RO109554B1 - Agent de ingreunare, pentru noroaiele de foraj si amestecurile de ciment, utilizate la sondele de petrol - Google Patents

Agent de ingreunare, pentru noroaiele de foraj si amestecurile de ciment, utilizate la sondele de petrol Download PDF

Info

Publication number
RO109554B1
RO109554B1 RO13858289A RO13858289A RO109554B1 RO 109554 B1 RO109554 B1 RO 109554B1 RO 13858289 A RO13858289 A RO 13858289A RO 13858289 A RO13858289 A RO 13858289A RO 109554 B1 RO109554 B1 RO 109554B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
manganese
mixtures
particles
drilling muds
cement
Prior art date
Application number
RO13858289A
Other languages
English (en)
Inventor
Sverre Anderssen
Original Assignee
Elkem As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elkem As filed Critical Elkem As
Publication of RO109554B1 publication Critical patent/RO109554B1/ro

Links

Landscapes

  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

Prezenta invenție se referă la un agent de îngreunare pentru noroaiele de foraj și amestecurile de ciment utilizate la sondele de petrol.
Se știe că în timpul forajului sondelor 5 de petrol, în gaura forată, se circulă un noroi de foraj. Principalul scop al noroiului de foraj este de a menține o presiune hidrostatică în sondă care să fie mai mare decât presiunea din stratele cu conținut de petrol și gaze din 10 formația prin care sonda este forată, pentru a preveni erupțiile necontrolate. în plus, noroiul de foraj mai este folosit pentru eliminarea particulelor de rocă dislocată, rezultate în timpul forajului. Pentru obținerea unei 15 densități optime a noroiului de foraj, la acest compus, trebuie adăugate așa-numitele materiale de îngreunare. în această calitate, de materiale de îngreunare, se folosesc materiale inerte, de mare densitate. Exemple de aceste 20 materiale se pot cita barita, hematita și ilmenitul. Materialele de îngreunare se utilizează sub formă de particule fine, având, în mod normal, dimensiuni mai mici de 75 mm, de preferință mai mici de 50 mm. 25
Se cunoaște de asemenea că, în timpul cimentării unei sonde, în spațiul inelar dintre peretele sondei și țevile de tubaj, introduse în gaura de sondă, se pompează un amestec de lapte de ciment. Scopul cimentării este de a 30 izola spațiul inelar dintre coloana de tubaj și peretele sondei, pentru a preveni transportul, în acest spațiu, al gazelor și petrolului. La cimentarea sondelor de petrol, trebuie să se utilizeze lapte de ciment având o densitate 35 corespunzând cel puțin presiunii hidrostatice din sondă. Pentru cimentarea sondelor de petrol, forate în formații de mare presiune, urmează să fie utilizate compoziții de ciment de înaltă densitate. Ca materiale de îngreunare, 4 0 pentru compoziții de ciment de mare densitate, se folosesc aceleași materiale utilizate de obicei pentru creșterea densității noroaielor de foraj.
Amestecurile de lapte de ciment, de mare densitate, se obțin prin adăugarea de 4 5 materiale grele.
O cerință importantă, care trebuie îndeplinită de materialele de îngreunare, utilizate în laptele de ciment, folosit la cimentarea sondelor, este aceea că, ele trebuie 50 să îndeplinească anumite proprietăți legate de reologia amestecurilor de cimentare. Este în consecință, important, ca o cantitate suficientă de materiale de îngreunare să poată fi adăugată fără creșterea viscozității la o astfel de valoare care să facă dificilă pomparea laptelui de ciment în spațiul inelar dintre peretele sondei și coloana de tubaj. De asemenea, este important ca tendința de prizare a materialului de îngreunare să fie scăzută. Dacă tendința de prizare este accentuată, densitatea cimentului de sondă va cunoaște variații cu înălțimea, existând riscul pierderii controlului sondei.
Față de cele de mai sus, invenția are ca obiect crearea unui material de îngreunare, cu proprietăți bune, care să poată fi utilizat în noroiul de foraj și în amestecurile de ciment.
în consecință, prezenta invenție se referă la un material de îngreunare, pentru noroiul de foraj și pentru laptele de ciment, pe bază de oxid mangano-manganic, conținând cel puțin 90% în greutate oxid mangano-manganic (Mn3O4), restul fiind oxid de calciu, oxid de magneziu, oxid de potasiu și bioxid de siliciu, precum și mai puțin de 1 % în greutate mangan elementar, material ce are o densitate cuprinsă între 4,50 și 4,75 g/cm3, cu o dimensiune de particulă cu cel puțin 90% sub 10 mm.
Particulele de oxid mangano-manganic, folosite în prezenta invenție, au o densitate mai mare decât materialele de îngreunare, folosite convențional. Prin prezenta invenție, este astfel posibil să se producă noroi de foraj și amestecuri de lapte de ciment având o densitate mai mare decât cea care se poate obține prin folosirea unor materiale de îngreunare, convenționale. în plus, s-a descoperit, în mod surprinzător, că particulele de oxid mangano-manganic reduc tendința de prizare și conferă o mare rezistență amestecurilor de ciment, astfel tratate.
Particulele de oxid mangano-manganic, care se utilizează în diversele aspecte ale invenției, sunt recuperate din gazele care ies în timpul rafinării cu oxigen a fero-manganului topit. Particulele sunt astfel un produs rezidual, care în mod normal se distrug.
Feromanganul, produs convențional într-un cuptor cu insuflare sau într-un cuptor electric metalurgic sau ceva similar, la temperatură înaltă de circa 1200°C sau mai mult, poate conține până la 6% sau mai mult carbon. Conținutul de carbon este de obicei redus ca, de exemplu, la circa 1,5%, prin insuflare de oxigen sau un amestec de oxigen și aer, prin sau peste suprafața unei băi de fero-mangan topit. Aceasta se face într-un vas separat care, conține fero-mangan topit 5 proaspăt, scurs dintr-un cuptor electric și la o temperatură de circa 1000°C sau mai mult și, de preferință, la circa 1300°C sau mai mult.
O procedură, pentru reducerea conținutului de carbon al feromanganului topit, 10 este descrisă în brevetul US 3305352, publicat la 21 februarie 1967. în această procedură preferată pentru producerea de oxid manganomanganic, utilizat conform prezentei invenții, fero-manganul este preluat din cuptorul 15 electric, în care este produs într-un vas de tratare, cum ar fi o oală sau un cuptor, la o temperatură de circa 1300°C sau mai mult. Orice zgură este, de preferință, preluată și apoi oxigenul este insuflat, pe sus, peste suprafața 20 băii de fero-mangan topit, prin orice mijloc convenabil, cum ar fi una sau mai multe țevi de insuflare cu oxigen convenționale, ținute la circa 2,5 cm, deasupra suprafeței, pentru a dirija unul sau mai multe fluxuri de oxigen, la 2 5 o presiune de circa Ί,Ί la circa 10,5 kg/cm2, pentru a presa suprafața băii. Debitul de oxigen este de la circa 1,8 la circa 23 kg/min, la 227 kg de baie fierbinte, într-o oală înaltă de circa 76 cm și un diametru interior de 51 3 0 cm. Procedura de mai sus poate fi amplificată după dorință. Gazul rezultat, astfel produs, conține particule foarte fin divizate, de oxid mangano-manganic, de formă sferică, recuperate ușor din gazul de ieșire cu ajutorul 3 5 unui aparat de recuperare convențional.
Dacă se dorește, oxidul manganomanganic, din prezenta invenție, mai poate fi obținut ca produs secundar al procedurii specifice, descrise în brevetul US 3305352, 40 pentru reducerea consumului de carbon al băii de feromangan. într-un astfel de caz, baia de feromangan va fi insuflată, pe sus, la un debit suficient pentru încălzirea băii la o temperatură de 1700°C înainte ca, conținutul de carbon al 45 metalului topit să se fi redus la 1,5 % C. Insuflarea de oxigen va continua până când temperatura va atinge circa 1750° C conform descrierii din brevetul american mai sus-menționat. Oxidul manganomanganic este recuperat din gazul ce iese printr-un mod convențional.
Datele de mai jos evidențiază anumite caracteristici ale oxidului mangano-manganic, produs conform celor de mai sus, potrivit prezentei invenții.
Formula chimică'. în esență, Mn3O4. în mod tipic, 96% la 98% în greutate oxid mangano-manganic, restul fiind constituit dintr-un amestec care include oxid de calciu, oxid de magneziu, oxid de potasiu și siliciu și mai puțin de circa 1%, în greutate mangan metalic, liber.
Analiza chimică (în mod tipic, în greutate, %): 65,27 Mn; 2,03 Fe; 0,029 Al, 0,28 Si; 0,17 C; 0,040 P; 0,045 As; 0,46 Ca; 1,43 Mg; 0,072 K; 0,023 Cr; 0,002 Pb. Densitate în vrac: 720 ... 1440 kg/m3; umiditate: 0,22% (1 h la 107°C); dimensiunea particulei 98% sub circa 10 μ.
Forma sferică. Greutate specifică'. 4,6 la 4,75 g/cm3; stabilitate termică: fără modificări până la 600°C.
Agentul de îngreunare pentru noroaiele de foraj și amestecurile de ciment, utilizate la sondele de petrol, conform inve^iei, este ușor accesibil, fiind recuperat din gazele de ieșire, care rezultă la rafinarea topitorilor de feromangan. în plus, el conferă amestecurilor, în care se introduce, o viscozitatemai scăzută și proprietăți reologice, îmbunătăjte.
Se dau, mai jos, exenție de realizare a invenției.
Exemplul 1. Se prepară trei amestecuri de lapte de ciment, Â.B, C, pentru cimentarea sondelor. Amestemrile conțin diverse cantități de particule de Mn3O4. Greutatea specifică a particulei® de Mn3O4 și dimensiunea particulelor a fost âe proporție de 98% din cazuri, de ΙΟμπι. Anâfaa chimică a particulelor de Mn3O4, arați următoarea componență:
Mn - 64,5% (=90% Mn3O4); FeO - 0,5%;
FeA - 3,9%; CaO - 2,4%; MgO - 2,3%;
SiO2 - 0,6%; S - 0,05%; As -«,028%; Cd 0,002%.
Compozițiile amestecuri» de lapte de ciment A, B, C sunt ilustrate h âabelul 1.
Tabelul 1
A B C
(% în greutate) (% în greutate) (% în greutate)
0 1 2 3
G - ciment 61,1 55,1 45^
Agent de subțiere (D-31) 0,7 0,7 2,4
Particule de Mn3O4 H,7 20,4 27,4
Apă 26,5 23,8 20,4
Densitate g/cm3 2,04 2,16 2,27
G-ciment este un ciment portland, produs de Norcem A/S, Norvegia;
D-31 este un agent de subțiere, produs de B.I.Hughes - SUA.
în scopuri comparative, se prepară trei amestecuri convenționale de lapte de ciment D, E, F, având aceleași densități ca amestecurile
A, B și C, utilizând barită.
Amestecurile de lapte de ciment de la A la F se prepară și se testează conform specificației A P I nr. 10, A PI Speciflcation for Materials and Testing for Well Cements.
Rezultatele sunt ilustrate în tabelul 2
Tabelul 2
Amestecuri de lapte de ciment
Reologie (20°C) A B C D E F
Viscozitatea aparentă cp. 29 40 45 56 90 X
Viscozitatea plastică cp. 31 33 47 57 86 x
Cantitate realizată
libre/100 picioare 4 14 -5 -3 8 X
x Amestecul F a devenit prea vâscos și nu s-a putut măsura viscozitatea și volumul de producție.
Așa după cum se poate vedea din tabelul 2, amestecurile de lapte de ciment A C, conținând particule de Mg3O4 ca material de îngreunare, au o viscozitate mai scăzută decât amestecurile D-F, cu conținut de barită ca material de îngreunare. Amestecul F, având o densitate de 2,27 g/cm3, a devenit așa de vâscos încât nu a putut fi folosit pentru cimentarea sondelor. Rezultatele prezentate în tabelul 2 ilustrează astfel că amestecurile de lapte de ciment, conținând particule de Mn3O4 ca material de umplutură, au proprietăți reologice mai bune decât amestecurile de lapte de ciment conținând barită ca material de îngreunare.
Pentru a compara rezistența la compresiune, după tratare, se confecționează probe de experiență din amestecurile B și E.
Probele de testare se tratează în apă la 20°C, timp de 1,7 și 28 de zile. Rezultatele sunt ilustrate în tabelul 3.
Tabelul 3
Amestecuri
Timp zi zile zile
Rezistența la compresiune MPa
12,211,4
35,532,1
52,746,1
Tabelul 3 ilustrează că probele de testare din amestecul B, conținând particule de Mn3O4, au o rezistență la compresiune mai mare decât probele de testare din amestecul E care conține material convențional de îngreunare din barită.
Exemplul 2. Se prepară două fluide de foraj A și B. Fluidul de foraj A conține un amestec de 90% barită și 10% particule de Mn3O4, drept material de îngreunare și fluidul de foraj B conține un amestec de 75% barită și 25% particule de Mn3O4 ca material de îngre unare. Particulele de Mn3O4 au aceeași compoziție chimică și greutate specifică cu particulele de Mn3O4 folosite în exemplul 1.
Pentru comparație se prepară un noroi de foraj C, conținând drept material de îngreunare, barită. Fluidele de foraj A-C se prepară conform normelor API RP 131 2 API Recommended Practice Standard Procedure for Laboratory Testing Drilling Fluids. Proprietățile reologice ale fluidelor de foraj AC sunt ilustrate în tabelul 4
Tabelul 4
Fluid de foraj
Reologie (20 °C)
A B C
Viscozitatea aparentă, cP. 52,5 105,5 47
Viscozitatea plastică, cP. 51,0 66,0 50
Punctul de recoltare libre o
Z 100 picioare 3 79 3
Rezistența gelului, 10 s 0 80 1
Rezistența gelului, 10 min 6 15 270
măsură ca material de îngreunare fără să afecteze în mod serios viscozitatea și rezistența la gelifiere a noroiului de foraj. Astfel, prin folosirea unui amestec de materiale de îngreunare convenționale și particule de Mn3O4 este posibil să se obțină un noroi de foraj, cu
Rezistența la gelifiere se măsoară conform normelor A.P.I. Recommended
Practice Standard Procedure for Field Testing
Drilling Fluids.
Din tabelul 4 este evident că particulele de Mn3O4 pot fi utilizate în mare densitate mai mare decât cea posibilă, folosind barita sau oricare material de îngreunare convențional, singur.
Abrazivitatea particulelor de Mn3O4 și a baritei se testează prin măsurarea pierderii de 5 greutate a lamelor de turbină, conform procedurii APIRP 131. Rezultatele ilustrează că în timp ce barita a produs o pierdere de greutate de 6,8 mg/min, pierderea de greutate la utilizarea de particule de Mn3O4 s-a redus la 10 0,6 mg/min. Aceasta ilustrează că particulele de Mn3O4 provoacă o uzură prin abraziune mult mai mică decât particulele de barită.

Claims (2)

15 Revendicări
1. Agent de îngreunare, pentru noroaiele de foraj și amestecurile de ciment, utilizate la sondele de petrol, caracterizat prin aceea că, conține cel puțin 90% în greutate ozid mangano-manganic, restul fiind oxid de calciu, oxid de magneziu, oxid de potasiu și bioxid de siliciu și mai puțin de 1 % în greutate mangan elementar, materialul având o densitate cuprinsă între 4,50 și 4,76 g/cm3 și o dimensiune a particulelor, în proporție de cel puțin 98%, mai mică de 10/im, produsul fiind utilizat ca material de îngreunare, pentru noroaiele de foraj și pentru amestecurile de lapte de ciment pentru sonde.
2. Agent de îngreunare, pentru noroaiele de foraj și amestecurile de ciment, utilizate la sondele de petrol, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, particulele mangano-manganice sunt recuperate din gazele de ieșire care rezultă în timpul rafinării topiturilor de fero-mangan.
RO13858289A 1988-03-08 1989-03-07 Agent de ingreunare, pentru noroaiele de foraj si amestecurile de ciment, utilizate la sondele de petrol RO109554B1 (ro)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO881017A NO163411C (no) 1988-03-08 1988-03-08 Anvendelse av partikler som er utvunnet fra avgasser som oppstaar ved raffinering av ferromangansmelter i borevaeske og oljebroennsement.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO109554B1 true RO109554B1 (ro) 1995-03-30

Family

ID=19890723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RO13858289A RO109554B1 (ro) 1988-03-08 1989-03-07 Agent de ingreunare, pentru noroaiele de foraj si amestecurile de ciment, utilizate la sondele de petrol

Country Status (7)

Country Link
CN (1) CN1024200C (ro)
BR (1) BR8901029A (ro)
IT (1) IT1228443B (ro)
MY (1) MY104972A (ro)
NO (1) NO163411C (ro)
RO (1) RO109554B1 (ro)
YU (1) YU46801B (ro)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101338184B (zh) * 2007-07-04 2014-05-07 中国石油集团工程技术研究院 一种可水分散油井水泥加重剂
CN101792660B (zh) * 2010-03-04 2012-11-28 大庆石油管理局 一种多功能纳米油井水泥浆
CN104609455B (zh) * 2014-11-13 2016-08-17 盐城工学院 一种从废钻井泥浆中回收重晶石的方法
CN107129198B (zh) * 2016-02-26 2020-02-21 中国石油化工股份有限公司 用于防窜固井水泥浆的加重剂、水泥浆及其制备方法
US20190153291A1 (en) * 2017-11-21 2019-05-23 Saudi Arabian Oil Company High density microfine cement for squeeze cementing operations
CN111154462B (zh) * 2020-02-05 2022-05-20 古莱特科技股份有限公司 一种长效稳定型甲酸盐完井液及其制备方法和应用
CN112250369A (zh) * 2020-09-21 2021-01-22 中石油煤层气有限责任公司 一种裂缝封堵固结剂、制备方法及裂缝封堵的方法
CN114539989A (zh) * 2020-11-26 2022-05-27 中国石油天然气集团有限公司 球形高密度微纳米级可酸溶的加重材料、其制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
YU47889A (en) 1990-12-31
BR8901029A (pt) 1989-10-24
NO881017L (no) 1989-09-11
NO163411C (no) 1990-05-23
NO163411B (no) 1990-02-12
IT1228443B (it) 1991-06-19
IT8919506A0 (it) 1989-02-21
MY104972A (en) 1994-07-30
CN1036598A (zh) 1989-10-25
NO881017D0 (no) 1988-03-08
CN1024200C (zh) 1994-04-13
YU46801B (sh) 1994-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1315969C (en) Use of manganese oxide in drilling mud and oil well cement slurries
US3245866A (en) Vitreous spheres of slag and slag-like materials and underground propplants
US5327968A (en) Utilizing drilling fluid in well cementing operations
Huang et al. The composition and redox state of bridgmanite in the lower mantle as a function of oxygen fugacity
CA1325104C (en) Expandable cement composition
US20100252263A1 (en) Proppant, a method for production thereof and formation hydraulic fracturing method using thus produced proppant
Hsieh et al. Effect of raw material composition on the mineral phases in lime-fluxed iron ore sinter
US4040854A (en) Methods of using cementing compositions having improved flow properties, containing phosphonobutane tricarboxylic acid
RO109554B1 (ro) Agent de ingreunare, pentru noroaiele de foraj si amestecurile de ciment, utilizate la sondele de petrol
EA012824B1 (ru) Расклинивающий агент для газовых и нефтяных скважин и способ трещинообразования подземной формации
GB2212489A (en) Hydraulic cement slurry
WO2004097171A1 (en) Proppant for hydraulic fracturing of oil and gas wells and process for decreasing or eliminating 'flow-back' effect in oil and gas wells'
AU2013327625A1 (en) High density weight materials for oil field servicing operations
CN103396136B (zh) 特大型高炉用炮泥及其制备方法
RU2432382C2 (ru) Сферический керамический расклинивающий наполнитель для гидравлического разрыва нефтяных или газовых скважин и способ формирования углублений на поверхности сферических керамических расклинивающих наполнителей
US4053323A (en) Method of using cementing composition having improved flow properties
JPS59169968A (ja) 黒鉛含有耐火物
CN109135697A (zh) 抗高温超高密度驱油隔离液及其制备方法
Plank et al. CSH-PCE nanofoils: a new generation of accelerators for oil well cement
Cengizler et al. Silicon and manganese partition between slag and metal phases and their activities pertinent to ferromanganese and silicomanganese production
CN108587579B (zh) 钻井液用泥饼硬化增强剂
CN110257692A (zh) 一种表层石油套管用钢及其制造方法
EP0212686A1 (en) New cement slurries, unaffected by salts of magnesium, for cementing wells traversing salt formations, and related cementing processes
CN103966524B (zh) 一种抗硫化物应力开裂的油套管
CN110734748A (zh) 一种防漏堵漏填充剂