mikrobrister i det sementerte ringrommet mellom foringsrøret og formasjonen, og resulterer i betydelig syreskade på til og med lateksinneholdende sement.

Laboratorieprøvearbeid er rapportert som peker mot at bare eddiksyre, eller kombinert med HF, løser opp mye mindre sement enn HCI og HCL-HF blandinger, mens de resulterer i den samme karbonatoppløsende egenskapen. Det har blitt rapportert at reaksjonen til eddiksyre med sement danner en beskyttende hinne som motvirker ytterligere syreangrep.

Litteraturen rapporterer også at når laboratorieprøver av hardnet sementslurry ble utsatt for angrep av oppløsninger inneholdende HF ble det observert at et overflate-lag av fluoritt ble dannet. Det ble rapportert at fluorittet var mer oppløselig i HCI en i Hac.

Andre laboratoriumsprøver gjort på sementbiter rapporterte at utsettelse for HCI-HF blandinger synes å resultere i dannelse av en beskyttende hinne av amorf silika som senket eller inhiberte reaksjonen med HCI. Det har også blitt rapportert at HF reagerte med en HF-oppløselig del av sementen, det vil si den amorfe silika bestanddelen, så lenge som der var skjær (eng: "shear") ved syre/sementgrense-snittet for å fjerne den beskyttende hinnen dannet på sementen.

Det er også kjent fra US patent nr. 3,543,856 at en formasjon kan behandles med en vannholdig oppløsning av HCI, og HF kan forskylles med en vannholdig ammonium-kloridoppløsning for å fortrenge vann som inneholder metallioner, og tjene som et stabiliserende middel for vannømfintlig leire.

Det vises videre til E.P. da Motta, CR. Miranda, S.M.C. Anjos, J. A. Ribeiro, E. Chaves Jr. ,"Acidizing Wells With Acetic/HF Acid Mixtures to Minimize Cement Dissolution", SPE-31080, SPE International Symposium on Formation Damage Control, 14-15 February, Lafayette, Louisiana, 1996.

Som et resultat av disse funnene har eddiksyre erstattet noe eller all HCI anvendt i syreslam og andre syrebehandlende sammensetninger. Reduksjonen av ugunstige effekter av syrebehandlinger som inkluderer eddiksyre er rapportert å være danning av en avleiring eller et beskyttelseslag som senker eller minimaliserer farten på angrepet til de andre syrene anvendt i brønnen, eller formasjonsbehandlings-prosessen.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en prosess for forbehandling av en eksisterende sementplugg eller annen sementkonstruksjon i et borehull for å beskytte sementen fra angrep og nedbryting når den kontaktes i løpet av syrebehandlingsoperasjoner.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en prosess som raskt og effektivt kan beskytte overflatene på sementsammensetninger i et borehull mot de ødeleggende effektene til etterfølgende syrekontakt.

Det er videre et annet formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en prosess som kan anvendes for å bevare integriteten til sementforseglingene og pluggene ved en mengde forskjellige på forhånd eksisterende forhold i området til borehullet og formasjonen som skal utsettes for syrebehandlingen.

Et videre formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og sammensetning for å danne beskyttende presipitater på utsatte sementoverflater som vil fjerne eller minimalisere skadelige effekter av påfølgende syrebehandlinger på den nærliggende formasjonen.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Formålene ovenfor og andre fordeler er oppnådd av den foreliggende oppfinnelsen som tilveiebringer en fremgangsmåte for å beskytte sementoverflater i et behandlingsområde mot de ødeleggende effektene av kontakt med syreinneholdende sammensetninger anvendt for å behandle de nærliggende reservoarformasjonene, der fremgangsmåten omfatter de følgende trinnene: a) å kontakte sementoverflatene som skal beskyttes med en vannholdig syreblanding av 10 vekt % eddiksyre med en konsentrasjon av 1.67M og 1.5 vekt % fluorsyre med en konsentrasjon av 0.75M i etylenglykolmonobutyleter, som er en felles løsning for syreblandingen, i et tidsrom av minst to timer, hvorved et beskyttende presipitat blir dannet på overflaten av sementen; og b) spyling av enhver gjenværende vannholdig syreblanding fra overflaten av den behandlede sementen, og c) syrebehandling av formasjonen med en slamsyre bestående av saltsyre og fluorsyre.

Den vannholdige syreblandingen kan omfatte en korrosjonshemmende pakke.

Fremgangsmåten kan omfatte, før (a), et tilleggstrinn for å kontakte sementoverflatene med en oppløsning av vannholdig ammoniumklorid og et felles løsnings-middel for å fortrenge enhver formasjonssaltvannsoppløsning og oljematerialer tilstedeværende på sementoverflatene.

Det felles løsningsmiddelet kan velges fra gruppen som består av etylenglykoldimetyleter, dietylenglykoldimetyleter, etylenglykolmonopropyleter og etylenglykolmonoetyleter.

Løsningsmiddelet kan videre være etylenglykolmonobutyleter.

Andre løsningsmiddel som er blandbare med både vannholdig ammoniumklorid og petroleumen inkluderer dietylenglykolmonobutyleter, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, acetonmetyletylketon, dioksan, etylalkohol, propanol og diaceton.

I løpet av utførelsen av fremgangsmåten i følge den foreliggende oppfinnelsen blir Hac/HF blandingen forberedt med et felles løsningsmiddel ved en konsentrasjon på omlag 10 prosent av volum. Fellesoppløsningsmiddelet øker virkningen til syreblandingen med sementen, og inhiberer dannelsen av en emulsjon i løpet av pumpingen og leveringen av den vannholdige syreblandingen til behandlingsområdet.

Som nå forstått er de ønskede resultatene oppnådd ved utføring av fremgangsmåten i følge den foreliggende oppfinnelsen ved dannelse av et presipitat av CaF3på overflaten av sementen i behandlingsområdet. Den vannholdige syreblandingen av Hac/HF må forbli i kontakt med sementen i et tidsrom som er tilstrekkelig for å danne et beskyttende barrierelag av presipitatet. Det bør tilveiebringes ett minimum på to (2) timer med kontakttid før introduksjon av slamsyre inn i behandlingsområdet for å tillate dannelse av det beskyttende presipitatet.

HAc er fortrinnsvis en vannholdig oppløsning med en konsentrasjon på 1,67M. HF er også en vannholdig oppløsning ved en konsentrasjon på 0,75M.

Det forestrukkne forholdet mellom Hac og HF i blandingen er på 10/1,5 vekt %, basert på de foretrukne molare konsentrasjonene spesifisert ovenfor.

Syreblandingen kan også inkludere korrosjons hemmer og hemmende syrer som er velkjente på fagfeltet. Valget av en korrosjonshemmende pakke er basert på forholdene i brønnen i behandlingsområdet, inkludert temperaturen.

Passende hemmer omfatter uorganiske arsenikkforbindelser, acetylenske alkoholer, tiofenoler, heterosykliske nitrogenforbindelser, substituerte tioureaer, harpiksamin-derivater, kvartærammoniumforbindelser og lignende organiske midler. Andre tilsetningsstoffer kan også være tilstedeværende. Disse inkluderer overflate-behandlingsmidler utformet for å virke som demulgeringsmidler, vætingsmidler, antislammidler, og retarderende midler; kompleksdannende midler tiltenkt å forebygge danning av gelatinøse jernhydroksider; geledannende midler for redusering av trykksenkingen gjennom rørene, senking av syrereaksjonshastigheten, og redusering av væsketap i løpet av bruddformeringsoperasjoner; avledningsmidler tiltenkt for foreløpig plugging av mer gjennomtrengelige områder og derved fremming av et mer enhetlig syreangrep; og lignende materialer. En stor variasjon av til-settingsmidler utformet for å utføre disse og relaterte funksjoner er tilgjengelige kommersielt, og er velkjente for fagfolk på feltet. Tilsetningsstoffene som velges bør selvsagt være kompatible med den særskilte vannholdige syreblandingen av HAc/HF.

Det følgende eksemplet illustrerer utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen i behandlingen av en formasjon hvori produksjon av gass og/eller olje skal stimuleres med økt gjennomtrengbarhet ved bruk av en syreslambehandling som inkluderer HCI og HF, og hvori sementen er tilsatt borehullet for å etablere en plugg i området mot inntrengning av vann nedenifra inn i produksjonsområdet.

EKSEMPEL 1

Dette eksemplet beskriver fremgangsmåten i følge oppfinnelsen for behandling av en sementboreplugg som er plassert i borehullene for å avstenge vann.

Produksjonen stoppes i samsvar med trinn som konvensjonelt utføres i løpet av forberedelser for syrestimuleringsbehandling av formasjonen. For å forebygge at behandlingsvesker kommer inn i formasjonen fra sementen som skal behandles, åpnes sideventilen til brønnen.

Borehullsområdet omfattende behandlingsområdet gjennomskylles så med en 3 % til 5 % ammoniumkloridoppløsning og et 10 % per volum løsningsmiddel som er etylenglykolmonobutyleter. Denne gjennomskyllingen fortrenger enhver formasjons-saltvannsoppløsning som er tilstedeværende, og fjerner ethvert oljemateriale som kan ha blitt avsatt på sementoverflatene som skal behandles.

Etterpå forberedes en vannholdig blanding av Hac og HF som inkluderer en passende korrosjonshemmende pakke og hemmende syre, for innsprøyting inn i behandlingsområdet. Den vannholdige syreblandingen leveres til behandlingsområdet hvor den forblir i kontakt med sementoverflaten i minst to timer. Kontakt-tiden til den vannholdige syreblandingen med sementen er tilstrekkelig for å danne et beskyttende lag på overflaten til sementen, som vill beskytte sementen mot angrep av slamsyresammensetningen som vil følge. Siden den behandlede sementen tjener som en sementbroplugg i borehullet, sirkuleres forvasken ut etter en bløtleggingstid på minst 2 timer.

EKSEMPEL 2

Dette eksemplet beskriver fremgangsmåten i følge den foreliggende oppfinnelsen anvendt for behandling av sementnoduler inne i perforeringer.

Den samme trinnvise prosedyren som er vist i Eksempel 1 er fulgt ved tilsetting av en HCI/HF syrliggjøringsoppløsning.

Når det beskrevne beskyttende overflatelaget er formet på sementen, blir formasjonen igjen åpnet for kontakt, og den konvensjonelle syreslamsammen-setningen leveres til behandlingsområdet. Slamsyrebehandlingen fortsetter i samsvar med kjent teknikk.

Som et resultat av beskyttelsen av sementen i behandlingsområdet i følge fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, påvirkers ikke integriteten til forseglingen mellom sonene som er tilveiebrakt av sementen. Produktiviteten til formasjonen økes, og det kreves ingen gjentatt sementering av behandlingsområdet.

Andre modifikasjoner og variasjoner av fremgangsmåten og sammensetningen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen vil blir synliggjort for de med vanlige ferdigheter på fagfeltet basert på beskrivelsen ovenfor, og omfanget av oppfinnelsen skal derfor bestemmes ved referanse til kravene som følger.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å beskytte sementoverflater i et behandlingsområde til et borehull mot de ødeleggende effektene av kontakt med syreinneholdende sammensetninger anvendt i behandling av nærliggende reservoarbergformasjoner,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter de følgende trinnene: d) å kontakte sementoverflatene som skal beskyttes med en vannholdig syreblanding av 10 vekt % eddiksyre med en konsentrasjon av 1.67M og 1.5 vekt % fluorsyre med en konsentrasjon av 0.75M i etylenglykolmonobutyleter, som er en felles løsning for syreblandingen, i et tidsrom av minst to timer, hvorved et beskyttende presipitat blir dannet på overflaten av sementen; og e) spyling av enhver gjenværende vannholdig syreblanding fra overflaten av den behandlede sementen, og f) syrebehandling av formasjonen med en slamsyre bestående av saltsyre og fluorsyre.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den vannholdige syreblandingen omfatter en korrosjonshemmende pakke.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedå omfatte, før (a), et tilleggstrinn for å kontakte sementoverflatene med en oppløsning av vannholdig ammoniumklorid og et felles løsningsmiddel for å fortrenge enhver formasjonssaltvannsoppløsning og oljematerialer tilstedeværende på sementoverflatene.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3,karakterisert vedat det felles løsningsmiddelet er valgt fra gruppen som består av etylenglykoldimetyleter, dietylenglykoldimetyleter, etylenglykolmonopropyleter og etylenglykolmonoetyleter.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3,karakterisert vedat løsningsmiddelet er etylenglykolmonobutyleter.