NO783893L - Borefluidum. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører utnyttelse av syreoppløslige tilsetningsmidler for å øke den spesifikke vekt i bore-, restaurerings- og etterbehandlingfluida for anvendelse i underjordiske olje- og gassbrønner.

Under boreoperasjonen i underjordiske brønner og under etterbehandling og restaurering av brønner kreves det ofte fluida med relativ.høy spesifikk vekt for å tilveiebringe et hydrostatisk trykk for utbalansere de motvirkende geologiske trykk

som oppstår når formasjoner penetreres av brønnborret. Fluida som anvendes for disse operasjoner kan generelt beskrives som enten vandige eller oljebaserte. Mineraler som i det vesentlige er inerte ovenfor disse bærervæsker, anvendes ofte for å forøke væskens spesifikke vekt til et gitt eller ønsket nivå. F.eks.

er bariumsulfat, jernoksyder så som hematitt og magnetitt, sideritt og kalsiumkarbonat vanlig anvendte mineraler for å for-øke væskens spesifikke vekt for væsker for disse formål.

Det er også ønskelig at det anvendte valgte mineral for å forøke væskens spesifikke vekt også er meget oppløselig når det ut-settes for sure omgivelser, så som en vandig oppløsning av saltsyre, slik at mineralet kan fjernes fra væsken for å forhindre uheldige permiabilitets endringer i de produserende formasjoner. Mineraler som har en begrenset oppløslighet i vanlige oppløs-ningsmidler og syrer kan resultere i en permanent ødeleggelse av formasjonens permiabilitet som følge av en gjentettende effekt av de små partikler i formasjonsmatrisen.

F.eks. utviser bariumsulfat nesten ingen oppløslighet i sure-oppløsninger eller oppløsningsmidler og er således uønsket som tilsetningsmiddel for å forøke den spesifikke vekt av de fluida som skal anvendes for etterbehandling av produserende formasjoner når disse er følsomme for ødeleggelse som følge av partikkelgjentetting. Som et resultat av den begrensede opp-løslighet for bariumsulfat i sure omgivelser så har kalsiumkarbonat og sideritt vært foreslått som en erstatning for bariumsulfat for tilveiebringelse av høy spesifikk vekt i bore-eller etterbehandlingsfluida, da disse mineraler er vesentlig mere oppløslige i sure oppløsninger enn bariumsulfat. Imidlertid har anvendelse av kalsiumkarbonat funnet meget begrenset anvendelse som følge av dets relativt lave spesifikke vekt på

2,7 g/ml, hvilket i praksis ikke tillater fremstilling av fluida med spesifikke vekter høyere enn ca. 1,7 g/ml. Jerninneholdende mineraler så som sideritt har relativt høye spesifikke vekter,

men utnyttelse av sideritt er begrenset av praktiske hensyn, så som tilgjengelighet, pris og ytteligere fordi syreutløsnings-produktene, .som oppstår etter behandling av sideritt med mineral-syre, har en tendens til å danne et uoppløslig presipitat ved stigene pH-verdier.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det funnet at de problem-er som er knyttet til anvendelse av de tidligere anvendte mineraler som erstatning for bariumsulfat kan unngås ved å anvende mineralet apatitt som spesifikk vektbefordrende middel i bore-, restaurerings og etterbehandlingsvæsker i underjordiske brønner.

Apatitt er et meget utbredt mineral med kjent sammensetning med den generelle formel

Den mest vanlige variant av apatitt er mineralet kjent som fluorapatitt med den generelle formel

Mineralet apatitt er uoppløselig både i vann og olje, men er meget oppløselig i tynne saltsyre-oppløsninger. Hva som er mere viktig er at apatittmineraler har en relativ høy spesifikk vekt i området 3,1 - 3,4 g/ml. Apatitt kan lett males til det fin- i

pulveriserte materiale som er nødvendig for fremstilling av et fluidum for anvendelse ved boring, etterbehandling og re-

staurering av underjordiske brønner. Ytteligere kan apatitt lett suspenderes i et vann- eller oljesystem under anvendelse av kjente fortykkere, emulgatorer og andre overflateaktive midler. Selvom fluorapatitt er det foretrukne mineral for anvendelse i henhold til foreliggende oppfinnelse så kan et vært mineral innen apatitt-familien utnyttes, innbefattende fluorapatitt, klorapatitt, hyd-oksyapatitt, karbonatapatrtt.,kollofan, samt en kombinasjon eller blanding av en eller flere av disse.

Apatitt og mineraler med tilsvarende sammensetning er foreslått anvendt for forskjellige anvendelser. F.eks. angir US-patent nr. 2.319.395 anvendelse av kollofanitt og vavelitt erholdt ved vask-ing av " Florida pebbel fosfat". Ytteligere er angitt i en artikkel, "Substitution of Phosphate Slime for Bentonite in Geothermal Well Drilling Fluids", United States Department of

The Interior, Bureau of Mines Report of Investigations/1975, anvendelse av fosfatslim inneholdende apatitt som erstatning for bentonitt i borevæsker. Imidlertid bør det bemerkes at apatitt kun er tilstede i fosfatslim som en ikke-virksom for-urensning, og at fosfatslimet som er foreslått anvendt i det nevnte Bureau of Mines Report er for justering av de reologiske strømningsegenskapene for disse fluida. Mere viktig er at fosfatslimet inneholdende apatitt ikke kan anvendes fordi disse slim i det vesentlige er uoppløslige i sterke syrer, så som saltsyre.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er tilveiebrakt et syre-oppløselig 'vektbefordrendemiddel for anvendelse ved boring, etterbehandling og restaurering av en underjordisk brønn, idet det vektbefordrende middel er fluorapatitt, klorapatitt, hydroksyapatitt, karbonatapatitt eller kollofan, eller blandinger derav. Middelet tilsettes i en mengde tilstrekkelig til å gi en væske med den spesifikk vekt opptil ca. 2,3 g/ml.

I henhold til foreliggende oppfinnelse innarbeides som et vekt-bef ordrende middel mineralet apatitt i et vandig eller oljebasert bore-, restaurerings- eller etterbehandlingsmiddel. I en foretrukket utførelsesform anvendes fluorapatitt som er konversielt til- j .gjengelig i en relativt renform. En typisk prøve av finmalt fluorapatitt kan forventes å ha en densitet på ca. 3,22 g/ml. Etter sikting gjennom en 200 mesh sikt,vil mindre enn 2% av faststoffet forbli på sikten. Mer viktig er at en typisk prøve av fluorapatitt kan forventes å ha en oppløslighet på ca. 93,5%

i en 15%-ig aktiv oppløsning av saltsyre. Fluorapatitt er funnet å være mindre enn 0,2% oppløslig i vann og oppløsligheten i olje

er praktisktalt 0. Ved fremstilling av et fluidium for anvendelse ved drilling/etterbehandling og restaurering av underjordiske brønner innarbeides en tilstrekkelig mengde apatitt i en bærer til å gi et fluidum med en spesifikk vekt tilstrekkelig til å gi et

hydrostatisk trykk til å utbalansere de motvirkende geologiske og formasjonstrykk. Generelt sagtrbør det kunne tilveiebringes fluida med en spesifikk vekt så lav som 0,8 g/ml, og så høy som 2,3 g/ml. Dette vil utgjøre at apatitt anvendes i en mengde på 2,8 - 1710 kg pr. m 3 totalt fluidum.

For å fremstille et mere tilfredstillende fluidum for behandlings-formål er det foretrukket å anvende en apatitt som har en spesifikk vekt på ca.. 3,1 g/ml og med en syreoppløslighet som er større enn 90 vekt-%. Oppfinnelsen beskrives ytteligere ved hjelp av de etterfølgende eksempler.

Eksempel 1 •

Foreliggende eksempel viser oppløsligheten av en fin fordelt prøve av flourapatitt i en 15 %-ig aktiv saltsyreoppløsning.

En prøve fluorapatitt med en vekt på 2 - 4 g ble overført til et beger og tilsatt 100 ml 15 %-ig aktiv saltsyre. Tilsetningen av saltsyre ble foretatt porsjonsvis til beger under et urglass for å forhindre tap av prøven. Prøven ble oppvarmet til like under kokepunktet, eksempelvis 90°C og holdt ved denne tempera-tur i ca. 3 h. Prøven ble filtrert gjennom en ved 105°C tarert Gooch digel av middels porøsitet. Residuet ble vasket med oppvarmet 15 %-ig saltsyre og deretter med varmt vann. Diglen og resten ble tørket hvoretter den konstante vekt ved 105°C

ble bestemt og'anvendt for den følgende beregning:

Ved hjelp av den ovenfor viste ligning ble oppløsligheten bestemt til ca. 93,5%.

Eksempel 2

Et vann-basert fluidum med en spesifikk vekt på 1,68 g/ml

ble fremstilt ved å anvende 267 ml springvann (Houston, Texas) mettet med natriumklorid, sammen med 1 g av et fortykningsmiddel som var reaksjonsproduktet av et bakteriemodifisert karbohydrat i nærvær av bakterien Xanthomonas Campestris, sammen med 268 g flourapatitt. Tilsetningsmidlene ble blandet i den vandige oppløsning og oppvarmet til 65°C i 24 h. Deretter ble de reologiske egenskaper bestemt ved hjelp av et "Fann Model 35 VG meter", som er velkjent innen teknikkensstand.

De reologiske egenskaper er vist i den etterfølgende tabell 1:

Eksempel 3

Et vann-basert fluidum med en spesifikk vekt på 1,92 g/ml

ble fremstilt ved å anvende 225 ml springvann, mettet med natriumklorid, som fortykkningsmiddel var tilsatt 0,7 g av det bakteriemodifiserte karbohydrat som ble anvendt i det

. foregående eksempel. 402 g finmalt^fluorapatittmateriale ble anvendt som det vektbefordrende middel. En prøve ble blandet og modnet i 24 h ved 65°C. De reologiske egenskaper, bestemt på samme måte som angitt i eksempel 2, er gitt i den etterfølgende tabell II:

Eksempel 4

Et oljebasert fluidum med en spesifikk vekt på 1,92 g/ml ble fremstilt ved å anvende 166 ml diselolje som base, hvortil ble satt 29 ml vann inneholdende 250 000 p.p.m kalsiumklorid sammen med 14 g kalsiumsåpe av en polymerisert tallolje, 2 g av en konversielt tilgjengelig organofilisk leire og 10 g av en blanding av høyt smeltende asfalter og finmalt kalsiumkarbonat. Til disse tilsetningsmidler ble tilsatt 496 g fin fordelt fluorapatitt.Blandingen ble malt og eldet i 24 h ved 65°C, det erholdte fluidum hadde de følgende reologiske egenskaper:

Claims (3)

1. Vannbasert eller oljebasert bore-, etterbehandlings-eller restaureringsvæske inneholdende et syreoppløslig vektbefordrende middel, samt eventuelt fortykningsmidler stabili-satorer o.l. midler,karakterisert vedat det som vektbefordrende middel inneholder fluorapatitt, klorapatitt, hydroksyapatitt, karbonatapatitt eller kollofan, i en mengde tilstrekkelig til å gi en spesifikkvekt på opptil 2,3 g/ml.

2. Fluidum ifølge krav 1,karakterisertved at det vektbefordrende middel i det vesentlige er fluorapatitt.

3. Fluidum ifølge krav 2,karakterisertved at det vektbefordrende middel har en oppløslighet større enn ca. 90 vekt-% i en vandig 15 %-ig saltsyreoppløs-ning.