NO862566L - Belastningskorrosjonsmotstandsdyktig proppemiddel for olje og gassbroenner. - Google Patents

Description

Foretrukne proppemidler for gass- eller oljebrønner, på dybder der silisiumdioksydsand er utilfredsstillende på grunn av overbelastningstrykk, er sintrede bauksitter inneholdende fra 3-40% silisiumdioksyd. De sterkeste proppemidler lages av relativt høyrent bauksitt. Høyere silisium-dioksydinnholdråstoffer benyttes imidlertid for å gi et lavere densitets-proppemiddel idet man imidlertid ofrer styrke og kjemisk stabilitet jo mere silisiumdioksyd det er tilstede i produktet. Slike proppemidler har vært fremstilt fra høysilisiumdioksydbauksitt med et silisiumdioksydinnhold fra 15-19% og fra blandinger av bauksitt eller diasporleire med høyere silisiumdioksydinnhold. Oppfinnelsen angår proppemidler inneholdende 10% eller mer silisiumdioksyd med aluminiumdioksyd.

Slike proppemidler fremstilles ved pelletisering av en blanding i en intensivblander og er f.eks. beskrevet i AU-PS 521930, US-SN 06/628 ol5, og i US-PS 4.427.068, eller ved spraygranuleringsmetoden som beskrevet i US-PS 4.440.866.

Slike proppemidler inneholder generelt mulitt (3Al203~2Si02), aluminiumoksyd og glass. Selv om glassfasen kan minimaliseres ved å benytte blandinger med lavere silisiumdioksydinnhold, er noe glassfase alltid tilstede. Slike glass er uønsket idet de i større grad underkastes korrosive angrep på grunn av vandige saltoppløsninger (tilstede i brønnene), under innflytelse av pålagte belastninger, dvs. de underkastes spesielt belastningskorrosjon, noe som med tiden fører til en reduksjon av permeabiliteten for proppemiddelpakningen i brønnen. Denne reduksjon av permeabiliteten inntrer både i proppemidlet som inneholder 10-19% silisiumoksyd og sogar ennu mere i produkter med høyere silisiumdioksydinnhold, og er et resultat av den belastningsaktiverte korrosive styrke-nedbryting (dvs. brudd) i keramiske proppemidler.

Foreliggende oppfinnelse angår oppdagelsen at motstandsevnen mot korrosjon for silisiumdioksydholdige aluminiumholdige proppemidler vesentlig kan økes ved tilsetning av en liten mengde zirkoniumoksyd tilTåblandingen som benyttes for fremstilling av proppemidlet. Zirkoniumok-sydet kan foreligge i form av Zro2»eller kan tilsettes som et salt eller i form av zirkon til blandingen. Tilsatt i fast form må det være finoppdelt og kan tilsettes til råmaterialet før oppmaling slik at det størrelses- reduseres sammen med andre blandingsbestanddeler. Forming og brenning kan gjennomføres på normal måte slik som gjennomført i den kjente teknikk. For proppemidler inneholdende 15-19% silisiumdioksyd, mellom 1 og 2% zirkoniumoksyd, basert på analyse av det smeltede produkt, bør tilsettes. Mere enn 2% er funnet ineffektivt, ved slike silisiumdioksydnivåer, og mindre enn 0,7% er funnet å være meget mindre effektivt enn 1,3% ved gjennomsnittlige 17% silisiumdioksydnivåer. Økede silisiumoksyd-innhold krever økede mengder zirkoniumoksyd. Således er ved 40% silisiumdioksyd ca. 4% zirkonoksyd nødvendig for optimale resultater. Nivået av zirkoniumoksyd som er nødvendig antas også å økes efterhvert som mengden alkali- og jordalkalioksyder øker i blandingen. Ved et vektforhold mellom zirkoniumoksyd og silisiumdioksyd, når silisiumdioksydinnholdet er 10% eller mer, fra 1:20 til 1:6, er effektive. Disse vektforhold henviser til silisiumdioksydinnholdet beregnet som SiC>2 og til zirkonoksydinnholdet beregnet som ZrC>2, selvom disse forbindelser er bundet når det gjelder silisiumdioksyd i mulitten og i glass, og når det gjelder zirkonoksydet antagelig i glasset.

Det er også funnet at det er ønskelig å fremstille en jevn, feilfri overflate på proppemiddelsfærene. En slik overflate kan kontrolleres i en viss grad ved å kontrollere pelletiseringsmetodene, som kan være en blanderpelletisering eller en spraygranulering.

Tabell I viser analysen for fem satser av bauksitt benyttet for å fremstille proppemiddel ved blanderpelletiseringsteknikken. I satsene 1 til 4 ble zirkoniumoksydpulver tilsatt for å gi den antydede analyse for ZrC>2, bortsett fra satsene 1 og 5 hvori zirkoniumoksyd var tilstede i bauksitten som utvunnet. Analysen for det brente produkt:

Hver sats ble oppmalt for å redusere partikkelstørrelsen til gjennom-snittlig ca. 4,5 pm. Blandingene ble pelletisert i en intensivblander med 2% av en stivelsesgummibinder. Bortsett fra for sats 5 var man ekstra forsiktig ved pelletiseringen for å oppnå en glatt overflate av de fremstilte pellets.

Efter tørking ble materialene brent ved 1450-1460°C i en rotasjonsovn til en densitet på 3,2-3,3 g/cm^.

Hvert materiale ble så underkastet konduktivitetsprøving i en prøvecelle ved 200° F i nærvær av 2%-ig vandig KC1-oppløsning, og et lukket trykk på 8.000 pr. kvadrattomme. Den følgende tabell viser de resulterende konduktiviteter i milli-darcy-fot, og den bibeholdte konduktivitet ved starten av prøven og efter 66-72 timers eksponering til varm saltoppløs-ning.

Claims (4)

1. Proppemiddel omfattende sfæriske partikler av en sintret blanding av aluminiumoksyd, silisiumdioksyd og urenheter forbundet med bauksitt, idet disse urenheter er alkali- eller jordalkalioksyder, jernoksyd, titanoksyd eller blandinger derav, idet blandingene inneholder minst 10% silisiumdioksyd, hvorved proppemiddelpartiklene i brent tilstand omfatter i det vesentlige kun mulitt, aluminiumoksyd og glass, karakterisert ved at sirkoniumoksyd er tilstede i et forhold på mellom en del sirkoniumoksyd pr. tyve deler silisiumdioksyd til en del zirkoniumoksyd pr. seks deler silisiumdioksyd, beregnet på vektbasis.

2. Proppemiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at det inneholder fra 15-19% silisiumdioksyd og fra 1-2% zirkoniumoksyd, fremstilt ved pelletisering og sintring av bauksitt hvortil en zirkonium-oksydkilde er tilsatt.

3. Proppemiddel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det fremstilles fra bauksitt og en kilde for zirkoniumoksyd som er zirkoniumoksyd selv, zirkoniumsilikat, et zirkoniumsalt eller en blanding derav.

4. Proppemiddel ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det har en glatt, feilfri overflate.