NO793082L

NO793082L - Fremgangsmaate ved sementering av en broenn og gassholdige sementtyper for dette formaal

Info

Publication number: NO793082L
Application number: NO793082A
Authority: NO
Inventors: David Leroy Sutton
Original assignee: Halliburton Co
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1980-11-11
Also published as: GB2048234A; DE3017091A1; NL7907440A; IT1125936B; US4304298A; AU538234B2; GB2048234B; IT7928146A0; CA1129633A; BR7907693A; AU5178579A; DE3017091C2

Description

Oppfinnelsen angår sementblandinger og særlig bruken av spésielle hydrauliske sementblandinger beregnet for underjordiske soner som er gjennomtrengt av borehull, idet sementering utføres i ringrommet mellom borebrønnens foringskappe og den tilstøtende formasjon. Oppfinnelsen er ytterligere avgrenset til en forbedret hydraulisk sementvelling i hvilken velling det er innført en stabil og dispergert gass i forbindelse med soner som inneholder gass under trykk, og herved bevirker at diffusjon og strømning av gass fra formasjonen og inn i borehullet eller brønnens ringrom er under kontroll ved hjelp av mottrykket fra den innførte gass i sementvellingen før sementblandingen avbindes.

Ved utvinnelse av hydrokarboner fra et underjordisk

sted blir formasjonene vanligvis sementert eller avtettet ved å pumpe en vanlig, hydraulisk sementvelling inn i ringrommet mellom røret og formasjonen. En vanlig forekommende praksis ved innføring av sement i ringrommet mellom foringen i en oljebrønn og formasjonene består i at vellingen ofte pumpes nedover innsiden av foringen og oppover i ringrommet, rundt foringen. Undertiden blir også sementen innført direkte inn i ringrommet ved den ytre side av foringen. I det tilfelle at sementen først er blitt pumpet nedover i foringen, blir ethvert spor av sement som er blitt igjen i foringen fjernet ved hjelp av et passende fluid.

I enkelte tilfeller inneholder sonene i nærheten av det sementfylte ringrom en iboende gass med et anselig trykk. Herunder oppstår et problem som blandt fagfolk benevnes gass-lekasje, og som skyldes at nevnte gass diffunderer inn i ringrommet etter at den foregående sementvelling er blitt innført i samme. Denne gass kan stige til overflaten eller til andre soner og gjennom ringrommet og sementen, idet den danner en permanent strømningskanal eller en porøs sement, og lekasjen av en slik gass kan endog fortsette etter sementvellingen er begynt å avbindes. En sådan gasslekkasje er skadelig for den langtidseffekt som ønskes med hensyn til avtetning med sementen i ringrommet, og kan ofte medføre en ytterligere inn-presning av sement for å stoppe samme. Gasslekkasjen kan også medføre kraftige utblåsninger kort tid etter at sementen er innført og før dennes avbinding.

Gasslekkasje finner sted selv om det innledningsvis foreligger et hydrostatisk trykk i ringrommet fylt med velling og som langt overstiger trykket av gassen i formasjonen fra hvilken gassen oppstår. Som forklaring er det antatt at det kan foreligge to tilstander av borehullet for at gass kan diffundere inn i ringrommet: (1) Partiell avbinding, gelatinering eller dehydratisering kan forekomme ved et bestemt eller isolert parti av ringrommet. Dette kan igjen skyldes partiell dehydratisering, at sementen blir utsatt for høye temperaturer i lang tid, etc. Dette forhindrer eller nedsetter overføringen av hydrostatisk trykk til sementen i ringrommet. (2) Nedsettelse av overføring av hydrostatisk trykk kan også forekomme når hele det sementerte ringrom befinner seg i samme tilstand med hensyn til fysisk dehydratisering og kjemisk hydratisering og uten den lokale, partielle avbinding som er nevnt i pkt. (1). I dette tilfelle har sementen for-latt væskefasen på grunn av dennes hydratisering eller gelatinering, men har ennå ikke oppnådd fast konsistens og opptrer derfor ikke som komponent i et reelt hydraulisk system. Når dette punkt av hydratiseringen er nådd, vil sementblokken ikke overføre hydrostatisk trykk på linje med ekte hydraulisk fluid eller væskevelling. Etter dette tidspunkt vil enhver reduksjon av volumet på grunn av væsketap eller krymping av volumet på grunn av kjemisk hydratisering, bevirke nedsettelse av trykk innenfor ringrommet og med påfølgende inntrengning av gass.

Samtlige av de nevnte tilstander fører til at det hydrostatiske trykk innenfor en del eller hele sementblokken blir avlastet, og med det resultat at gassen kan trenge inn i ringrommet og diffunderer gjennom blokken..

Imidlertid er det av interesse å kunne konstatere at den gelatinerte eller den partielt avbindede sement skjønt denne ikke er i stand til å opprettholde eller overføre hydrostatisk trykk, fremdeles ikke tilstrekkelig bastant eller avbindet for å hindre inntrengning av gass i ringrommet. Ifølge de mest vanlige teorier så reduseres herunder poretrykket på grunn av den volumnedsettelse som inntrer etter at sementblokken ikke lenger kan overføre trykk. Når samme poretrykk faller under trykket av gassen i formasjonen, vil gassen lekke inn i borehullet. Det er herunder to vesentlige meka-nismer som medvirker til å nedsette poretrykket, nemlig hydratiseringen av sementen samt tap av filtrat til hosliggende, gjennomtrengelige formasjon.

Gasslekkasje-problemer er blitt observert etter forskjellige trinn i sementeringsprosessen. Gasstrømning til overflaten er ofte blitt konstatert innen 1 til 7 timer etter anbringelse av sementen. Imidlertid vil ofte ikke dette skje, idet gassen strømmer inn i lavtrykksoner slik at det oppstår ihtersone-kanaler.

Det er fremkommet en rekke forslag for å motvirke- uønsket gasslekkasje i olje- og gassbrønner. Et forslag som etter oppfinnerens mening ikke hittil er fornødent detaljbehandlet, består i å øke tettheten av det vann som brukes i sementblandingen. Gjennom forsøk som er utført av oppfinneren, er man blitt overbevist om at bruk av vann méd stor tetthet ikke bidrar til effektivt å forhindre tap av hydrostatisk trykk som igjen er motvekten mot at gass kan trenge inn i ringrommet fra tilstøtende formasjon og under det tidsforløp sementvellingen undergår kjemisk hydratisering.

En annen foranstaltning for å redusere eller hindre gasslekkasje er basert på erkjennelsen av den rolle den fys-iske dehydratisering og den kjemiske hydratisering spiller i vellingmassen og som delvis anses medvirkende til tap av funksjon for å overføre hydrostatisk trykk gjennom sementblokken. For å bekjempe fysisk dehydratisering og herunder håpe på og forhindre gasstrømning inn i ringrommet under den dehydrati-serte del av blokken, er det gjort forsøk på å bruke spesielle tilsetningsmidler som hindrer væsketap. i vellingen og da tap av vann, og på denne måte innskrenke den ødeleggende dehydratisering. Eksempler på publikasjoner som vedrører den rolle fluidtap spiller ved å fremme utviklingen av iboende gass samt bruken av tilsetninger for å hindre samme tap, er artikkelen "Filtrate Control - A Key in Successful Cementing Prac-tices," Cook and Cunningham, i tidsskriftet Society of Petroleum Engineers of AIME, nr. SPE 5898 av 1976 og artikkelen "Gas Leakage in Primary Cementing - A Field Study and Labora-tory Investigation," Christian m.fl. i nevnte tidsskrift nr. SPE 5517 av 1975. De her omtalte foranstaltninger har dog seiv om de til en viss grad har dempet gasslekkasje ved lite ekstreme forhold, ikke fremskaffet en tilfredsstillende løs-ning under alle forhold.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte som eliminerer eller demper gasslekkasje til et med sementblokk forsynt borehull fra en underjordisk formasjon, og hvorunder det tas sikte på å øke komprimerbarheten av sementvellingen under aktuelle innstøpningsforhold og før den endelige avbinding av sementen. Det er blitt fastlagt at ved å øke graden av komprimerbarheten av vellingen ved å blande samme med gass hvorunder fluidtapet fra vellingen kan kontrolleres etter at dette er bragt på plass, vil medvirke til å redusere trykkfallet som skyldes fluidtap fira vellingen og til lavtrykksoner langs borehullet og som skyldes indre volumfor-minskning på grunn av kjemisk hydratisering av sementen. I realiteten vil den innblandede gass i kraft av sin komprimerbarhet redusere selve omfanget av det trykkfall som skyldes forminskningen av sementvellingen. Således er ifølge oppfinnelsen den forøkede komprimerbarhet av vellingen oppnådd ved

å tilføye en anselig gassmengde i form av en stabilisert, inn-ført eller på stedet utviklet gass i vellingen og ved et tidspunkt like før samt under de første faser av kjemisk hydratisering av sementen.

Det er tidligere vel kjent at det kan brukes aluminiums-pulver og andre gassbefordrende kjemikalier for å skaffe en lettvekts- eller en ekspandert eller porøs masse i forbindelse med betong og mørtel. Denne prosess er dog blitt anvendt for å frembringe et produkt med nevnte egenskaper, men dog tenkt anvendt ved atmosfærisk eller lavtrykksforhold. Under entreprenør-arbeide kan det f.eks. oppstå situasjoner hvor selv ikke den minste krypning under avbindingen kan tolereres og da med hensyn til resulterende, skadelig heft- forankring eller manglende avtetningsevne. Sementblandinger som inneholder gass og er motstandsdyktige mot krympning er blitt foreslått anvendt i slike situasjoner. Det kjennes dog ikke til noen anvendelse som er basert på den iboende eller innførte gass, og hvor det tas sikte på å forøke komprimerbarheten av en ikke avbundet sementvelling - under relativt høye . trykkforhold samt i nær tilknytning hertil fluidtap-kontroll, for derved å kunne kompensere for ikke godtagbare volumtap eller opprettholdelse av indre poretrykk før eller under fasen med kjemisk hydratisering av blandingen.

Ved en undersøkelse som ble utført av U.S.Army Corps

of Engineers og som er publisert i sammes Technical Report No. 6-607, August 1962 med tittel "Investigation of Shrinkage Resistant Grout Mixtures," ble diverse typer av oppslemminger blandet med fra 0,01 til 0,1 vektprosent fint fordelt aluminiumspulver. Ekspansjonen av disse oppslemminger ved temperaturer fra 10° C til 40° C og under herdningen ble registrert. Det ble konstatert at den gass som herunder ble utviklet av det innførte aluminiumspulver i høy grad reduserte krympningen av sluttproduktet.

Tre stykkerU.S.patenter (3.197.323, 3.579.366 og 3.709.707) vedrører bruken av aluminium-metallpartikler i be-tongblandinger ved bygg og anlegg for å nedsette kontraksjon samt for å motvirke den normale tendens til setninger av mør-tel og betong. I patentene er det foreslått å belegge aluminium-partiklene med forskjellige materialer for å hindre at disse undergår overflate-oksydasjon før samme blir innført i sementblandingen.

I U.S.patent 3.551.174 er det beskrevet en anvendelse av aluminiums-pulver og pastaer i forbindelse med fremstilling av lettbetong.

U.S.patent 3.890.157 vedrører bruken av gassabsorberende materialer, slik som f.eks. aktivert aluminium og aktivert karbon i sementblandinger i den hensikt å frigjøre gass under avbindingen for å forhindre krympning. I patentet er det og-så anført at bruken av aluminiumpartikler i samme hensikt med-fører den ulempe at det må føres nøye tilsyn med tilstanden av den frigjorte gass.

Nevnte generering av asetylengass i plass-støpt.betong ved å innføre partikler av kalsium-karbid med beskyttelses-dekke, er foreslått i U.S.patent 1.882.810.

I U.S.patent 3.979.217 er det foreslått å fremstille bygningsplater av lettbetong ved å innføre i sementblandingen en skum-stabilisator samt luft med et omfang som bevirker at tettheten av produktet kan holdes på en ønsket verdi. For at de skumdannende tilsetninger i blandingen skal kunne virke etter sin hensikt, er visse andre tilsetninger utelatt, blandt disse er kalsium-klorid. Under fremstillingen av oppslemmingen som senere avbindes til nevnte plater, blir vellingen blandet med et skum som igjen fremkommer ved å innblåse luft i blandingen av skum-stabilisatoren og vann.

I U.S.patent 4.119.476 foreslår oppfinneren her etter

å ha omtalt teknikkens stilling med hensyn til bruk av aluminium-pulver for å utvikle gass ved fremstilling av porebetong, en metode under hvilken avfallsslagg, fremkommet som et biprodukt ved aluminium-fremstillingsprosesser, kan effektivt og meget økonomisk komme til anvendelse som gassutviklende katalysator ved oppslemminger for porebetong. Oppfinneren anfører videre det hensyn som må tas med hensyn til oksydasjon av partiklene før bruken, og foreslår visse fremgangsmåter heri inkludert maling av slaggen i en inert atmos-fære for å forhindre samme. Produktet ifølge prosessen er beskrevet med anvendelse som varmeisolerende materiale ved byggearbeider.

U.S.patent 3.551.174 omhandler fremgangsmåter for å preparere vannoppløselige aluminiums-pastaer og pulvere til bruk som gassutviklende katalysatorer ved fremstillingen av pore- eller lettbetong. De aluminiumspastaer som herved er . fremkommet hevdes å ha bedre blandeevne og varighet.

I en artikkel med tittel "Admixtures for Concrete" i Journal of the American Concrete Institute, oktober 1954 , er det drøftet bruk av gassdannende midler i betong for å hindre krympning og setning, under henvisning til aluminiumspulver som reagerer med de hydroksyder som befinner seg i den hydra-tiserende sement for å utvikle minutiøse bobler av hydrogengass i hele sement-vannmassen. Forfatterne antyder at upolert pulver er å foretrekke, dog når det ønskes en langsom-mere reaksjon og en mindre grad av gassutvikling, er den polerte form av aluminiums-partikler fordelaktig. Ifølge forfatterne er delen av tilsetningen av aluminium begrenset til 0,005 til 0,02 vektprosent av sementen, skjønt større mengder blir av og til brukt i forbindelse med fremstilling av lettbetong med lave fasthetsegenskaper. Ennvidere er det antydet at sink- og magnesiumpulver også kan brukes for å utvikle gass innen oppslemmingen. Hydrogenperoksyd samt andre blekningsp.iilvere kan også komme på tale for. å produsere oksygen i stedet for hydrogen. Nitrogen og klor er også nevnt som eksempel på gasser som kan innføres i massen.

I en artikkel "Which Grout?" som forefinnes i publika-sjonen Concrete Construction, oktober 1974, side 501, er det beskrevet en rekke prosesser for å danne gass ved kjemisk reagering av et finfordelt materiale med vann eller andre oppslemminger. Aluminiumspulver er nevnt som det mest brukte herunder, og det er videre opplyst at oppslemmet koks i det senere er blitt brukt for å frigi gass.

Den effekt som fremkommer ved å tilsette varierende mengder av aluminiumspulver til hydraulisk sement, er drøftet i artikkelen "Expanding Cements for Primary Cementing" av Carter et al. i Journal of Petroleum Technology for mai 1966.

Drøftelsene og løsningene i henhold-til ovennevnte patentskrifter og publikasjoner er her inntatt som referanse til forståelse, av den teknikkens stilling på området som foreliggende oppfinnelse er basert på.

En overføring av de ovennevnte, generelle metoder for

å utvikle gass i sementblandinger til området bekjempelse av de tidligere nevnte gasslekkasje-problemer i såvel olje- og gassbrønner som tilhørende operasjoner, er ikke uten videre enkel og selvfølgelig. Spesielle forhold som reiser spesielle krav fremkommer i forbindelse med tilføringen av pumpbar sementvelling inn i ringrommet mellom brønn- utforingen og borehullet. Dette er forhold som ikke bør tas i betraktning av firmaer som leverer materiale for bygg og anlegg, eller av brukeren ved overflaten pg under normal temperatur samt ved atmosfæretrykk.. I særlig grad behøves det ikke å tas hensyn til tap av vann under trykk til tilstøtende formasjoner (fysisk dehydratisering). Hertil kommer at det å utvikle en

gass i en sementvelling som befinner seg i brønn-ringrommet med hensikt å forhindre ekstern gasslekkasje inn i ringrommet, i og for seg synes selvmotsigende og urimelig.

Det er dog fastlagt at den fullstendige dispersjon av gass, utviklet på plass eller på forhånd innblandet i vellingen samt kombinert med en styring av avlastning eller vanntap ved tilføring av et passende fluidtap-tilsetningsmiddel, skaffer tilveie en brukbar kompressibel sement i hvilken gassen er jevnt fordelt og stabilisert. Dette er motsatt av virkningen av den konsentrerte kraft fra den høytrykksgass som trenger inn i ringrommet fra tilstøtende formasjoner og som bevises ved det faktum at i de fleste tilfeller vil en slik gass til slutt passere helt gjennom vellingen og strømme ut ved øvre ende av sementblokken.

Patentinnehaverens antagelse at innføring av gass enten ved utvikling av denne på. plass eller ved forhåndsinnblanding og som har god effekt i en sementblanding for å forhindre gasslekkasje fra tilstøtende formasjoner, er basert på en rekke iakttagelser ved de overgangstilstander som finner sted i vellingen idet denne avbindes helt frem til størknet tilstand. Dette er også bekreftet ved prøver og observasjoner. Man har herunder også fått bekreftelse på'at en partiell fysisk dehydratisering av sementvellingen på ett sted i ringrommet ikke tillater noe vesentlig overføring av trykk gjennom vellingen ved steder under nevnte sted med dehydratisering. Sementvellinger som undergår normal kjemisk hydratisering fortsetter ikke å opptre som et reelt fluid når disse så snart har innledet en kjemisk hydratisering og som påvirker deres evne til å overføre eller opprettholde hydrostatisk trykk over utstrekningen av sementblokken. Alt etter som hydratiseringen skrider frem, vil graden av vannoverførings-evne innenfor blokken avta. Ennvidere kan det bemerkes at endog sementvellinger som taper lite vann ikke desto mindre har et visst fluidtap, og blandinger av sement og vann minsker i sitt velling-volum som et resultat av den kjemiske hydratisering, som i og for seg minsker vann-volumet. Når det foreligger gjennomtrengelige formasjons-seksjoner inntil den hydrostatiske velling-søyle ved enkelte punkter, vil fluid tapet til formasjonen sammen med vannvolum-reduksjonen på grunn av den kjemiske hydratisering, overstige det vannvolum som kan overføres gjennom sementmassen i den hydrostatiske søyle. Det er herved altså etablert en blokkering som bevirker en-nedsettelse i det effektive poretrykk innen sementen, og som igjen tillater at den uønskede formasjons-gass kan trenge inn. Paradoksalt så er den gelatinerte eller den partielle hydratiserte sement skjønt denne er ute av stand til å opprettholde hydrostatisk trykk gjennom massen, fremdeles ikke tilstrekkelig fast eller med tilstrekkelig volum for å forhindre at formasjons-gass trenger inn i ringrommet når samtidig det hydrostatiske trykk ved innløpet er mindre enn gasstrykket i tilstøtende sone.

Som følge av at det i ovennevnte betraktninger er lagt stor vekt på den rolle som komprimerbarheten av vellingen spiller ved opprettholdelse av internt, hydrostatisk trykk, må man gå ut i fra at den teknikk med hensyn til innføring av gass som er lagt til grunn ved foreliggende oppfinnelse, skal kunne øke eller opprettholde internt poretrykk innen velling-søylen og således motvirke den primære- eller hovedårsak til uønsket gasslekkasje. Prøver har bevist at den teori kan ut-føres i praksis, og at komprimerbarheten kan økes ved å til-føre innblandet, stabilisert gass inn i vellingen ved tidspunktet for utstøpning og før den endelige størkning.

Hensynet til mulige, skadelige bivirkninger i forbindelse med nevnte gasstilføring er tatt i betraktning ved å fastlegge passende prosessdata og blandinger. Således har man måttet ta hensyn til at gasstilføringen kunne forårsake en uakseptabel økning av gjennomtrengeligehten av den størk-nede sement. Det er dog fastslått at dette ikke utgjør noe broblem når den korrekte mengde av gass er godt utspredd i vellingen, og når i det minste en passende, virksom mengde av tilsatsmidler som motvirker høy grad av dehydratisering, er tatt i bruk. Ennvidere måtte man ta visse hensyn til at et relativt høyt gasstrykk som utvikles i vellingen kunne bevirke at selve foringen ville bryte sammen samt muligheten for skade på utblåsnings-sikkerhetsventilene og annet borehode-utstyr. Nok en gang har det imidlertid kunnet fastslås at med nøye kontroll av den mengde gass som ble utviklet i vellingen, vil et kritisk gasstrykk ikke forekomme og som kan medføre nevnte skader.

Hertil kommer at det kunne registreres at sementen med innført gass ifølge oppfinnelsen viste seg å ha en høy heft-forankring til foringen som sementen kom i kontakt med, og at samme sort sement overfor vanlig sement hadde høy trykkfast-hét.

Før man kom frem til det endelige resultat på hvilket foreliggende oppfinnelse er basert, ble det utført en rekke forsøk og prøver. Under flere av disse forsøk er forholdene vedrørende utstøpning i borehull blitt simulert i en prøve-modell av den art som er vist i tegningene, i hvilke:

Fig.' 1 er en skjematisk illustrasjon.

Fig. 2 er et snitt i større målestokk av en gjennom-trengelig kjerne som ble anvendt rundt midtpartiet av prøve-, modellen.

I utgangspunktet består brønn-sementerings blandingene ifølge oppfinnelsen hovedsakelig av en hydraulisk sement, vann og en andel av gass som er tilstrekkelig til å sikre et stabilt og tjenelig volum av finfordelt gass under de temperatur- og trykkforhold som kan forventes på stedet . i brønnen. Hertil må gassandelen eller mengden sørge for et stabilt og hensiktsmessig volum i det minste i tidsrommet mellom blandeprosessen og en halv time før avbinding (trykkfast-2 het større enn 14 kp/cm ) av sementen under de forventede forhold på stedet. Både gassen og ethvert materiale i sementen som samme utvikles fra er valgt med hensyn til sement-vellingens bruk og "forenelighet". Prinsippene ifølge oppfinnelsen kan ikke bare appliseres på olje og eller gassbrøn-ner, men også andre vannbrønner og endog fluidførende rørled-ninger nedgravd i jorden.

Der hvor det i etterfølgende beskrivelse brukes beteg-nelser som "avbindingstid" (set time) samt annen formulering som vanligvis forekommer ved teknologi i forbindelse med sementering av oljebrønner, vises det med hensyn til ytterligere opplysning til Bulletin 10-C fra American Petroleum Institute. Det skal spesielt anføres at etterfølgende symboler SCF og CF henholdsvis står for "standard cubic of gas" og "cubic foot of slurry".

I den foregående, brede innføring av oppfinnelsen er stabilt volum definert som det volum av gass som ved reelle forhold på stedet og etter vannfasen er blitt mettet med fordelt gass og hvor enhver gassreaksjon mellom den utviklede gass og andre vellingskomponenter er fullført slik at ikke noen reduksjon av betydning av gassvolumet finner sted før avbindingstid (set time) . For å fremskaffe et stabilt volum av gass må den på stedet utviklede eller på forhånd innførte gass ha begrenset oppløsningsevne i vannfasen av sementvellingen, og gassen må ikke bli flytende ved de på stedet forventede temperatur- og trykkforhold.

Et "tjenelig" (useful) volum er definert som i det minste 0.10 SCF/CF av vellingen uten gass, eller som den andel eller mengde av gass som.trengs for å utvirke en forøket, komprimerbarhet på plass på minst 2 5 % sammenlignet med kom- • primerbarheten av en velling uten gass.

"Forenelighet" (compatibility) av de materialer som utvikler gass eller selve gassen, med sementvellingen er definert som ikke å ha noen innvirkning på avbindingstid, konsistens, vanntap eller nedsettelse av trykkfasthet av vellingen og som ikke kan korrigeres (i fornøden grad for bruken) ved å tilsette passende og billige mengder av kjemiske tilsetninger til vellingen.

En rekke metoder for innføring av gass i vellingen kan komme til anvendelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Slike metoder omfatter hovedsakelig (a) tilføring av gass til vellingen før eller under pumpingen av vellingen inn i borehullet, og (b) en på plass eller stedet kjemisk utvikling eller utløsning av gass innen vellingen. Den sistnevnte metode foretrekkes og omfatter f.eks. inkorporering av metaller som vil reagere med hydroksyder i selve vellingen, eller, med vann, inkorporering av kjemikalier som avgir gass ved temperaturstigning, inkorporering av stoffer som vil ab-sorbere og senere avgi vesentlige mengder av gass samt inkorporering av væsker som går over i gassform uten å forandre sin kjemiske karakter etter at vellingen er kommet på plass og hertil som et resultat av de høye temperaturer nede i borehullet. I ethvert system med innføring av gass er det å foretrekke å bruke et system som er relativt uvirksomt overfor kjemisk hydratisering av sementen og således ikke innvirker på samme reaksjon. Ennvidere vil gasser som har tendens til å oppløse seg i vann, være vanskelige å betjene og derfor mindre foretrukket enn gasser som er uoppløselige i vann.

I den foretrukkede metode for tildannelse av gass på stedet eller plass, kan en rekke materialer anvendes som gassutviklende midler. Metaller som reagerer med vandige, alkaliske oppløsninger eller vann for avgivelse av hydrogen under elektrolyse kan brukes, og av disse er Al, Ca, Zn, Mg, Li, Na, K eller blandinger av disse metaller å foretrekke. Visse sammensetninger som reagerer med utvikling av hydrogen eller annen gass kan også brukes. Det mest foretrukkede materiale er aluminiumspulver. Uansett hvilket materiale som brukes, blir dette dog inkorporert med en andel som er adekvat for å øke komprimerbarheten av samme velling som ikke inneholder den gassutviklende tilsetning. For å sikre dette skal vellingen inneholde minst 0.1 SCF av stabilisert, innført gass pr. kubikk-fot velling (CF) og med et gassvolum som øker med boredybden. Hva angår den reelle, volumetriske andel av gassen i vellingen, så vil denne være fra ca. 0.1 volumprosent og opp til 50 volumprosent, idet den reelle andel er avhengig av temperatur- og trykkforhold som hersker i brønnen, og mindre avhengig av andre tilsetninger som brukes i vellingen.

For hydrogen samt gasser med trykk/volum på linje med hydrogen, er det mulig å anslå den andel av gass som må inn-føres i sementvellingen for å oppnå en økning på 25 % av komprimerbarheten av den velling som ikke inneholder gass. Anslaget kan foretas med ligningen:

SCF/cubic ft. of slurry = (0.1)Ph/2000) 1 *1428;I ligningen er P, trykket ved utstøpningsstedet, og ligningen er basert på et antatt trykktap av P^på 10 % og en netto velling-komprimerbarhet på 30(yv/v)/atm. ;For å opprettholde det hydrostatiske trykk av gassen som er enten utviklet på stedet innen vellingen eller på forhånd innført, er det funnet fordelaktig å inkludere en eller annen form for fluidtap-kontroll i vellingen, idet ellers det gassvolum som kreves for å sikre nevnte hydrostatiske trykk, vil være relativt stort. I enkelte tilfeller bør også et tilsetningsmiddel for å bedre fordelingen og stabiliseringen av gassen anvendes. ;Det er kjent en rekke materialer som reduserer fluidtap fra vellingen etter at denne er utstøpt i ringrommet. Andre tilsetninger for å smøre brønnsementen og. som hovedsakelig brukes i forbindelse med nedsettelse av avhandlingen og fordelingen, utviser også i enkelte tilfeller en viss evne til å redusere fluidtap. En meget anvendt metode for måling av fluidtap fra sementvelling er en standard API fluidtap-prøve (se API, RP, 10B) ved hvilken prøve under normale forhold, den andel av velling-filtratet som vil passere gjennom en standard sil i et gitt tidsrom blir registrert. De sementblandinger som kommer til anvendelse ifølge.oppfinnelsen får slike egenskaper enten ved å inkludere interne fluidtap-kontrollmidler eller ved eksterne påvirkninger som nedenfor beskrevet, at de avgir et fluidtap på mindre enn en 1000 cm<3>;i løpet av 30 min. under nevnte API prøveforhold (325 masker i silen, 70 kp/cm<2>) og ved en temperatur på ca. 40°C. Det er herunder å foretrekke at arten og mengden'av de tilsetninger som brukes er valgt slik at ikke mer enn 850 cm 3 fluid tapes i nevnte API prøve ved ca. 4 0°C og helst ikke mer enn 500 cm^. Imidlertid siden nevnte grenser for fluidtap ikke kan. sies å være optimale ved bruk av sjeldne og helt spesielle sementblandinger, er en annen målestokk for fluidtap en tapsekviva-lent på 7 5 % av det som er netto blanding av sement og vann alene og da helst ikke mer enn 50 %. ;Under henvisning til nevnte betraktninger vedrørende fluidtap, vil det være klart at standard API fluidtap-prøven, utført i en sil med 325 masker ikke dekker alle de tilstander som kan være aktuelle i borehullet. To av disse er: (1) Formasjoner med lav gjennomtrengelighet som er mettet med gass eller olje eller begge. I dette tilfelle kan det reelle fluidtap fra vellingen i borehullet være mindre enn det som måles vha. standardprøven. Idet gjennomtrengeligheten av formasjonen avtar, kan graden av fluidtap overfor samme og basert på Darcy<1>s radial-strømningsligning, anslås, og påvirkes også av fluid og/eller gass i sonen; samt ;(2) den slamkake som er blitt igjen eller avsatt under boreoperasjonen kan ikke være helt fjernet under ;sementeringen og således begrense tap av filtrat fra sementvellingen. ;Det er derfor mulig i enkelte tilfeller at fornøden fluidtap-kontroll av vellingen kan oppnås under helt spesielle forhold i borehullet, før eller under sementeringen. Etter som disse forhold er vanskelige å bedømme med sikkerhet, kan fluidtap-tilsetninger komme til anvendelse når vel å merke forholdene i brønnen forøvrig har fornødene filtrerings-begrensninger. ;I noen brønner, og herunder basert på tidligere erfaringer,;er det vel kjent at slike forhold eksisterer, og derfor bør nødvendigvis kontroll av filtrat-tap ikke iverksettes ved hjelp av spesielle fluidtap-kontrollkjemikalier. ;Enhver fluidtap-anordning som fornødent begrenser sement-filtrat-tap ifølge de kriterier som er anført ovenfor, er egnet til bruk ved prosessen ifølge oppfinnelsen, dog forutsatt at anordningen er forenlig med beskrevne metoder. Noen vel kjente arter av fluidtap-tilsetninger 'er cellulose-derivater, slik som hydroxymetylhydroxyetyl cellulose og hydroxy-etyl-cellulose, lignin, ligno-sulfonater, polyakrylamider, modifiserte polysukarider, polyaromatiske sulfonater samt guargummi derivater eller blandinger av to eller flere av de nevnte tilsetninger. Et fortrukket materiale i forbindelse med fluidtap i sementblandinger er den i handelen tilgjengelige blanding av cellulose-derivater eller modifisert polysakarider med et dispergeringsmiddel som utgjøres av et poly-metrisk, aromatisk sulfonat. Vanligvis, hvor kjemiske tilsetninger brukes for å skaffe den fornødene fluidtap-reduksjon, kan en andel fra ca. 0,05 til 3.0 vektprosent komme til anvendelse. ;Når et kjemisk pulver blir brukt som utgangsmateriale for gass som utvikles i sementvellingen, vil den mengde av pulver som kreves for å avgi en spesifisert volumprosent av gass i vellingen øke med trykket, og dette skyldes at kompri merbarheten som refererer seg til nevnte volumprosent avtar med forøket trykk. Således er f.eks. bare 0.62 vektprosent av aluminium krevet for å skaffe en volumprosent på 5 av hydrogengass i en typisk velling i forbindelse med en API normert foring på ca. 2000 m. Dette gassvolum vil på nevnte dybde med-føre en komprimerbarhet på 183,2 (yv/v)/atm. Til sammenligning vil 1.10 vektprosent av aluminium kreves i forbindelse med en API normert foring på ca. 4.500 m. for å skaffe samme volumetriske andel av vellingen, og under disse forhold er komprimerbarheten av vellingen bare 62,5 (yv/v)/atm. Disse sammenligninger er basert på bruk av. en vanlig sementvelling med opprinnelig komprimerbarhet på 28 (yv/v)/atm. ;Den mengde eller andel av gass som vil bli utviklet under gitte temperatur- og trykkforhold ved hjelp av en forut-bestemt mengde av aluminiumspulver, kan anslås med relativ stor nøyaktighet. Ut fra dette kan igjen økningen i komprimerbarhet som oppnås beregnes på forhånd. Således kan man f.eks. i forbindelse med en API normert foring på ca. 3.300 m, beregne en tilsetning på 1 % aluminium til en standard Portland-sement og som inneholder en fluidtap-tilsetning, for å skaffe en komprimerbarhet på minst 1000 (yv/v)/atm. ;Der hvor gass som f.eks. luft, metan, etan eller nitrogen blir blandet med vellingen før eller under innpumpningen av vellingen på stedet, vil den volumetriske andel av gass i vellingen være avhengig av temperatur- og trykkforholdene som råder i sementeringssonen. Det er å foretrekke at en ekviva-lent på minst 1 % av gassvolum alt etter forholdene, blir blandet med vellingen før innpumpningen, og hvor denne metode er tatt i bruk. ;Når aluminium kommer til anvendelse og hvor det herunder tas sikte på å hindre for tidlig gelatinering av vellingen og som igjen minsker vellingens evne til å overføre hydrostatisk trykk, vil det være påkrevet ved enkelte vellingarter å inkludere en liten andel alkalisk bergsalt og da fortrinnsvis kalsium-klorid. ;Dette krever igjen undertiden tilsetning av en retardator for å motvirke akselerasjonseffekten av det alkaliske bergsalt og således lett nedsette avbindingstiden. ;Omfanget av gassutviklingen beror hovedsakelig på par-tikkelstørrelse og form eller den reagerende flate av det aluminiumspulver som brukes. Det er også slått fast at det er fordelaktig og i motsetning til det som tidligere er fremkommet på omhandlede område, å tillate at det består et tynt lag av oksyd på overflaten av aluminiumspartiklene enn at disse skal være blanke og rene. Dette anses nemlig å forsinke den gassutviklende reaksjon og derved tillate at sementvellingen kan sirkulere gjennom foringen og opp og inn i ringrommet før det tidspunkt gassutvikling av betydning har funnet sted. ;Det er også mulig å ta i bruk en kjemisk inhibitor som påføres den gassutviklende tilsetning for å forandre den innledende reaksjon eller reaksjonsgrad. ;På den annen side, skjønt det er tilrådelig innenfor oppfinnelsens ramme å utvelge størrelsen på aluminiumspartiklene samt tilsetningsmidler for vellingen slik at reaksjonen av aluminiumspulveret ikke starter før vellingen er på plass og ikke er avsluttet ved innledningen til den endelige avbinding, er det ofte å foretrekke å bruke et aluminiumspulver som er fint nok for å sikre så godt som komplett reaksjon innen ca. en halv time etter at vellingen er blitt pumpet på plass, idet herved det meste av gassen heller blir produsert etter at vellingen er pumpet på plass enn før nevnte tid. ;Det er av og til fordelaktig å bruke en blanding av aluminiumspulvere som består av en del med fine partikler og en del av relativt store partikler. På denne måte vil effekten av gassutviklingen bli utstrakt over en lengere periode, og evnen til å skaffe porer og hydrostatisk trykk over slike forlengede perioder kan registreres i forbindelse med slike blandinger. Et finere pulver alene med en mer hurtig reaksjon og som opptrer meget effektivt under den innledende periode etter innpumpningen, tenderer i enkelte tilfeller til å tape sin effekt lenge før en høyt retardert sement innleder sin endelige avbinding. ;Graden av reaksjon og gassutvikling av aluminiumspulver er funnet å være proporsjonal med temperaturen, idet hurtigere reaksjonsgrader fremkommer når temperaturen stiger. Ennvidere kan reaksjonsgraden av gassutviklende pulvere generelt også påvirkes av de spesielle tilsetninger til sementvellingen... F.eks. vil noen vanlig forekommende retardatorer samt fluidtap-tilsetninger nedsette reaksjonsgraden, mens kalsium-kloridet, salt eller en kombinasjon av salt og natriumtiosul- ;fat er blitt funnet å akselerere reaksjonsgraden i de fleste tilfeller. ;Det skal bemerkes at varmeutviklingen ved reaksjonen i forbindelse med gassutviklingen av aluminiumspulveret er relativ høy, og av denne grunn må det påses at retardatorer er inkludert, i vellingen, og som herunder er nødvendige for å forhindre at størkningstiden blir uakseptabel forandret som følge av temperaturstigningen fra nevnte reaksjon. Ennvidere må det i forbindelse med den eksotermiske varme fra reaksjonen av aluminium også nevnes at en annen effekt av aluminiums- ;pulver for å motvirke gasslekkasje inn i borehullet, er den at graden av minskningen i poretrykket og som tidligere an- ;ført, øker alt etter som temperaturen inne i vellingen minsker, og således blir redusert idet temperaturen i vellingen stiger. Derfor og på grunn av den relative høye varmeutvikling som ;finner sted idet aluminiumspartiklene undergår reaksjon med alkali-matrialene i vellingen økes den termiske ekspansjonen innen sementblokken, og som igjen nedsetter graden av reduksjon av poretrykket og hertil medvirker til å øke komprimerbarheten av vellingen som tidliger anført. Den samme effekt vil naturligvis også fremkomme i forbindelse med andre gassutviklende kjemikalier som er eksotermiske i sine reaksjoner med vellingkomponentene. ;For å kunne anslå tidsforløp og graden som er passende,;er det å anbefale at det innledningsvis blir fastlagt og før den aktuelle utstøpning av sementen, den innledende avbindingstid for vellingen som skal gassbehandles ifølge-oppfinnelsen. Denne fastleggelse kan foregå ved en analyse av temperaturforholdene i vellingen. Slike anslag må også om- ;fatte omtrentlige, ekvivalente mengder av gassutviklende tilsetninger i vellingen og som vil bli brukt i den endelige blanding som skal plasseres i ringrommet, idet varmeutviklin- ;gen fra reaksjonen av tilsetningene kan vise seg å akselerere den innledende avbindingstid av vellingen utover den som vil ;være spesifikk for en vanlig blanding. ;En rekke metoder' for innføring av aluminiumspartiklene;i sementen kan komme på tale. Således kan aluminiumspulver tørrblandes med de andre faste komponentene i vellingen før vanntilsetningen, eller så kan en på forhånd blandet mengde av vann og aluminiumspulver tilsettes sementen og derved danne den endelige velling-sammensetning. En foretrukken fremgangsmåte omfatter dispergering av aluminiumpulver i en polyhydrogen alkohol eller en annen vannforenlig organisk bærer og deretter den endelige blanding av alkohol-aluminiums-blandingen med vann før vanntilsetningen til de resterende komponenter i vellingen. Alkoholbæreren for aluminiumspulveret er fortrinnsvis tilført en liten mengde av et fuktemiddel. ;Bruken av en alkoholbærer for aluminium har vist seg å medføre at slike blandinger kan lagres over en lengere tid uten ugunstig effekt samt uten setning eller skumming av partiklene og utviser således en fordel overfor vann-aluminium i væskeblanding. ;Det skal ennvidere anføres at når det dreier seg om utvikling av gass på stedet eller på plass generelt, kan det kjemiske utgangsmateriale ha diverse former, såvel kjemisk som fysikalsk. Således kan metallpastaer bli homogent innblandet i vellingen. Partikler kan beskyttende bli dekket med en langsomt oppløselig film. Kjemiske reagenser kan par-vis benyttes og som samvirker for å avgi den forlangte gass, ;og istedet for å reagere med en iboende, foreliggende komponent, av vellingen eller et kjemikalium avgitt under avbindingen. ;I henhold til ovennevnte betraktninger når det foretrukkede aluminium-gassutviklingsmiddel er tatt i bruk og skal tilføres i pulverform, kan mengden av pulver tilført variere fra ca. 0.02 vektprosent ved vanlige, relativt grunne brønner og opp til ca. 5 vektprosent ved vanlige brønner med dybde inntil ca. 10.000 m. For de fleste anvendelser vil den anvendte mengde av aluminiumspulver utgjøre fra ca. 0.1 til ca. 2 vektprosent av tørrsementen. Størrelsen av aluminiumspartiklene vil kunne anslås fra tidligere nevnte faktorer, men generelt er et relativt fint aluminiumspulver med en vanlig partikkeistørrelse på linje med den anført for typene B, C og D i tabell II å foretrekke for de fleste brønner, idet grov-heten av partiklene som regel økes etter som dybden av brønnen øker. ;Mørtelblandinger som kommer til anvendelse ifølge oppfinnelsen og til bruk i den beskrevne prosess, inneholder vanligvis en hydraulisk, anorganisk sement, vann med en andel fra ca. 20 til ca. 135 vektprosent av tørrsementen og da fortrinnsvis fra ca. 35 til 50 prosent samt fra ca. 0.1 til ca. ;15 volumprosent av en godt dispergert, stabilisert gass.;Hvor gass utviklet på stedet brukes, kan sementen også inneholde kalsium-klorid eller en annen anorganisk, akselerator-masse som bidrar til å forhindre tidlig gelatinering av sementen. Kalsium-klorid når denne brukes, er tilstede fra ca. ;0.1 til ca. 3 vektprosent av tørrsementen, idet 2.prosent foretrekkes. ;Pbrtland-sement foretrekkes som regel på grunn av dennes lave pris, lett tilgjengelighet samt et vidt anvendelsesområde, men andre sementtyper slik som puzzuolan-sement, gips-sement samt sement med høyt innhold av aluminium kan brukes ved oppfinnelsen. Portland-sement av API klassene H og G er de som foretrekkes under utførelsen ifølge oppfinnelsen, skjønt de andre API klasser av sement kan også komme på tale. Karakte-ristikk av disse sementtyper er beskrevet i API Spesification 10-A og som det refereres til. En meget anvendbar og effektiv basisblanding for vellingen ved utførelse av oppfinnelsen omfatter API klasse H sement blandet med vann for å oppnå ;en tetthet på fra ca. 1 til 2,5 kg pr. liter.;Vannet som brukes i blandingen kan være vann fra hvilken som helst kilde, forutsatt at det ikke inneholder meget av organiske stoffer eller salt som kan påvirke stabiliteten av mørtelen. ;Der hvor oppfinnelsen utføres med innblåsning eller inn-blanding av gass med vellingen samtidig med at vellingen blir tildannet fc>g altså motsatt av utvikling av gass på plass), er en passende skumstabilisator fortrinnsvis inkludert i blandingen. Dette kan igjen omfatte organiske overflate-aktive tilsetningsmidler samt anorganiske, spesielle lamellar-skum stabilisatorer. Andelen av samme er vanligvis fra ca. 0.15 til ca. 25 vektprosent av tørrsementen. Som regel vil ut-velgelsen av slike tilsetninger ligge innenfor kompetansen av fagfolk innen området sementering av oljebrønner. ;Ved nok en metode for utførelse av oppfinnelsen kan materialer som er i væskeform ved vanlig temperatur ved overflaten, men som går over i gassform ved temperaturer ved ut-støpningsstedet for sementen, komme til anvendelse ved på forhånd å blandes i vellingen før støpning. Slike materialer omfatter f.eks. propan og butan. Hertil kan acetylen oppløst i aceton under trykk blandes med velling som er satt under trykk ved overflaten og vil senere kun bli frigjort som gass ved temperaturer nede i borehullet. ;Andre typer av vel kjente og konvensjonelle tilsetninger kan inkorporeres i vellingen for å modifisere den endelige, størknede sement, eller for å forandre avbiningstid og størk-ningsgrad av vellingen. Slike midler omfatter mellom andre viskositetsmidler eller dispergeringsmidler samt vekt-juster-ende materialer. ;Ytterligere dispergerings-tilsetninger kan brukes for;å minske vannforbruket og skaffe sement méd høyere fasthet. Friksjonsnedsettende midler som medfører friere bevegelser av den ikke avbundede blanding og letter pumpingen gjennom ringrommet, kan være innblandet i vellingen med andeler opp til ca. 2.0 vektprosent av tørrsementen. Noen tilsetninger med dobbel funksjon slik som lignosulfonater som virker både som et dispergeringsmiddel og som en retardator for avbindingstiden, kan være blandet inn i vellingen hvor disses anvendelse kan være fordelaktig ved visse sementeringsbetingelser. ;Akseleratorer slik oppløselige anorganiske salter sammen med kalsium-florid kan brukes opp til ca. 8 prosent av tørrsementen. Retardatorer når slike brukes, tilføres med andeler fra ca. 0.1 til ca. 5.0 vektprosent av tørrsementen. ;Av de forskjellige typer av fine tilslags- eller fyll-materialer som kan komme på tale kan flyve-aske, siliciums-masse, fin sand og kiselgur nevnes som typiske. Bruken av disse materialer er vel anerkjent blandt fagfolk, og sålenge disse er forenelige med stabiliteten av den essensielle gass-komponenten i blandingen ifølge oppfinnelsen,, kan de brukes i en rekke blandinger. ;Som tidligere antydet har noen av de ovennevnte, vanlig forekommende tilsetningsmidler den egenskap at de forhindrer et uakseptabelt høyt fluidtap fra vellingen under størknings-tiden. ;En foretrukken blanding i forbindelse med oppfinnelsen omfatter API klasse H Portland-Sement, vann med en andel fra ca. 35 til 50 prosent av sementen, et fluidtap-materiale med en andel på ca. 2 vektprosent av sementen samt et relativt fint aluminiumspulver som utgjør fra 0.1 til ca. 1.5 vektprosent. Denne blanding med rom for variasjon bare hva angår mengde og størrelse av de aktuelle aluminiumspartikler, er meget effektiv ved innledende sementering av brønner i stør-relsesområdet mht. dybde fra ca. 30 m til ca. 7.000 m. Som tidligere anført vil mengden og reaksjonsgraden av den anvendte aluminiumspulver i blandingen kunne varieres i samsvar med den dybde av brønnen som skal sementeres. ;For ytterligere å forklare prosessen i henhold til oppfinnelsen og herunder enkelte av de nye gassbehandlede, kom-primerbare sementer anvendt i praksis, er følgende eksempler anført. I alle eksempler er betegnelsen med hensyn til vektprosent basert på vektprosent overfor tørrsement. ;Eksempel. 1;Ved en første gruppe av forsøk ble en API klasse H hy* draulisk sement blandet med vann og en rekke tilsetninger. Forskjellige arter av som handelsvare tilgjengelige aluminiumspulvere er inkludert i hver av forsøksvellingene. Vellingene ble deretter innført i.et prøveaggregat av den type som er vist i fig. 1. Aggregatet utgjøres av et langstrakt rørfor-met element 10 med en innvendig diameter på 2 tommer og forsynt med et slisset eller perforert sentralparti 12. En gjen-nomtrengelig hjernekrage 14 mettet med vann er anordnet rundt det slissede sentralparti 12 for derved å danne et simulert ringrom 16 rundt samme. Hele prøveaggregatet er omgitt av en vannkappe 17 for å skaffe eleverte, jevne temperaturer.

En innmatningsledning 18 for sement er via en ventil 20 koblet til bunnen av aggregatet for å tillate innføring av sementvelling. Prøveaggregatet ble fylt inntil sementvellingen når opp til en overstrømningsventil 22 ved toppen av aggregatet. Etter at vellingen er pumpet inn, ble aggregatet luk-ket og trykk ble pådratt ved toppen av samme ved hjelp av vann levert fra en tank i hvilken trykk er utviklet fra nitrogen med et trykk på ca. 35.kp/cm 2. Trykk pådratt ved toppen av aggregatet innebærer simulering av det hydrostatiske trykk fra en sementeringsblokk i en reell brønn.

Tre fot lange termoelementer 24 befinner seg i sementmassen ved bunnen for å måle temperaturgradienter innen vellingen. Temperatur-målinger ble tatt i bruk for å registrere den innledende avbinding av vellingen. Trykket ved bunnen av aggregatet blir overført via en gummimembran 26 og måles ved hjelp av et manometer.

Trykket ved bunnen samt temperaturen ble målt periodisk under hver prøve i løpet av en periode på minst tolv timer.

Resultatet av disse prøver fremgår av tabell I. I samtlige vellinger unntatt for de som er brukt ved Prøve 12, ble 48 vektprosent friskt vann brukt og basert på vekten av tørr-sementen. I Prøve 12, ble 51 vektprosent sjøvann brukt. Ved hver prøve unntatt Prøve 12, ble sement.og vann blandet i forholdet ca. 15 kg/liter.

Ved alle prøvene unntatt Prøve 8 og 9, ble 2 vektprosent kalsium-klorid brukt i vellingene for å hindre tidlig gelatinering. Intet kalsium-klorid ble innført i vellingene ved Prøve 8 og 9.

Spesifikasjoner for de ovennevnte typer av aluminiums-pulver hva angår partikkelstørrelse, fremgår av tabell II. Under alle prøvene som ble utført i prøveaggregatet, inneholder vellingene hver 0.25 vektprosent aluminium, basert på vekten av tørrsement. Ved Prøve 1-7 ble aluminiumspulveret tørrblandet med sementvellingen. Ved Prøve 8-13 ble aluminiumspulveret først blandet med vann inneholdene en liten mengde fuktemiddel, og ved Prøve 14 og 15 ble pulveret blandet med etylen-glykol som bærefluid.

Med hensyn til Prøve 7 samt 10-15 ble temperaturgradi-entene som indikerer innledende avbinding av vellingene ikke registrert, og korresponderende tidsforløp kunne derfor ikke fastlegges.

Idet det vises til Tabell I, vil.det ses at det relativt grove aluminiumspulver brukt i Prøve 1 ikke reagerer fort nok til å opprettholde det først simulerte hydrostatiske trykk innen kolonnen inntil begynnende avbinding finner sted etter 2\ time fra start av prøven. Det skal dog bemerkes at sementvellinger vanligvis pumpes inn i ringrommet med et trykk som innledningsvis er større enn trykket i det borslam som brukes ved boringen av hullet. Av denne grunn vil det første, innledende trykk ofte overstige det i massen iboende trykk i vesentlig grad, og derfor kan det tolereres noe fall i det hydrostatiske trykk sålenge dette holder seg over samme av gassen i tilstøtendé formasjoner.

Når det fine aluminiumspulver ifølge Prøve 3 blir brukt, så er effekten gjennomgående god, idet en trykkøkning på ca. 50 kp/cm 2kan registreres i løpet av den første time. Ennvidere så faller ikke trykket under det opprinnelige trykk på ca. 35 kp/cm 2ved starten før etter 9 timer. I dette tilfelle er avbindingen av vellingen anslått til 3% time.

Prøve 8 vedrører den første av to prøver hvor vellingen ikke inneholder kalsium-klorid. Ved sammenligning med Prøve 3 i hvilken samme velling med kalsium-klorid er brukt,, kan det registreres at effektiviteten av sistnevnte velling med kalsium-klorid gjennomgående er forbedret. Ved Prøve 3 er den tid som ble registrert for at trykket skulle gå tilbake til 35 kp/cm 29 timer, mens samme velling uten kalsium-klorid bare holder sitt trykk over det innledende, hydrostatiske trykk i A\ time.

Prøve 12 ble utført for å kunne fastlegge hvorvidt vellinger kan blandes under bruk av sjøvann og deretter appliseres på fralandsinstallasjoner. En relativ stor andel av friksjonsreduserende dispergert stoff ble brukt i vellingen for å kunne kontrollere de ekstremt høye viskositeter som oppstår under blandingen. Resultatet av denne prøve må an-sees som betinget heldig, idet maks. trykk på ca. 41 kp/cm<2>ble oppnådd, og trykket på over 35 kp/cm 2 holdt seg i en periode på 5h time.

Ved Prøve 15 ble det første hydrostatiske trykk som ble utvirket ved hjelp av trykkvannet ved toppen av velling-kolonnen øket til .ca. 70 kp/cm 2 for derved å simulere forholdene ved sementering av dypere brønner. På grunn av dette høyere trykk, ble trykkøkningen under utviklingen av gassen liten sammenlignet med de andre prøver med et innledningstrykk på 3 5 kp/cm 2. Resultatet av denne prøve må ikke desto mindre '2

anses som godt, idet trykket er holdt på over 70 kp/cm i over 2 9 timer.

Eksempel 2

I et prøveaggregat ifølge fig. 1 ble en prøve utført med en sementvelling som ble blandet under innføring av nitro-gengass av samme ved blandingen. Sammensetningen av vellingen inkluderer API klasse H sement, 53 vektprosent vann av tørr-sementvekten, 0.7 5 vektprosent av en som handelsvare tilgjengelig modifisert polyacrylamid som fluidtap-tilsetning, 2.0 vektprosent kalsium-klorid, 2.0 vektprosent av som handelsvare tilgjengelig, overflateaktiv svovelsyre-ester samt 0.5 vektprosent av en som handelsvare tilgjengelig skumstabilisator.. Under blandeoperasjonen ble tilstrekkelig nitrogen innført i vellingen for å skaffe ca. 10 volumprosent av gass i samme under et innledningstrykk på 3 5 kp/cm 2.

Etter anbringelsen i prøveaggregatet og pådrag av det hydrostatiske trykk, ble det holdt et trykk på ca. 39 kp/cm<2>en time etter at prøven ble satt i gang. Trykket ble holdt over 35 kp/cm 2 grensen i 2 timer og 45 minutter. Avbindingen ble registrert å finne sted i løpet av 1 time og 50 min. Prøven ble ansett som å være heldig.

Eksempel 3

Med henblikk på sammenligning ble en vanlig, ekspanderende Portland-sement inneholdende vannfri kalsium-svovelalu-minat blandet med 4 6 prosent vann, 2 vektprosent kalsium-klorid, 1 vektprosent av et vanlig polyacrylamid som fluidtap-tilsetning samt 0,25 vektprosent av et vanlig modifisert lignin. som virker som retardator. Denne velling ble prøvet i aggregatet ifølge fig. 1 og 2 og med et innledningstrykk på 3 5 kp/cm 2, pådratt på ovennevnte måte. Vellingen var ikke i stand til å overføre trykk til nedre parti av velling-kolonnen etter 10 minutter.

Eksempel 4

En velling sammensatt i samsvar med den som er beskrevet i eksempel 3 med unntak av at vektprosenten av vannet her er 64, ble prøvet med pådrag av trykk på 35 kp/cm 2ved øvre ende av kolonnen. Etter 15 minutter ble det registrert at trykket falt meget hurtig til ca. 9 kp/cm 2., Eksempel 3 og dette eksempel viser at ekspanderende egenskaper av en vanlig ekspanderende sement ikke medfører noen forbedring mht. vellingens evne til å overføre hydrostatisk trykk.

Eksempel 5

Ved en annen prøveserie og med bruk av varierende, rør-, formede typer av prøveaggregater, ble gassvolum og velling-komprimerbarheter registrert under reaksjonen av en rekke typer av aluminiumspulvere, inkludert i vellingene med'forskjellige konsentrasjoner. I disse prøver ble høytrykks- og høytemperatur forhold i brønnen simulert, med temperaturer i området 60°C til 110°C og trykk fra 140kp/cm<2>til 680kp/cm<2.>Ved alle disse prøver ble det brukt en API klasse H sement som ble' blandet med 46 prosent vann. Hver velling inkluderer 1 vektprosent av en vanlig forekommende fluidtap-tilsetning i form av en blanding av et modifisert polysaccarid og et polyaromatisk sulfat.

Graden av komprimerbarhet, gassvolum samt reaksjons-hastighet registrert herunder er anført i Tabell III.

Resultatene fra tabell III viser at når reaksjonen av aluminiumen er fullført før innledende avbinding av sementen (som ved prøvene 3, 8 og 10), er de gassvolum som er anslått ut fra maks komprimerbarhet stort sett de samme teoretiske volum, anslått fra andelen av brukt aluminium. Således kan det lett oppnås en komprimerbarhet opp til 100 (yv/v)/atm ved forhold som tilsvarer en føring med API klasse 10.000 foot. Dataene viser også at komprimerbarheten for en gitt mengde eller andel av aluminium øker proporsjonalt med avtagende temperatur. Hertil fremgår at de finere aluminiumpartikler reagerer meget hurtigere enn de grove partikler, og reaksjonsgraden øker med økning av temperaturen.

Etter at prøvene ble avsluttet, ble prøvekammerne de-montert for å undersøke "setpluggen". Det ble ikke konstatert noen separasjon av gass i noen av prøvene.

Eksempel 6

En prøveserie ble utført med API klasse H sement-vellinger inneholdene én rekke forskjellige typer av aluminiums-pulver med andel på 0.14 3 vektprosent. Ved hver prøve ble vellingen satt i stand til å reagere ved at 50 cm 2av vellingen ble innført i 250 cm 2, gradert sylinder. To temperaturforhold - 60°G og 93°C ble anvendt. Den prosentvise økning av totalvolumet av vellingen ble målt ved periodiske tidsintervaller under reaksjonen for å kunne registrere effekten av gassutviklingen fra aluminiumspulverne. I hvert tilfelle er det anslått en teoretisk volumøkning på 27 % under full-stendig reaksjon av den tilførte mengde aluminium, idet man herunder ikke regnet med noen skumdannelse. Resultatene av disse prøver er gjengitt i tabell IV.

Fra reultatene som er anført i tabell IV vil det fremgå at de sement-tilsetninger som er inkludert i vellingen som inneholder aluminiumspulver påvirker reaksjonsgraden av pulveret på en måte som er lik disses normale effekt overfor vellingens størkningstid. Således virker de her anvendte fluidtap-tilsetninger også som retardatorer, i de fleste sementblandinger og har den virkning at de nedsetter reaksjons-tiden for aluminiumen. Kalsium-klorid, salt samt en kombinasjon av salt og natriumtiosulfat akselererer reaksjonen.

De atmosfæriske ekspansjonsprøver som er anført i tabell IV viser at det relativt fine aluminiumspulver som er brukt ved Prøve 31, reagerer temmelig hurtig, idet ekspansjonen ut-gjør 177 % i løpet av bare 10 minutter. Når et grovere aluminiumspulver av den art som er betegnet type G og som er definert i Tabell II, er brukt i den samme velling, foreligger det bare en ekspansjon på 5 % i løpet av 10 minutter under temperaturforhold anført i Prøve 6. Sistnevnte type av par-tikkel er åpenbart bedre egnet til bruk i en sement som inn-støpes relativt langsomt og har en relativ langs avbindingstid.

De atmosfæriske ekspansjonsprøver viser også at temperaturen i høy grad innvirker på graden av ekspansjon for aluminiumspulveret. Således viser ifølge Prøve 29, en velling med type D aluminiumspulver og som er definert i Tabell II, en ekspansjon på 0 prosent ved 60°C, men ekspanderer 148%

ved 93°C i løpet av 10 minutter ifølge Prøve 33.

Eksempel 7

Med anvendelse av den konvensjonelle prøvemetode som

er beskrevet i forbindelse med prøven ifølge Eksempel 1, ble det utført prøver med to vellinger som adskiller seg innbyrdes ved at det er tilsatt en moderat mengde av fluidtap-tilsetning 1 den ene og ingen slik tilsetning i den andre vellingen. Hver av vellingene omfatter API klasse H sement, 4 0 % vann,

2 % kalsium-klorid samt 0.25 % aluminiumspulver av den i Tabell II definerte type C. Prøvene ble utført med en kjerne med lav permeabilitet rundt midtpartiet av prøveaggregatet og med et trykk på 3 5 kp/cm 2 pådratt ved toppen av aggregatet samt temperatur på 60°C. Under prøven med den velling som ikke inneholder noen fluidtap-tilsetning, ble trykket kontinuerlig avlastet ved bunnen av prøveaggregatet ved hjelp av en vannmengde på o ca. 10 cm<2>pr. min. Trykket ved bunnen ble kontinuerlig registrert under prøven.

Den andre velling omfatter bruk av 0.5 % av en som handelsvare tilgjengelig vanntap-tilsetning. Forøvrig ble samme prøveforhold valgt under prøving av denne velling, med unntak av at trykket ble avlastet ved bunnen av aggregatet med graden 2 cm2 vann pr. min.

Under prøven med den velling som ikke inneholder noen vanntap-tilsetning, falt trykket til ca. 15 kp/cm 2 etter 92 minutter. Under prøven med vellingen som inkluderer en moderat mengde av fluidtap-tilsetning, ble trykket opprettholdt

2 2

over 35 kp/cm i over 55 minutter, over 28 kp/cm i 2 timer og 40 minutter og over 21 kp/cm 2 i 4 timer og 20 minutter.

Eksempel 8

En prøveserie med sementvellinger ble utført med prøve-aggregatet beskrevet under Eksempel I og vist i fig. 1 og 2. Det ble brukt to forskjellige størrelser av aluminiumspulver, nemlig typene B og C, definert i Tabell II. En rekke typer av som handelsvare tilgjengelige fluidtap-tilsetninger er inkludert i sammensetningene, og ved to av vellingene er det brukt forskjellige typer sement. Resultatet av disse prøver er gjengitt i Tabell V.

Under disse prøver ble temperaturen av vellingen, trykket som ble pådratt ved toppen av kolonnen samt bunntrykket målt periodisk over en periode på minst 12 timer. De normale og fremherskende forhold under prøvene ble ansett å.omfatte pådrag av et innlednings- eller basistrykk på 35 kp/cm 2 ved toppen av kolonnen, bruken av en kjerne med lav permeabilitet rundt midtpartiet av samme samt ingen avlastning av trykket fra bunnen av kolonnen under prøvene. Ved Prøve 2 og 4 er imidlertid et innlednings- eller basistrykk på 70 kp/cm 2 pådratt toppen av sementkolonnen i stedet for 35 kp/cm 2. Ved prøve 6 bestod metoden mht. gassinnføring i vellingen i at det ble injisert karbon-dioksyd i vellingen i forbindelse med blandingen av denne.

Resultatene av prøvene 1 til 4 viser at det ikke er noen stor forskjell mht. effekten av gassutvikling fra de to anvendte typer av aluminiumspulver i de utprøvede vellinger. Forskjellen i partikkelstørrelse mellom de to relativt fine pulvere må derfor tillegges liten vekt.

Prøve 5 vedrører en prøve med stort vanninnhold. Resultatet av denne prøve indikerer at et høyt vanninnhold ikke influerer evnen til å opprettholde trykk.

Den velling som er utprøvet i Prøve 6 inneholder en overflateaktiv tilsetning for å stabilisere og holde i dispergert stand injisert C02gass som ble brukt i stedet for aluminium med henblikk på gassutvikling. I løpet av prøven ble mer enn en stor flaske av kulldioksyd med et mariometertrykk på 35 kp/ cm 2innført i vellingen for sammes innpumpning, idet man herunder ikke iaktok noen vesentlig økning av volumet. Trykket ved bunnen av velling-kolonneii i aggregatet falt under 35 kp/

2 2 cm i løpet av 18 minutter og falt til 6 kp/ cm i løpet av 40 minutter. Dette tyder på at C02er for stor grad oppløse-lig i vannet i vellingen og/eller for reaktiv med Portland-sementen for å kunne utgjøre et effektivt gassutviklende materiale og egnet som materiale tilsatt vellingen ved dennes blanding. Det skal dog bemerkes at ved å forhåndsblande C02med høy gipsholdig sement kan det oppnås en velling som med fordel kan brukes til å motvirke gassinntregning.

Ved Prøve 7 er den brukte sement "Ciment Fondue" som ér en ikke Portland-sement med et høyt innhold av frikalium-aluminat. Ved prøven holder trykket over 35 kp/cm 2 i 18 timer.

Eksempel 9

Et antall av sementvellinger ble blandet med bruk av Portland-sement, forskjellige retardatorer for avbinding samt forskjellige akseleratorer. Vellingene inneholder også en rekke materialer innført i vellingene med henblikk på å kunne observere disses gassutviklende potensial. Vellingene ble anordnet i et prøveaggregat under et trykk på 14 0 kp/cm<2>. Vannkappen rundt aggregatet ble oppvarmet til forskjellige temperaturer i området fra 60°C til lOOoc i løpet av prøven.

Under hver. prøve ble temperaturen på innsiden av aggregatet målt ved periodiske tidsinntervaller som fulgte etter trykkpådraget i aggregatet og ved starten av oppvarmingen av vannet i vannkappen. Ved tidspunktet for temperaturavles-ningen ble den prosent ved hvilken volumet av. vellingen var øket - hvis dette hadde funnet sted, registrert, og denne volumforøkelse ble deretter korrigert mht. termisk ekspansjon for å kunne anslå den prosentvise forøkelse som skyldes den utviklede gass. Ved avslutningen av hver prøveperiode ble komprimerbarheten av den utprøvede velling målt, og prosent-andelen av den utviklede gass, utledet av samme ble anslått.

Resultatene av disse prøver er gjengitt i Tabell Via og VIb.

Eksempel 10

En.rekke av de materialer som ble utprøvet med henblikk på deres evne til å utvikle gass ved 70 kp/cm og som er gjengitt i eksempel 9, ble også prøvet ved atmosfæretrykk samt ved en konstant vannkappe-temperatur på 60°C. I forbindelse med disse prøver ble hver velling blandet med bruk av API klasse H sement, 4 6 prosent vann samt 1 vektprosent av et som handelsvare tilgjengelig fluidtap-tilsetning. Prøvene ble utført med direkte innføring av gass og med et mottrykk tilsvarende en tommes vannsøyle. Varierende mengde og typer av akselreatorer ble selektivt tilsatt vellingene.

Ved periodiske tidsintervaller under prøvene ble mengden av den utviklede gass registrert. Samme målte mengder av gass og uttrykt i "Standard Cubic feet" av gass pr. kubikkfot av den utprøvede velling (SCF hhv. CF) er gjengitt i Tabell VII.

Dataene ifølge Tabellene Via, VIb og VII tilkjennegir at en rekke kjemikalier kan brukes for utvikling av gass på. plass eller stedet, avhengig av det trykk som blir pådratt vellingen ved utstøpning eller innpumpningsstedet i brønn-boringen. Noen av materialene som ble utprøvet virker ikke tilfredsstillende som gassutviklere ved et trykknivå på 70 kp/cm 2, men avgir allikevel betydelige kvanta gass ved atmosfæretrykk.

Eksempel 11

Ved utførelse av prøver i felten i henhold til oppfinnelsen ble mellomliggende foringer i to fralands-brønner i Mexico-gulfen sementert i samsvar med oppfinnelsen. I forbindelse med klargjøring av seks andre brønner fra den samme plattform oppstod det gasslekkasje etter sementering med kon-vensjonell sement i hvilken ikke noe gass var dispergert.

Ved én av de utførte feltprøver var foringen som ble satt ned ca. 250 mm i diameter, og den totale dybde av brønnen var ca. 1500 m med en bunnhulls-temperatur (BHCT) på 30°C.

Den sementvelling-blanding som kom til anvendelse ble laget ved å blande API klasse sement med 48 vektprosent friskt vann, 0.75 vektprosent av en som handelsvare tilgjengelig fluidtap-tilsetning, 0.4 vektprosent av en som handelsvare tilgjengelig friksjonsreduserende dispergeringsmiddel,

2.0 vektprosent kalsium-klorid, 0.2 vektprosent av en som handelsvare tilgjengelig modifisert lignosulfonat-retardator samt 0.27 vektprosent aluminiumspulver. Før blandingen i sementen, ble aluminiumen blandet med nok etylen-glykol med inkludering av et som handelsvare forekommende overflateaktivt middel, for å skaffe tilveie en komponent med totalt volum på ca. 17 1. med innhold av ca. 4,5 kg aluminiumspulver. Typen av aluminiumspulver som ble brukt er det som er rubrisert som Type B i Tabell II..

Tretten fat med vann ble pumpet med den første plugg, og sementblandingene tok til. Toppluggen ble ført ned kl. 11:45 og nådde bunnen kl. 12:45. Ved prepareringen av vellingen ble ca. 16.00 sekker av sement blandet med 200 fot av friskt vann inneholdene alkoholbæreren samt aluminium metall for å skaffe den spesifiserte konsentrasjon av aluminium-mé-. tall i sementen. Vellingen lot seg lett blande, og ingen

høy viskositet ble observert.

Sementeringsarbeidet forløp jevnt over heldig, og det var ikke noen gasstrømning til overflaten via det sementfylte ringrom i denne brønn.

Ved den andre brønn ved hvilken en mellomliggende foring ble sementert i samsvar med oppfinnelsen, ble toppen av sementen ført ned til en målt dybde på ca. 1300 m, mens bunnen av foringen befant seg en målt dybde på ca. 2.500 m. Ved denne brønn ble det brukt 1.600 sekker API klasse H sement. Sementvellingen inneholdt 1 vektprosent av en som handelsvare tilgjengelig fluidtap-tilsetning, 2 vektprosent kalsium-klorid, 0.25 prosent luftfjernende middel (handelsvare) for å redusere begynnende luftinntrengning i sementen samt' 0.25 vektprosent av fint aluminiumspulver. Vannet ble tilført sementen som igjen var tilført andre tørre tilsetninger som skaffer en sement med en tetthet på ca. 2 kg/l.

Vekten av det slam som fortrenges av sementen under sementeringen var ca. 1.8 kg/l. Etter at sementeringen var avsluttet, ble foringens såle (seat) prøvet og funnet å kunne holde ekvivalenten av en tetthet av ca. 2.1/1 av slammet. Dette indikerer ekselent forankring og avtetning av sementen til foringen og til formasjonen. Det ble ikke observert noen tapt sirkulasjon, og ingen gasstrømning til overflaten ble

registrert, selv ikke etter en lang observasjonsperiode.

Ved en tredje brønn, boret fra samme fralandsplattform som den som ble brukt ved boring av de to brønner, sementert som beskrevet ovenfor ifølge oppfinnelsen, ble en mellomliggende foring sementert med toppen av sementen målt ved en dybde på ca. 1200 m og med bunnen av foringen ved en målt dybde på ca. 2.400 m. Under forberedelsen for å sementere denne foring ble 1826 sekker sement som igjen omfattet en

50/50 sammensetning av puzzuolan-sement og API klasse H sement tatt i bruk. Den vandige velling inneholdt ennvidere 10 vektprosent salt, 0.75 vektprosent av en som handelsvare tilgjengelig friksjonsnedsettende middel samt sjøvann, blandet med de

tørre komponenter for å skaffe en velling-tetthet på ca.

.1.9kg/l.

Etter anbringelse av denne fyller-sement, ble fyllingen støpt inn med en sement som bestod av 986 sekker API klasse H sement blandet med sjøvann for å skaffe en velling med tetthet på ca. 2 kg/ .1. Forøvrig bestod vellingen av 10 vektprosent salt og 0.75 vektprosent av en som handelsvare tilgjengelig . f riks jonsnedsettende middel.

Vekten av det slam som fortrenges av sementen tilsvarer en tetthet av samme på ca. 1.8 kg/l. Før sementeringen ble brønnen aktivert slik at slammet ble rent'for gass. Etter sementeringen av brønnen ble det registert at gassen fortset-ter å strømme ut ved overflaten under en periode på 1 time og 30 minutter etter avslutningen av operasjonen.

Ved nok en brønn, boret fra samme plattform ble 13 00 sekker sement av den samme puzzuolan - API klasse H sement som nevnt ovenfor anbrakt i ringrommet for å sementere en mellomliggende foring som forløp fra en dybde på 2330 m. Fyller-sementen ble fulgt opp med 500 sekker som innstøpningssement. Innstøpningssementen var en API klasse H sement blandet med sjøvann slik at tettheten var ca. 2 kg/l. Det fortrengte slam som innledningsvis ble aktivert for at returnerte slam var fri for gass, hadde en tetthet.på ca. 1.8 kg/l. Etter avslut-ning av sementeringen var brønnen "død" i 12 timer, og intet sirkulasjonstap ble registrert. Foringen ble prøvet inntil et trykk på ca. 3 50 kp/cm 2og med en slam-tetthet på ca. 2 kg/l før utboringen. 140 timer etter sementeringen ble det registrert gass ved overflaten etter at samme hadde passert gjennom den sementerte sone i ringrommet.

Ved ytterligere tb andre brønner, boret fra samme plattform omfattet arbeidet å sementere mellomliggende foringer med vellinger med basis i sjøvann og tetthet ca. 2 kg/l og som ikke inneholdt noe gassutviklende materialer. Ved en av brønnene ble det registrert gasstrømning til overflaten via ringrommet 1 time etter avslutningen. Ved den andre brønnen strømmet gass til overflaten eter 35 minutter.

Til trots for at den foregående beskrivelse av oppfinnelsen har omfattet bruk av visse foretrukne sement-sammensetninger, heri inkludert visse foretrukne gassutviklende komponenter til bruk i samme, vil det være klart at variasjoner mht. såvel sammensetning av sementen innenfor de an-førte, vide grenser, som mht. de trinn som er utført i fremgangsmåten, kan komme på tale uten at man derved går utenom de grunnleggende prinsipper for oppfinnelsen. Variasjoner i de brukte materialer og de trinn som følges og er av den art, må anses som å falle innenfor rammen for oppfinnelsen, unntatt hvis samme skulle være begrenset av de etterfølgende patentkrav og åpenbare ekvivalenter av disse.

Claims

1. Fremgangsmåte for innføring av hydraulisk sementvelling i en underjordisk sone hvorunder en avbinding av sementen finner sted idet et parti av sonen er påvirket av gasstrykk fra jordsmonnet som støter opp til sonen hvor det i sementvellingen er inkludert midler som utvikler trykk for å motvirke gasstrykket i den tilstøtende sone under overgangen av vellingen til fast konsistens.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de midler som utvikler gass utgjør inntil ca. 50 % av volumet av den gass som utvikles i vellingen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at gassen kan inngå i sementvellingen ved tilføring av en eller flere av luft, oksygen, nitrogen, en hydrogengass, en edelgass eller gassutviklende tilsetningsmidler i vellingen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at gassen utvikles i vellingen ved tilføring av midler som utvikler gass og omfatter et reaktivt, kjemisk middel som reagerer i vellingen og produserer gass.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at gassen utvikles i vellingen ved tilføring av et gass utviklende middel som omfatter et reaktivt metall, utvalgt fra gruppen bestående av Al, Na, Li, Mg, Ca og Zn samt blandinger av slike metaller.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at de gassutviklende midler utgjøres av et materiale som er valgt fra gruppen som medfører retardasjon og akselerasjon.

7.. Fremgangsmåte for innledende sementering i ringrommet mellom en brønns foring og et borehull omfattende: innføring av en kolonne av sementvelling i ringrommet og som i det minste inneholder 0.1 SCF gass pr. kubikkfot av sementvelling ved et tidspunkt før den innledende avbinding av vellingen; og opprettholdelse av fornøden gass i vellingen for å for hindre vesentlig reduksjon av det innledende, hydrostatiske trykk i vellingkolonnen inntil avbinding av vellingen har funnet sted.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at gassen er utviklet på stedet i sementvellingen etter at vellingen først er ført inn i ringrommet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den utviklede, innførte gass er hydrogen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved det trinn at innføringen av gass skjer ved å blande gassen med andre sementkomponenter før vellingen føres inn i ringrommet.

11.. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den innførte gass er hydrogen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at mengden av gass i vellingen utgjør fra 0.1 til ca. 50 volumprosent av vellingen etter at vellingen er innført i ringrommet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at gassen er utviklet på stedet ved å blande aluminiums-partikler med en mengde som tilsvarer fra ca. 0.02 til ca.

5.0 vektprosent av tørrsementen i vellingen før vellingen blir innført i ringrommet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12 og 13, karakterisert ved at gassen er utviklet på stedet i vellingen og med det spesifiserte volum senest i løpet'av en halv time før innledende avbinding av sementen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at det inkorporeres et fluidtap-tilsetningsmateriale i vellingen for å bidra til å hindre vesentlig reduksjon av det opprinnelige, hydrostatiske trykk i vellingkolonnen.

16.. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at fluidtap-tilsetningsmaterialet er en blanding av et cellulose-derivat og et polymisert, aromatisk sulfonat.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det søkes å forhindre for tidlig gelatinering av vellingen i ringrommet og før den ønskede, innledende avbinding av vellingen ved at det i denne inkorporeres en virksom mengde av et stoff som er valgt fra en gruppe bestående av metall-halogener og alkaliske jormetall-klorider.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at stoffet omfatter kalsium-klorid.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at gassen er utviklet på stedet ved dispergering i vellingen før dennes innføring fra ca. 0.02 til ca. 5.0 vektprosent av tørrsementen av et materiale valgt fra gruppen bestående av CaC2 , ZrOCl2 , ZrCl4 , Ca3 N2 , KBH^ samt metaller som avgir hydrogen i en vandig, alkalisk oppløsning iht. EMF seri-ene og blandinger av samme.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at gassen er utviklet på stedet ved dispergering i vellingen for dennes innføring en virksom mengde av et metall valgt fra gruppen bestående av Al, Ca, Zn samt Mg og blandinger av samme.

21. Metode for å forhindre avbindingskvaliteten av en olje-brønn-sement overfor rør og formasjoner og som inneholder en fluidtap-tilsetning, idet sementens følsomhet overfor iboende gasslekkasje blir redusert, omfattende dispergering av en gass i oljebrønnens sementvelling for dennes innledende avbinding og med en mengde gass som øker komprimerbarheten av vellingen med minst 25 prosent over komprimerbarheten av vellingen uten dispergert gass.

22. Metode for å forhindre gasslekkasje inn i ringrommet mellom en foring og et borehull ved en brønn , fra hvilken det produseres olje eller gass eller blanding av begge, via foringen og hvor slik gasslekkasje ellers vil finne sted fra tilstøtende, gassbærende formasjoner omfattende: innføring av en sementvelling i ringrommet over motvend- ende flate av den gassbærende formasjon, og dispergering av en gass i vellingen før avbindingen av vellingen og med en mengde og grad slik at poretrykket i vellingen overfor den gassbærende formasjon vil holde seg høyere enn trykket av gassen i den gassbærende formasjon inntil sementen har under-gått innledende avbinding.

23. Metode for å forhindre gasslekkasje inn i ringrommet mellom foringen og borehullet ved en oljebrønn fra tilstøtende gassborende formasjoner omfattende: innføring av en sementvelling i ringrommet over motven- dende flate av formasjonen, og utvikling av en gass i vellingen med en mengde og grad slik at før det tidspunkt vellingen størkner, vil minskningen i poretrykket av vellingen nede i borehullet og ved et sted nær den gassbærende formasjon samt sett i forhold til det innledende, hydrostatiske, trykk av vellingen ved samme sted, være mindre, enn differansen mellom det innledende, hydrostatiske trykk og reservoartrykket av den gassbærende formasjon før det tidspunkt vellingen begynner å størkne.

24. Metode ifølge krav 23, karakterisert ved at gassen blir utviklet i vellingen ved å inkorporere i og ved den sammes blanding samt før innføring, et materiale valgt fra en gruppe bestående av gasser i væskeform som går over i gassform ved de temperaturer som hersker ved de .steder hvor vellingen blir innført samt kjemikalier som reagerer innen vellingen for å utvikle gass.

25. Metode ifølge krav 23, karakterisert ved at gassen blir utviklet i vellingen ved å inkorporere i og ved vellingens blanding samt før sammes innføring, fra ca.

0.02 til ca. 5.0 vektprosent av aluminiumspartikler, basert på vekten av tørrsementen.

26. Metode ifølge krav 23, karakterisert ved at gassmengden er tilstrekkelig for å øke komprimerbarheten av sementvellingen med en størrelsesorden som er minst 25 prosent høyere enn komprimerbarheten av vellingen uten inn-ført gass.

27. Metode ifølge krav 26, karakterisert ved at.gassen blir utviklet i vellingen ved å inkorporere i denne et metall, reaktivt med i det minste en av komponentene i vellingen for å utvikle hydrogengass.

28. Sementsammensetning for avtetning av en sone med et parti som er pådratt av en tilstøtende gasskilde omfattende en vandig, hydraulisk sement, gassutviklende midler samt fluidtap-kontrollmidler.

29. Sementsammensetning ifølge krav 28, karakterisert ved at mengden av fluidtap-kontrollmidler i det minste utgjør 0.05 vektprosent, basert på tørrsementen og bestående av et kjemisk fluidtap-tilsetningsmiddel.

30. Sementsammensetning ifølge krav 28, karakterisert ved at de gassutviklende midler er valgt fra en gruppe bestående av metallpartikler som avgir hydrogengass ved reaksjon med den hydrauliske sement, kalsium-nitrid, zirkonium-klorid, zirkonium-tetraklorid, kalsium-karbid samt kalsium-borhydrid og blandinger av disse.

31. Sementsammensetning ifølge krav 30, karakterisert ved at det gassutviklende middel er.kalsium-borhydrid.

32. Sementsammensetning ifølge krav 28, karakterisert ved at fluidtap-kontrollmidlene omfatter en tilsetning forenlig med de gassutviklende midler såmt den hydrauliske sement og er virksom for å redusere mengden av væsketap fra sementen når denne er i tetningsstilling og før avbinding, med i det minste 2 5 prosent sammenlignet med væske-tapet når sementen ikke er tilsatt fluidtap-kontrollmidler.

33. Hydraulisk sement-gassutviklende midler omfattende: en væske-dispersjon av kjemiske midler som reagerer i den hydrauliske sement for å utvikle en sementform-lig gass ved undervanns sementeringsforhold med temperaturer høyere enn tilsvarende overflate-temperatur og med trykk høyere enn atmosfærisk trykk, og midler for å redusere vannavsetning fra dispersjonen i undervannsstilling med nevnte sementeringsforhold med minst 25 prosent sammenlignet med tilsvarende vanntap hvis samme midler er utelatt fra de gassutviklende midler.

34. Hydraulisk sement-gassutviklende midler ifølge krav 33, karakterisert ved at væske-dispersjonen inneholder en eller flere midler for kontroll av reaksjonsgraden.

35. Hydraulisk sement-vellingblandning for en oljebrønn med hydraulisk sement og vann, karakterisert ved at det i sementen er inkludert en innført, stabilisert gass med en mengde tilsvarende i det minste 0.1 volumprosent av vellingens totalvolum samt fra ca. 0.05 til ca. 3.0 vektprosent av en fluidtap-tilsetning, basert på tørrvekten av sementen, idet volumprosenten er basert på det totale vellingvolum når sementen er på plass i brønnen.

36. Vellingblanding ifølge krav 35, karakterisert ved at den innførte gass er hydrogen.

37. Vellingblanding ifølge krav 35, karakterisert ved at den innførte gass er nitrogen.

38. Vellingblanding ifølge krav 35, karakterisert ved at den innførte gass er oksygen.

39. Vellingblanding ifølge krav 35, karakterisert ved at den innførte gass er hydrokarbon med lav molekylarvekt.

40. Gassutviklende sementeringssammensetning for en olje-brønn omfattende: en hydraulisk sement, vann med en mengde fra ca. 20 til 13 5 vektprosent av tørrsementen, en fluidtap-tilsetning med en mengde fra ca. 0.05 til ca. 3.0 vektprosent av tørrsementen, et akselerator gel-forhindrende materiale med en mengde fra ca. 0.1 til 10 vektprosent av tørrsementen og fra ca. 0.1 til ca. 50 volumprosent av en gass som er dispergert i sammensetningen og som er forenlig med de øvrige komponenter av samme.

41. Sammensetning ifølge krav 40, karakterisert ved at det gel-forhindrende materiale er kalsium-klorid.

42. Sammensetning ifølge krav 40, karakterisert ved at den hydrauliske sement er en sement valgt fra klassen' bestående av Portland-sement, puzzolan-sement, gibs-sement samt sement med høyt aluminiuminnhold.

43. Sammensetning ifølge krav 42, karakterisert ved at den hydrauliske sement er Portland-sement.

44. Sammensetning ifølge krav 43, karakterisert ved at Portland-sementen er en sement av typen spesifisert i API Specification 10-A.

45. Sammensetning ifølge krav 40, karakterisert ved at fluidtap-tilsetningen er valgt fra gruppen bestående av modifiserte polysakarider, polymiserte aromatiske sulfonater samt blandinger av disse.

46. Sammensetning ifølge krav 40, karakterisert ved at gassen er hydrogen.

47. Sammensetning ifølge krav 46, karakterisert ved at den hydrauliske sement er Portland-sement.

48. Sammensetning ifølge krav 47, karakterisert ved at det gel-forhindrende materiale er valgt fra gruppen bestående av alkalimetall-halogener og alkaliske jordmetall-halogener.

49. Sammensetning ifølge krav 48, karakterisert ved at det gel-forhindrende materiale er kalsium-klorid.

50. Sementsammensetning omfattende: en hydraulisk sement, minst 0.1 volumprosent av en gass, dispergert i sammen setningen , fra ca. 25 til ca. 135 vektprosent basert på vekten av tørrsementen, av vann og en fluidtap-tilsetning med en mengde som er tilstrekke lig for å forhindre et tap gjennom en sil med 325 masker på mere enn 1000 cm 2 i løpet av 30 minutter,, utført i fluidtap-prøve av sementen under et trykk på 70 kp/cm og ved ca. 40 C i samsvar med standard API fluidtap-prøve prosedyre.

51. Sementsammensetning for sementering av en olje- og gass-brønn omfattende: en hydraulisk sement, vann i mengde tilsvarende fra ca. 35 til ca. 50 vekt prosent av sementen, en fluidtap-tilsetning i en mengde tilsvarende fra ca. 0,5 til ca. 2.0 vektprosent av tørrsementen og aluminiumspulver i en mengde fra ca. 0.1 til ca. 5.0 vektprosent av sementen.

52. Sement for en oljebrønn som inkluderer hydraulisk sement, vann med minst 0.05 vektprosent, basert på sementen og en fluidtap-tilsetning, karakterisert ved at et virksomt, stabilt volum av dispergert gass samvirker med fluidtap-tilsetningen for å forhindre at iboende gass fra formasjonen trenger inn i den utstøpte sement.

53. Fluid-overføringssystem under jorden og som inkluderer et borehull for en brønn, en foring i borehullet og som derved danner et ringrom samt en vannholdig sementvelling i det minste i et parti, av ringrommet, karakterisert ved: midler dispergert i vellingen for å redusere den mengde av vann som vil filtreres inn i jordsmonnet rundt borehullet fra vellingen med minst 25 prosent og en gass som ikke reagerer med vellingen og som er dis pergert i vellingen i en mengde som tilsvarer minst 0.1 volumprosent av det totale volum av vellingen.

54. Metode for å forhindre gass fra å trenge inn i en med foring forsynt brønnboring fra en underjordisk formasjon og med følgende trinn: pumping av slam fra bunnen av brønnen til overflaten gjennom ringrommet som omgir ringrommet, derpå fortrengning av slammet fra ringrommet med en sement velling til en fornøden høyde i ringrommet for derved å etablere i vellingen og ved det sted hvor denne befinner seg overfor den underjordiske formasjon, et hydrostatisk trykk som er vesentlig høyere enn trykket av gassen i formasjonen og som skal forhindres fra å trenge inn i borehullet, karakterisert ved at det i vellingen ved et tidspunkt ved eller etter innledende blanding av vellingen samt før en halv time før vellingens innledende avbinding, blir dispergert fornøden mengde stabil gass for å øke komprimerbarheten av sementvellingen ved stedet overfor formasjonen og med varighet på minst en halv time før innledende avbinding, med minst 2 5 prosent over sammes komprimerbarhet før gass-dispersjonen.