SE444179B - Komposition for formning av en poros permeabel konsoliderad sandmassa av kvartskorn samt anvendning derav - Google Patents

Description

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII--mmm---_______i 'x 05n8..7 kan styras med hjälp av acceleratorer eller retardatorer för att ge den önskade bruka- och konsolideringstiden. Det vattenhaltiga _ gelet bryts företrädesvis efter, eller så nära son möjligt efter den belagda sandens placering på den önskade platsen. I vissa fall kan detta vara omedelbart före placeringen. Detta tillför- säkrar intim kontakt mellan de belagda sandkornen och gör det möjligt för den vattenhaltiga vätskan att avskiljaa från sanden och allt efter önskan intränga i formationen eller lterföras till ytan genom brunnen.

De enligt uppfinningen använda vattenhaltiga gelerna lr ge- ler av antingen färskvatten, salt- eller havsvatten med en gel- bildare bestående av en neutral eller nonjonisk polysackaridpoly- mer med en molekylvikt i området ca 100 000 - 2 000 000, son lr åtminstone partiellt vattenlöslig. Polymeren är företrädesvis ett cellulosa- eller guarderivat med sådana substituenter som etylen- oxid för att ge den nödvändiga vattenlösligheten och gelegenska- perna för att producera ett klart vattenhaltigt gel med en visko- sitet av minst ca 30 centipois. De föredragna polymererna inne- fattar substituerad hydroxialkylcellulosa, t.ex. hydroxietylcellu- losa (BBC) med ett etylenoxidsubstituentförhållande av ca 1,0 till 3,0.

En föredragen klass av förtjockningsmedel för den högviskösa vätskan enligt uppfinningen är de vattenlösliga polysackariderna och isynnerhet de substituerade nonjoniska cellulosapolymererna, t.ex. hydroxialkylcellulosa eller cellulosaetrar i vilka alkyl- grupperna har 2 - 3 kolatomer. Andra substituenter kan finnas när- varande eller användas, vilka ger en vattenlöslig cellulosa som inte reagerar ogynnsamt i det tjockflytande vätskesyatenet. Den substituerade cellnlosan bör vara hydratiserbar i den tjockflytan- de vätskan. Den föredragna klassen av cellulosaderivat kan rep- resenteras son en serie av anhydroglykoa-enheter: _.. I '-1 »az-q 7810508-7 Delen inom parentes är två anhydroglykoaenheter, var och en sed tre reaktiva hydroxylgrupper.'n! är ett helt tal son skulle ge en polymersolekyl sed den önskade storleken och företrädesvis l en viskositet eller konsistens av ca 105 - 130 viskositetsenheter vid 22°C (approximativt lika med centipois) på en rotationsvis- kosiseter vid 300 rfmin med en 1 1 lösning i rent vatten.

Vid cellulosapolymerens behandling ned natriumhydroxid och omsättning med etylenoxid bildas en etersubstituerad cellulosa, I t.ex. hydroxietyleter- eller hydroxietylcellulosa enligt följande: (II) - ~ www-w flfflsflwflzfl.

I den visade hydroxietylcellulosan har tre av dess sex hydroxylgrupper substituerats med etylenoxid. Substitutionsgra- den (eller Dš) är därför 3 av 6 eller 1,5 på varje anhydroglykoa- enhet. Den föredragna substitutionsgradcn för de sou förtjock- ningsmedel enligt uppfinningen använda cellulosapolynererna Ir ca 1,0 - 3,0.

Formeln ovan visar också att två av de substituerade hydroxyl- grupperna bär 2 nol etylenoxid och att en av de substituerade hydroxylgrupperna här I nol etylenoxid. Molförhállandet etylen- oxid till anhydroglykos-enhet (eller MS-förhållandet) lr därför 5 aol på 2 anhydroglykoa-enheter eller 2,5. Det föredragna MS- förhållandet för HSC-baserade förtjockningsnedel enligt upp- finningen är 1,3 - 3,0.

Den föredragna klassen av cellulosaeter-polyuerer kan sålun- da ha olika polynerlängder, substitutionsgrader och längder på aidkedjorna. Bftersn dessa faktorer hör sasnan, kan de föredral- na polynererna litt definieras genom viskositeten i vattenlös- .e O ma: - -, 7s1osoaÄ7l *¿ ningar.

Viskositetsmltningen och provets framställning måste kontrol- leras noga. Viskositetsmätningen måste standardiseras emedan viskositetsavlåsningen är beroende av skjuvhastigheten, tempera- omröringens intensitet före mätningen och den tid som för- flutit mellan omröringen och mätningen. Provet måste vara full- ständigt upplöst och en fuktkorrektion medrâknas. Proverna torkas 3 n vid en konsten: temperatur av 105 i o,5°c. Praveen. fan enl- turen, na i exsickator och vägs vid rumstemperatur. Upphettningen under ca 45 min och avkylningen upprepas tills upprepade vågningar lig- ger inom ca S mg för varje prov om S g. Fuktmängden i proverna används för att beräkna lösningskoncentrationen av cellulosapoly- merens återstående delar. Polymerlösningen och proverna för fukt- bestämningen måste framställas på samma gång för att tillförsäkra överensstämmelse mellan fuktkorrektionen och de för lösningens framställning använda proverna. En uppskattad mängd av polymeren för att framställa den önskade koncentrationen och mängden av poly- merlösning måste vägas och förvaras i en fukttât behållare. Sedan fuktkorrektionsfaktorn nedräknats och den exakta vattenmängden bestämts, skall vattnet och polymeren blandas noga under långsam fullständigt upplöst, 10 - 15 minuter. För viskosi- omröring. När polymeren ser ut att vara måste lösningen omröras kraftigt i tetsmätningen måste lösningen hållas vid en konstant temperatur av 25 1 0,5°C under minst 30 min, men viskositeten måste mätas 2 timmar efter den kraftiga omröringen eller måste i 10 min och hållas 30 min vid 2$°C senast inom återigen omröras kraftigt före mätningen. Q Eftersom de neutrala polysackaridpolymerer, som används för att gela det vattenhaltiga mediet för kompositionerna enligt upp- finningen, tävlar med epoxiplastkompositionerna när det gäller att adsorberas på sanden eller packsandens eller formationens korniga ytor, är det nödvändigt att kontrollera de ytaktiva egen- skaperna av epoxiplastkompositionen och de olika tillsatsmedel som används i kompositionerna enligt uppfinningen. De olika ad- sorptionsstyrkorna och belâggningsstyrkorna av den gelnande poly- aeren och epoxiplastkopositionen måste med andra ord avvlgas och regleras för att ge den önskade adsorptionen av plastkomposi- tionen på sanden och den önskade beliggningen av sanden i nlrva- I k” a-'o 7810508-7 rou av det vattenhaltiga gelet och andra tillsatsmedel som er- fordras för att ge den porösa permeabla konsoliderade packningen.

Den gelade polymeren inte bara tävlar med plastkompositionen vid adsorptionen på sandytorna utan bildar också ett skyddsskikt runt de plastbelagda sandkornsn. Innan de plastbelagda kornen konsolideras är det därför önskvärt att bryta det vattenhaltiga geltillståndet för att möjliggöra en intimare associerirg av de plastbelagda kornen före konsolideringen för att en konsoiiderad packning med högre hållfasthet därigenom skall bildas. Det vatten- haltiga gelet måste bibehålla sin gelkaraktär eller viskositet in- till dess att den dispergerade plasten eller de plastbelagda sand- kornen befinner sig på eller nära den önskade platsen för konsoli- dering. För att göra detta bryts det vattenhaltiga gelet genom en fördröjd mekanism. Detta görs med användning av ett latent gel- brytsystem och genom att man eventuellt förlänger plastens bruks- tid genom användning av en syra eller ett syrabildande material såsom ättiksyra för längre brukstider eller för användning vid högre temperaturer. För användning vid låg temperatur kan man an- vända en oxiderande accelerator, t.ex. ett vattenlösligt organiskt eller oorganiskt salt med förmåga att tillhandahålla Cu: tillsammans med en tensid av amintyp. De för latent brytning av det vattenhaltiga gelet föredragna gelbrytarna är lågmolekylara +-joner, vattenlösliga peroxider eller hydroperoxider eller enzymbrytare med förmåga att oxidera polysackaridbryggor. De som gelbrytare an- vända syrabildande materialen arbetar vanligtvis battre under be- tingelser av ett pH som ligger lägre in ca 6 och företrädesvis lägre än ca 4. De föredragna enzymbrytarna är pH-känsliga och har en övre temperaturgräns av ca 60°C. Konventionella brytare för polysackarider såsom oorganiska peroxider sådana som natriumper- sulfat (SP) och ammoniumpersulfat (AP) kan inte användas emedan persnlfaten och peroxiderna är okombinerbara med de föredragna plaathärdarna av amintyp och andra tillsatsmedel som skulle kunna användas i det vattenhaltiga gelet, t.ex. bromidjonen, och vissa som hårdare eller tensider använda aromatiska aminer. De föredrag- na gelbrytarna för användning vid rumsteperatur eller högre tem- peraturer är organiska hydroperoxider, t.ex. tert.-butylhydroper- oxid (TBH) och andra lågmolekylâra vattenlösliga alkylhydroper- oxider. Gelerna själva lr också kinsliga mot variationer i pH och ° 7a1osoa-7i 6 deras egenskaper före brytningen lr beroende av pfl. Dlrför naste vissa åtgärder vidtas för att reglera pH inom området ca 3 - 8 och företrädesvis ca S - 7,5.

Enligt föreliggande uppfinning har sålunda framtagits en för att i närvaro av ett vattenhaltigt gel be- lägga sand eller kornigt material med en ohårdad epoxiplastkompo- komposition sifinn. Denna beläggning kan genomföras på platsen i formationen eller genom att plasten eller sanden suspenderas i det vattenhal- tiga gelet och kompositionens speciella beståndsdelar bara blandas innan den plastbelagda sanden utlåggs på den önskade platsen och i de önskade mängderna med användning av det vattenhaltiga gelet som bärvätska, varefter den plastbelagda sanden konsolideras på platsen, Den i det vattenhaltiga gelet dispergerade epoxiplast- kompositionen kan användas för att behandla formationer under bild- ning av en ogenomtränglig plugg eller genom att formationen konso- lideras till en porös permeabel zon inuti formationen. Som nämnts ovan, är ett för båda begreppen gemensamt problem beläggningen och okombinerbarheten av de konventionella oxidativa eller sura gelbrytarna med de konventionella epoxiplasthärdarna (vanligtvis aminer). I sådana fall går de oxiderande medlen vanligtvis till spillo eller förbrukas genom att oxidera aminhärdarna i stället för att oxidera de polysackaridpolymerer som bildar det vatten- haltiga gelet. De sura medlen är vanligtvis tillräckligt sura för att utsalta eller vattenlösliggöra aminhärdarna och andra till- sammans med epoxiplastkompositioner vanligtvis använda tillsats- medel.

Användningen av speciella brytarsystem med en organisk hydro- peroxid, en amintensid och ett koppar(II)salt har visat sig ge en brytmekanism som är kombinerbar med de speciella plastkomposi- tioner och beläggningsmedel som erfordras för att belägga sand- kornen med plasten i närvaro av det vattenhaltiga gelet. Det före- dragna brytsystemet kan med andra ord oxidera de reducerbara soc- ker- eller polysackarid-gelpolymererna i närvaro av ep0Xiplasten, epoxihärdarna och andra tillsatssedel vid rumstemperatur och låga temperaturer utan att märkbart oxidera de aminhirdare som krlvs för att hårda epoxiplastkompositionen. Reaktiviteten av de före- dragna epoxiplasthlrdarna av amintyp kan dessutom nedslttas vid temperaturer av ca 65 - 8S°C för att ge tillrlckliga bruka- och 7810508-7 7 depositionstider för kompositionens blandning och inpupning till den önskade platsen. Enligt uppfinningen åstadkomes sålunda en komposition för formning av en porös permeabel konsoliderad sand- massa av kvartskorn, kännetecknad av en blandning av polyepoxidå och en härdare för denna, och ett vattenhaltigt gel, som gelats med en neutral polysackarid till en viskositet av minst 30 cP, innehållande en blandning av tensider bestående av minst en kat- jonisk tensid med begränsad vattenlöslighet och minst en med vat- ten blandbar, icke katjonisk tensid, vilken komposition möjliggör beläggning av kvartskornen med polyepoxid i närvaro av det poly- sackaridhaltiga gelet. Denföredragna epoxiplastkompositionen be- står av en polymeriserbar epoxid, ett valfritt organiskt utspäd- ningsmedel och en hårdare av amintyp. Epoxiplastkompositionen innehåller företrädesvis också en katjonisk tensid av amintyp för att gynna plastens adsorption på ytorna och bidra vid epoxi- plastens härdning. Epoxiplastkompositionen kan också valfritt Det vattenhaltiga gelet, som innehåller den dispergerade plastkompo- sitionen eller den dispergerade plastbelagda sanden, Skulle OCKSå före- innehålla en retardator och/eller en kopplare av silantyp. trädesvis innehålla ett gelbrytsystem, t.ex. ett glykosidoxide- rande enzym, en tertiär (C2-C8)alkylhydroperoxid, och valfritt ett vattenlösligt salt med förmåga att bilda Cu2+-joner som accelerator. Koppar(II)saltet kan vara vilket som helst vatten- lösligt oorganiskt salt eller lågmolekylär (t.ex. kolväteförening med förmåga att tillhandahålla Cu C -C ) organisk 1 8 2+ .

-Jonen.

Kompositionen enligt uppfinningen kan framställas genom ett förfarande, som består i att blanda en neutral polysackaridpoly- mer, t.ex. substituerad cellulosa eller guargumi (t.ex. ca 1 viktprocent av en icke tvärbunden polymer eller mindre tillsam- mans med en tvärbunden polymer) med en vattenhaltig vätska, an- saltlake eller saltvatten, för att gela den vattenhaltiga vätskan och därigenom öka viskositeten till minst ca 30 cP och företrädesvis till en viskositet i området ca 60- 160 cP (dvs. avläsning på en rotationsviskosimeter vid 300 tingen sötvatten, r/min). Till blandningen av den vattenhaltiga vätskan och den neutrala polymeren sätts en blandning av tensider. Denna bland- ning består av minst en katjonisk tensid med begränsad vatten- löslighet och minst en med vatten blandbar tensid som inte är . _* __,_,_ ._m;'__ a_ 7810508-7 *fån katjonisk. Den icke-katjoniska tensiden kan antingen vara non- jonisk, anjonisk eller en blandning därav. Den kan vara ett svagt joniserat salt av den katjoniska tensiden och en svag orga- nisk syra så att saltet inte blir hydrolyserat i bärvätskan, t.ex. salicylsyra, oxalsyra, maleinsyra och citronsyra. Den icke- katjoniska tensiden bör ingå i en mängd av minst ca 10% av ten- sidblandningen. De katjoniska, nonjoniska och anjoniska tensider- na är normalt vätskeformiga, syntetiska eller naturligt förekom- mande tensider som kan innehålla alkyl-, aryl-, hetero- och omättade grupper innehållande ca 8-18 kolatomer per grupp. Dessa tensider kan dessutom innehålla substituentgrupper såsom hydroxyl, karboxyl, sulfonyl, amino- och andra substituentgrupper för att reglera tensidens hydrofilitet-hydrofobitet-balans inom ett HLD- område av ca 3-8. HLB-balansen definieras i EMULSIONS, THEORY AND PRACTICE, Paul Becher, Reinhold Publishing Corp., 1957, p. 233-253. Sedan tensidblandningen satts till den vattenhaltiga vätskan med den neutrala polymeren, kan antingen det för belägg- ning avsedda kornmaterialet eller epoxiplastkompositicnen disper- geras i tur och ordning i den vattenhaltiga vätskan. För konso- lidering eller tätning av formationen på platsen dispergeras en- dast epoxiplastkompositionen i den vattenhaltiga vätskan. För gruspackningar tillsätts emellertid kornmaterialet först och blan- das grundligt med den vattenhaltiga vätskan, som måste ha en vis- kositet som är tillräcklig för att suspendera kornmaterialet men ändå tillåta en grundlig blandning av vätskan. Det föredragna storleksområdet för sorterad sand för gruspackningar är ca 4-80 mesh (US standard Sieve Series), varvid den minsta sanden inte är mindre än 1/3 maskstorlek av den största maskstorleken (t.ex. 4-12, 10-30, 40-80 etc.). Efter grundlig dispergering av sanden i den vattenhaltiga vätskan blandas epoxiplastkompcsitionen homo- gent med denna och appliceras på de i den gelade vattenhaltiga vätskan suspenderade sandkornen genom inblandning i närvaro av tensidblandningen. Såsom diskuterats här, innehåller epoxiplast- kompositionen också tensidblandningen för att gynna en jämn ad- sorption och beläggning av de suspenderade sandkornens kvartsytor.

Denna komer vanligtvis att vara samma tensidblandning. Den neu- trala polymeren är företrädesvis en polysackarid med en molekyl- vikt i området ca 100 000 - 2 000 000 och företrädesvis i området 7810508-7 och företrädesvis i området ca S00 000 - 1 200 000. Den vatten- haltiga vätskans pH regleras för att möjliggöra en lätt homogen hopblandning av polymeren med den vattenhaltiga vätskan. viskosi- teten ökas gradvis för att gynna en jämn hopblandning men ändå ge den viskositet som är nödvändig för att suspendera kvartskor- nen och epoxiplastkompositionen efterhand som de tillsätts.

När sandkornen och epoxiplastkompositionen blandats grund- ligt med den gelade vattenhaltiga vätskan tillsätts en brytkompo- sition. Hela blandningua inpumpas till den önskade platsen anting- en bakom perforeringar eller i en kavitet eller ett hålrum intill brunnshålet och den formation som skall konsolideras. Gelbrytme- kanismerna måste vara tidsinställda i överensstämelse med bruks- tiden och temperaturkraven så att det vattenhaltiga gelet bryts omedelbart efter att ha nått den önskade platsen där den plastbe- lagda sanden skall deponeras. Denna brytning av det vattenhaltiga gelet omedelbart efter utläggningen medverkar till att den vatten- haltiga vätskan separeras från den plastbelagda sanden och däri- genom möjliggör lätt avrinning av den vattenhaltiga vätskan an- tingen genom eller runt röret i väggen eller genom att den inpres- sas i formationen. Brytningen av det vattenhaltiga gelet omedel- bart efter placeringen gör det också möjligt för de plastbelagda sandkornen att hoppackas tätt intill varandra i formationen och bilda en kraftigare permeabel porös packning. Epoxiplastkomposi- tionens härdning kan också tidsinställas så att epoxiplasten tjocknar sedan grus- eller sandkornen utlagts på den önskade plat- sen och pressats ihop till en tät packning så att de belagda sand- kornen kommer att ha maximal kontakt när plasten tjocknar och börjar stelna och därigenom bilda en starkare permeabel porös packning.

En högst betydelsefull faktor vid kompositionen enligt uppfinning- en är möjligheten att belägga de suspenderade eller på platsen befintliga sandkornen med en epoxiplastkomposition i närvaro av en gelad vattenhaltig vätska som innehåller ett neutralt polymert gelande medel, t.ex. en polysackarid, såsom exemplifierats med en substituerad hydroxietylcellulosapolymer eller en substitue- rad guargummipolymer. Detta åstadkomes genom den speciella kom- position som avväger epoxiplastkompositionens adsorptions- och beläggningsegenskaper jämfört med dem hos det polymera gelbildan- Mau; - ,. _ "“~ _. . ..-,..,.\-r........-fi....,........~- '_ «,_;,_ »_ 7s1osos-7 ,° de medlet. Detta är särskilt signifikant emedan man som vatten- fas kan använda antingen sötvatten, saltlake eller havsvatten.

Medan pH måste inställas i ett område av ca 4 - 7 beroende av de använda tensiderna, epoxihärdarna och brytsystemen, som också är beroende av temperaturen, är kompositionerna vanligtvis okäns- liga för variationer i pH, temperatur och föroreningar inom de an- givna gränserna. Möjligheten att adsorbera och belägga sandkor- nen med epoxiplast i närvaro av de polymera gelen gör det också möjligt att tillhandahålla den nödvändiga brukstiden och place- ra de plastbelagda kornen i sama vätska som den i vilken sand- kornen blir belagda. Ytterligare fördelar är också möjliga på grund av kontrollen av det vattenhaltiga gelets bryttid och epoxiplastkompositionens härdningstid. Kontrollen av dessa fak- torer gör det möjligt att på mycket kort tid forma den konsolide- rade ringformiga zonen eller gruspackningen och att härda plas- ten på kortare tid än 24 timmar, varigenom en mycket kort avslut- ningstid erfordras. Epoxiplasten antar väsentlig hållfasthet snabbt inom kortare tid än ca 12 timar och ca 80% av sin konso- lideringsstyrka inom ca 24 timmar, varigenom man uppnår en enkel men ändå snabb och effektiv metod för konsolidering av sand. De vanligaste tillsatsmedlen och konventionella åtgärderna kan an- vändas med kompositionerna enligt uppfinningen. Som nämnts tidi- gare, måste en emulsion av epoxiplastkompositionen och den gela- de vattenhaltiga vätskan undvikas eftersom detta förhindrar en effektiv beläggning och placering av epoxiplastkompositionen el- ler de epoxiplastbelagda sandkornen i den gelade vattenhaltiga vätskan. Det kan vara önskvärt att genom en preliminär urspol- ning konditionera formationen för konsolidering på platsen eller för att konditionera formationen intill en gruspackning för att förhindra förorening, upprätthålla maximal permeabilitet eller behandla kornen i formationen så att eventuellt tillträde av plast som spolas genom formationen antingen komer att absorberas eller inte absorberas i den utsträckning som önskas för att den önskade permeabiliteten skall erhållas. Likaledes kan efterspol- ningar användas för att tillförsäkra en jämn fyllning, konsoli- dering och maximal permeabilitet av den behandlade packningen och formationen.

De föredragna neutrala polymererna eller gelbildande medlen 7810508-7 11 för de vattenhaltiga vätskorna enligt uppfinningen är neutrala polysackaridpolymerer med en molekylvikt i området ca 100 000 - '2 000 000, företrädesvis ca 500 000 - 1 200 000. Dessa gelbil- dande medel måste ha en substitutionsgrad för att ge den önskade vattenlösligheten och gelbildande effekten för att ge en gelad vattenhaltig vätska med en viskositet av minst 30 cP, företrädes- vis i området ca 60 - 180 cP. Lämpliga gelbildande medel finns beskrivna i den i beskrivningen angivna litteraturen över tekni- kens ståndpunkt och kan väljas och användas på samma sätt. Sär- skilt föredragna gelbildande medel innefattar klasserna av etyl- etylenoxidsubstituerade hydroxietylcellulosapolymerer med en sub- stitutionsgrad av ca 1,5 - 3,5. En polymer måste i viss utsträck- ning vara löslig i en vattenfas för att ge den önskade gelnings- effekten. Polymerernas mängd, substitutionsgrad och den speciellt valda polymeren komer att variera med den vattenhaltiga vätskan, processparametrarna och de andra valda tillsatsmedlen.

Likaledes komer den optimala blandningen av tensider för epoxiplastens adsorption och beläggning på kvartsytor att variera med processparametrarna såsom pH, temperatur och andra närvarande beståndsdelar. De föredragna tensiderna är emellertid i första hand linjära och med en molekylvikt av ca 160 - 600 och innehål- ler alkyl-, aryl-, hetero- och omättade grupper som var och en innehåller ca 2 - 12 kolatomer. Katjoniska tensider av den kvar- tära amintypen föredras för den övervägande delen av den för kon- troll av epoxiplastens adsorption och beläggning avnända tensid- blandningen. Den icke-katjoniska tensiden kan också vara en ten- sid av amintyp men måste till hela sin karaktär vara anjonisk el- ler nonjonisk. Den måste emellertid vara blandbar med vatten vid rumstemperatur. Denna blandning av katjonisk med en mindre mängd icke-katjonisk tensid kan varieras alltefter den använda gelbil- dande polymeren och vattenhaltiga vätskan. Den vattenhaltiga vät- skan kan alltefter tillgänglighet väljas bland destillerat vatten, ledningsvatten, saltlake eller havsvatten. Var och en av bestånds- delarna måste testas med hela systemet och parametrar väljas för kombinerbarhet.

För gruspackningar måste sanden sorteras noga efter kornstor- lekar med alla störande föroreningar avlägsnade. De föredragna kornstorlekarna slulle ligga i området ca 10 - 60 mesh (US Stan- IIIIIIIIIIIIIIIIIÜIIIIIIÜIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIllIlIIIllI-I-n-n---- 7a1osos-7 ~ % 12 dard Mesh Series) med de föredragna storlekarna motsvarande 10 - 20, 20 - 40 eller 40 - 60 mesh, som väljs för att så nära som möjligt passa till kornstorleken och kornstorleksfördelningen i den formation intill vilken packningen skall placeras.

Epoxiplastkompositionen enligt uppfinningen innehåller en epoxiplast med en hårdare. Den föredragna klassen av eoxiplas- ter är en polyepoxidtyp med en hårdare av den beskrivna amintv- pen. Aminhärdaren kan också tjäna som tensid eller till och med som en katjonisk tensid som underlättar epoxiplastens beläggning på kvartsytorna. Detta är emellertid vanligtvis inte fallet. Val- fria beståndsdelar är utspädningsmedel, retardatorer eller acce- leratorer. De föredragna utspädningsmedlen är kolväten eller sub- stituerade kolväten i vilka epoxiplasten är löslig och vilka är åtminstone partiellt lösliga i vatten. En föredragen klass av ut- spädningsmedel är estrar såsom etylacetat, metylformiat, etylgly- kolacetat och andra normalt vätskeformiga lågmolekylära estrar och etrar, däribland etylenglykoletrar. Estrar, som innehåller alkyl- eller arylgrupper med ca 2-18 kolatomer per grupp. är att föredra. De substituerade estrarna med högre kokpunkter och lägre hydrolyshastigheter föredras för användning vid hög temperatur.

De i epoxikompositionen enligt uppfinningen använda retardatorer- na är sura eller syrabildande kompositioner, av vilka en del ock- så kan tjäna som utspädningsmedel. Retardatorerna bör också vara åtminstone delvis lösliga i vatten och lösliga i epoxiplastkom- positionen. Retardatorn måste väljas för att ge den önskade hyd- rolyshastigheten eller syrabildningen i överensstämmelse med den önskade temperaturen och brukstiden. De lågmolekylära organiska sura retardatorerna produceras företrädesvis genom hydrolys av en organisk förening med en hydrolyskonstant av ca K = 4,105. Den genom hydrolys bildade syran skall innehålla minst två kolatomer, t.ex. 2 - 5 kolatomer och företrädesvis 2 - 3 kolatomer. Den andra delen av den organiska föreningen (dvs. ester- eller eter- gruppen) får inte störa beläggningen eller plastens härdning och fungerar företrädesvis som utspädningsmedel för plasten. Den andra delen av hydrolysprodukten kan innehålla upp till 18 kol- atomer. De tillsammans med kompositionen enligt uppfinningen använda acceleratorerna är svaga organiska syror med ytterligare vattenlösliga föreninger. Dessa vattenlösliga föreningar kan vara 13; i" 7810508-7 lågmolekylära oorganiska eller organiska salter innehållande ca 2 - 18 kolatomer, vilka är vattenlösliga och lätt dispergerba- ra i den gelade vattenhaltiga vätskan, och är dessutom åtminsto- ne partiellt lösliga i epoxiplastkompositionen. Exempel på ut- spädningsmedel är etylacetat, etylenglykolmonoalkyleter (C1-C4), aceton och (C2-C4)-ketoner. Exempel på härdare innefattar deu flesta för fackmannen på området kända och brukliga aminer, poly- aminer, amider och polyamider. Exempel på retardatorer är metyl- och etylestrar av lågmolekylära alifatiska karboxylsyror (C2-C3) och estrarna av de ovannämnda utspädningsmedlen. Exempel på acceleratorer är salicylsyra, hydroxibenzoesyra, citronsyra, fumarsyra, oxalsyra och maleinsyra.

Den totala kompositionen enligt uppfinningen kan som väsent- lig beståndsdel innehålla en gelbrytare. Gelbrytaren kan väljas från tre klasser beroende av applikationstemperatur, brukstid, pH, koncentrationsgränser och föroreningar som skulle kunna upp- dagas. Dessa tre klasser innefattar (1) en gelbrytare av enzym- typ, t.ex. cellulosa för ettpå substituerad cellulosa baserat gelbildande medel, (2) en lågmolekylär organisk hydroperoxid, t.ex. tert.-butylhydroperoxid, eller en alkylhydroperoxid inne- hållande ca 2 - 18 kolatomer och en tensid inkluderande både ter- tiär och kvartär amin, eller (3) en kombination av en organisk hydroperoxid med ett Cu2+-jonavgivande salt för applikationer vid låg temperatur och/eller en tensid innehållande både tertiära och kvartära aminer. De vanliga oorganiska peroxiderna arbetar inte med vissa kombinationer av tensider, beläggningsmedel, här- dare och retardatorer, vilka ofta är nödvändiga för beläggnings- och adsorptionsegenskaperna hos kompositionerna och förfarandet enligt uppfinningen. Dessutom kan vissa föroreningar också störa de vanliga härdarna och en del beståndsdelar som kan väljas för kompositionerna enligt uppfinningen. Vissa konventionella till- satsmedel kan användas, t.ex. lerbehandlingsmedel sådana som be- skrivits i US patentskriften 4 141 843.

I en speciellt föredragen komposition enligt uppfinningen används ett vattenhaltigt HÉC-gel och en polyepoxidplastkomposi- tion som kan användas över ett temperaturområde av ca 38 - 77°C för en praktisk påföringstemperatur eller något högre än ca 104°C.

De här beskrivna föredragna vattenhaltiga gelerna formuleras för att ge en brukstid eller för att bryta det vattenhaltiga gelet -, _. _ '~"'._.”¿.:Ä¿äa»..i.__..l.'...... " ~ v xJ>~r-*.4z_ i »fvéï n 7810508-1 '14 inom ca 1,5 - 2 timmar. Den föredragna katalysatorn eller epoxid. hårdaren för anvindning med den föredragna epoxiplasten och and- ra tillsatsmedel år netylen-dianilin. Andra av de hår beskrivna hårdarna kan också användas. En accelerator såsom salicylsyra (_33. g f, .Ä I IU__¿_ -~v--1-m-«Åä _; ;- *='~I_;,. föredras tillsammans med metylen-dianilin vid temperaturer av ca 60°C och lägre. Amin-funktionella silaner och tensider föredras också för att underlätta plastadsorption och beläggning på san- den i nårvaro av HBC-galet. Ãttiksyra kan användas vid högre tem- peraturer för att retardera epoxiplastens hårdning. Etylacetat och estrar med högre kokpunkt såsom etylglykoldiacetat kan också användas. Ytterligare användbara estrar är metylestrarna av akryl- och fumarsyra och liknande starka organiska syror som upp- visar viss vattenlöslighet och viss löslighet i epoxiplastkompo- sitionen. Etylglykoldiacetat kan användas för att förlänga bruks- tiden hos den med metylendianilin katalyserade plasten vid tempe- raturer av ca 77°C och dåröver, eftersom diacetatets kokpunkt ligger högre än ca 15o°c, medan ecylacgtaz-.ecs kokpum n- e. 7o°c. i Den föredragna vattenhaltiga vätskan för dispergering av sanden ä och epoxiplasten kan innehålla ca 2 - 10 $, l företrädesvis S - 10 1 av ett alkali- eller jordalkalimetallsalt såsom haliderna och en ammoniumhalid såsom amnoniumklorid. Dess- utom kan havsvatten användas om man sörjer för att undvika kalci- umutfällning med vissa av systemets beståndsdelar. Salter, som kan finnas närvarande i det vattenhaltiga gelet, innefattar nat- riumklorid, kalciumklorid, kaliumklorid, kalciumbromid, ammoniun- klorid och buffertsubstanser såsom fumarsyra och amnoniumkarbonat.

Det vattenhaltiga gelet buffras företrädesvis så att pH ligger i området ca 6 - 7, varigenom gelets bryttid och epoxiplastens hårdningstid kan förutsågas med större säkerhet.

.De katjoniska tensiderna och tensidblandningen enligt upp- finningen bör finnas närvarande i den vattenhaltiga vätskan i en mängd av ca 1,5 1 eller i åtminstone en mängd som är tillräcklig för att belägga sandkornens kvartsytor och mätta det vattenhalti- ga gelet. Den minsta mängden katjonisk tensid i den vattenhaltiga vätskan bör vara ca 1,8 - 2,5 g katjonisk tensid på 1800 g sand med kornstorlekar i området 40 - 60 mesh. En otillräcklig slngd av den katjoniskz tensiden för-att grundligt belägga kvartsytor- na resulterar i förlust av den konsoliderade packningens konsoli- *f "l ) 1a1osos-1 deringaatyrka. Likaledcn lr förhållandet nellan katjonisk och icke-katjoniak tensid kritiskt i nlrvaro av polynera gelbildande nedel son adsorberar eller verkar son kolloider i nlrvaro av kvartskornen. Tensidblandningen bör innehålla ninst ca 20 - 25 X katjonisk tenaid och upp till ca 60 X - 75 X katjonisk tensid eller ha ett föredraget förhållande mellan katjonisk och icke- katjonisk tensid av ca 2 - 3. Med det vattenhaltiga polynera gelbildande medlet och katjoniska tensider närvarande verkar vis- sa son skundänpare fungerande organiska fosfat och andra liknan- de, för sin vattenvåtande förmåga kända tillsatsnedel störande på beläggningsverkan och kan därför inte användas. En skundlnpare av silikontyp eller polypropylenglykoltyp kan användas. Bestånds- delar, åtgärder och betingelser son kan användas med kompositio- nerna och förfarandet enligt uppfinningen mot bakgrunden av den- na beskrivning finns beskrivna i följande referenser: US 2,Sl2,338 (Klug et al) US 2,80l,2l8 (Menaul) US 3,100,527 (Hilton, Jr et al) us 3,123,137 (Young et al) US US US US US US US US US US US US US 3,167,510 3,199,590 3.416,6o1 3.419.073" 3,424,681 3.483.121 3,621,915 3,6z$,z87 3,719,663 3,776,311 3,827,898 3,898,165 4,ooo,781 (Alter) (Young) (Young et al) (Brooks, Jr.) (Stanford) (Jordan) (Bruist et al) (Young)( (klus) (Carnes et al) (Podlas) (Bly et al) (Knapp) Us 4,o42,032 (Anderson et al) Artiklar: J Copeland, C.T. och McAuley, J.D.: 'Sand Control by the Use of an Bpoxy-Coated High-Solids Content Gravel Slurry', SPB 4553, SPS of AIMS, Las Vegan, Xev., sept. 30 - Okt- 3, 1973- 16 _ 7810508-7 Halby, Jr., T.W. och Richardson, B.A.: "New Sand Control Process Works Hell in Dirty Sanda", World Oil, juni 1968, se 81-84 Knapp, Randolph H.: Planty, Roger och Voiland, Eugene J: "A ' Gravel Coating Aqueous Epoxy Enulsion Systn For Water- Based Consolidation Gravel Packing: Laboratory and Field Application", SPB 6177, SPS of AIMB, New Orleans, La., okt. 3-6, 1976.

H. och Neville, N.: Handbook of Bpoxy Resins, 'Primary Aromatic Anine Hardnera", Chapter 8, McGraw-Hill, New York, N.Y., 1967 Lybarger, J.H., Scheuernan, R.F. och Willard, R.0.: "Water-Base, Yiacous Gravel Pack System Results in High Productivity in Gulf Coast Completions", SPB 4774, SPE of AIMB, New Orleans, La., febr. 7-8, 1974 nzfiauley, T.V.: "Backsurging and Abrasive Perforating to Improve Perforation Performance", J. PET. TECH., (okt. 1972), se 1207-120 Michaela, Alan S.: "A Low Cost Construction Material", BNGRo CHEMQ, '°1o s2(9), (septo 1960), se 785-788 Murphey, J.R., Bila, V.J. och Totty, K.: "Sand Consolidation Systems Placed with Water", SPE S031, SPE of AIMS, Houston, Texas, (okt. 6-9, 1974).

National Bureau of Standards: INTERNATIONAL CRITICAL TABLES OF PHYSICS, CHEMISTRY, AND TECHNOLOGY, V01. VII (McGraw-Hill, 1930), s. 130.

Sparlin, Derry D.: "Pressure-packing Technique Controla Unconaolidated Sand", THE OIL AND GAS JOURNAL, okt. 18, 1971, s. S7-62 Saucier, R.J.: "Considerations in Gravel Pack Design", J. PBT.

TECHQ, fflbra 1974, .O 2°5_212o Uppfinningen omfattar också användningen av kompositionerna ovan för formning av en porös permeabel kanal i en jordformatíon.

Lee, IND. 6 . - ._l _..

N W _.... , .am-s-øm-iaí-flwíf; an. »Bmw-Juan «..-'.~.-~ .ï-a-J-I-'ama- " k 7a1osoa-7 Beskrivning av kemikalier Bggxiglaster och hårdare Bpon 828 från Shell Chemical - en epoxiplast av epikloro- hydrin och bisfenol A kondensat med en viskositet av ca 150 pois.

Epon 828 används där god temperaturstabilitet och kemisk bestln- dighet önskas.

Bpon 820 från Shell Chemical - en plast liknande Bpon 828 men utspädd med fenylglycidyleter för att sänka viskositeten till ca 60 pois.

Epon 815 - en plast liknande Epon 828 men utspädd med en alifatisk diglycidyleter för att sänka viskasiteten till ca 6 pois.

De i Bpon 820 och Epon 815 använda utspädningsmedlen är båda reaktiva, dvs kommer också att reagera med härdaren och leda till en slutprodukt med lägre molekylvikt. Det i Epon S20 använda ut- spädningsmedlet år dessutom en monofunktionell reaktant och av- slutar sålunda en reagerande kedja när den reagerar. Medan utspäd- ningsmedlet i Epon 815 är difunktionellt, är det huvudsakligen alifatiskt. Alifatiska epoxider antas vanligtvis inte ha samma värmestabilitet och kemiska beständighet som de aromatiska plast- produkterna.

Ciba Araldite 6010 och Celanese EPI-REZ 510 är epoxiplaster som antas vara mycket lika Epon 828.

Araldite 6005 är en plast liknande Araldite 6010 men med myc- ket lägre molekylvikt, som resulterar i en viskositet av ca 80 pois. Den är uppenbarligen inte en utspädd Araldite 6010.

Hårdare F-2 från Shell Chemical - en kondensationsprodukt av epiklorohydrin och bisfenol A och överskott av etylendiamin (EDA).

Produkten beskrivs som en "plastaddukt" med ändstående amingrup- per. _ Hårdare F-5 från Shell Chemical - en produkt liknande F-2 men med högre molekylvikt och lägre reaktivitet. Hlrdningstider år längre med F-S.

Katalysator Z från Shell Chmical - en eutektisk blandning av primära aromatiska aminer, metylendianilin och s-fenylendiaain.

De aromatiska aminerna anses vanligtvis krlva högre temperatur hos mera "aktiva" formuleringar för hlrdning men leder till pro- dukter med högre temperaturstabilitet in de flesta med alifatiska . »,»:i.;š*ií_ï ' 7s1osos-7 ; '8 aniner härdade epoxider. Katalysator Z har provata vid tesperatu- rer av uppemot 70?C.

Hårdare 9130 från Ciba - en blandning av polyanidhlrdare som är en kondensationsprodukt av dianiner och onättade dikarboxylsy- ror.

Versamid 140 - en polyamidhårdare som år en kondensationspro- dukt av diaminer och omättade dikarboxylsyror.

Anchor LO och Anchor LOS - hårdare bestående av kondensations- produkter av aromatiska aminer med fettsyror. LO-produkten rekom- menderas för hârdning vid rumstemperatur, och blandningar av LO och LOS rekommenderas för temperaturer av upp till 10006, dl: 100 1 LOS rekommenderas. LO innehåller en liten mängd salicylsyra.

MDA - metylendianilin.

DM?-30 - 2,4,6-tris(dimetylaminometyl)fenol, en epoxihärdare med både funktionella aminogrupper och en sur väteatom. Den används vanligtvis som accelerator vid lägre temperaturer. DMP-30D är en etylhexanatester av DM-30 för användning vid högre temperaturer.

Tensider I. Den katjoniska tensid.:gjliggjorde beläggning av epoxi- plast på sand som dispergerats i HBC-gel. Denna är en omsättninge- produkt mellan en disubstituerad fettsyra och imidazolin eller oxazolin med heterocykliska ringar innehållande kväve och syre eller två kväveatomer i den fem-ledade ringen. Det finns minst en kol-kvävedubbelbindning.

II. Detta är en katjonisk, nonjonisk tensidblandning bestå- ende av en partiellt kvaterniserad komplex polyanin som blandats med etoxylerad fettsyra i en vatten-alkohollösning, varvid fett- syrorna innehåller ca 18 - 20 C-atomer.

Se US patent nr 3,424,681 (Stanford).

III. Denna tensid är en blandning av partiellt kvaternisera- de aminer och en vatten-alkohollösning av alkoxi-hydroxi-alkyl- ammoniumklorid av (C12-C14)syror med två eller flera alkyl- och alkoxigrupper med 1 - 4 C-atomer.

IV. Denna tensid âr ett natriumsalt av en omattad C12-fett- syra.

V. Detta är en katjonisk kvartlr amin-tensidbllfidning av alkylarylsulfonsyra- och fettsyrasalter av aninofettayror ned etoxylerad hartsartad polyester i alkohol och aromatiska lös- 7810500-70 ningasedel.

VI. Katjoniska kvartâra anintensider frasstlllda ur ris hög* re fettsyror Pheavy' crnde stock).

VII. Denna tensid, son används i vlgtjira, ir en polyanin sed viss kvartär karaktär och ned en solekylvikt av ca 2000.

VIII. Denna tensid är en alkohol-kolväte-lösning av en bland- ning av en alkylammoniunklorid och dialkyldinetylannoniumklorid, vilkas alkylgrupper"utgBr rester av onättade (C16-C20)-fettsyror.

XI. Denna tensid är en alkohol-vattenlösning av kvaternise- rad dimetyldikokosammoniunklorid.

X. 15-N - en alkohollösning av kvartâra alkyl-arylaniner.

XI. Denna tensid är en aronatisk lösning av aniner, nonjonia- ka tensider, fettsyror och acetyleniska alkoholer so inte lr kvaterniserade, varvid fettsyran och alkylgrupperna innehåller ca 8 - 20 C-atomer.

XII. Denna tenaid är en polyetylenanin ned en nolekylvikt av ca 8000.

Kogglare Silane A-1120 - en produkt från Union Carbide; n-ß-(amino- etyl)-'Y-aminopropyltrimetoxi-silan.

Silane Y-S163 - en produkt från Dow Corning.

Silane A-187 - en produkt från Union Carbide.

Gelbrggare Bnzym - en oxidas som anvdnds vid temperaturer under $0°C.

Använda i l-proc. vattenlösning om inte annat särskilt angetts.

SP - natriumpersulfat (Na2SOS), son i allmänhet kan insättas i stället för ammoniunpersulfat (AP) /(NH¿)2S05/.

TBH - tert.butylhydroperoxid /(CH3)3-C-O0H/ ir blanubar med vatten upp till ca 70 viktprocent.

Teatbetingglser Brzttider Bryttider bestämdes sed ett standard 80 lb/1000 gal. BBC-gel (notsvarande 9,6 g BBC per liter vatten; framställt sed anvlnd- ning av syntetiskt havsvatten innehållande 2 viktprocent NH¿Cl som värnts till de angivna temperaturerna). För de flesta djup- hålsapplikationer kan dessa tider förväntas vara något llngrs eftersom gelerna pumpas sed stora hastigheter. Gelernas uppvärm- ~ ^ ' « \. - så -aw- =~ , ., ->.-. f: 'a fl- -»~« ««¿-,e.~n»-;-~« -\,,,_,,.__ .anlag f * . f xå- .. ; t Ä f. I . /fififfljšlfl ~.<-,-«.f=- Mäns. -. -- 1 1s1osoa-1i¶ 2° ning från ytan till fornationens temperaturer blir av dena anled- ning fördröjd tills gelet.blivit placerat i formationen. Även i formationer med temperaturer av 10$°C har det beräknats att gelets temperatur inte kommer att nå 7S°C i den tidpunkt dä det når fram till formationen. Forsationerna kan i många fall ha blivit avkylda genom förlust av stora volymer vätska därtill före plast-sand-gel-slammets placering. Placeringen av slaset och dess komposition måste planeras ned sådana variabler som denna medtagna i beräkningen. Den gelbrytande verkan retarderas i epoxiplast-sand-gel-slammet jämfört med dess användning i själva gelet som sådant.

Plast-sand-förhållanden Ett rekommenderat förhållande mellan plastkomposition och sand är 2,8 liter plastkomposition på en 45 kg säck av sand (undre gräns 1,5 liter per säck och övre gräns beroende på syftet, t.ex. igenpluggning). En lagom plastmängd är den som är tillräck- lig för att belägga sanden och ge en tillräcklig konsoliderings- styrka. Härdaren, acceleratorer och retardatorer måste sättas till plasten omedelbart före användningen. Sanden, gelet och plasten måste blandas grundligt.

Plastbeläggginggtest För de flesta test framställdes ett standardgel av HEC genom att 20 g KCl och 9,6 g HSC sattes till 1 liter ledningsvatten.

Den för undersökningen använda tensiden sattes därefter till ge- let, vanligtvis till en koncentration av 1 volymprocent. Därefter tillsattes 40 - 60 mesh Ottawa-sand. För dessa inledande test an- vändes 100 g sand och 100 ml gel (med tillsatt tensid) (ca 0,96 kg/l). Därefter tillsattes 10 ml av den för undersökning avsedda plastkompositionen och omrördes väl (ca 4,7 liter för en säck sand om 45 kg). Resultaten observerades och antecknades. Två test gjor- des, vid vilka plasten sattes till gelet före sanden.

Lämpligt vatten för framställning_av vattenhaltiga geler Vid HSC-gelets framställning kan man använda filtrerat söt- vatten och havsvatten med ytterligare salter tillsatta. S - 10 1 NaCl, 2 $ KCl och 2$ NH¿Cl har visat sig lämpliga, isynnerhet när dessa salter sätts till ett syntetiskt havsvatten. 21 7810508-7 Packsand De för andra konsolideringar rekommenderade sandsorterna kan användas, varvid storlekssorteringarna 20 - 40 och 40 - 60 sesh föredras. Högre tryckhållfasthet kan förväntas vid använd- ning av finare packsand.

Konsistensmätning En brukstid av ca två timmar vid påföringstemperaturen utveck- lades. Detta gjordes genom bestämning av brukstiden av plasten, sanden och gelet i en konsistensmätare för cement, varvid ett 1,5 kg/l slam användes.

Till att börja med framställdes gelet genom blandning av ledningsvatten, de olika salterna och sedan HSC i en Waring- blandare. Havssaltblandningarna plus ammoniumkloriden gav vanligt- vis ett pH av ca 6,8, som gav en frist av ca 15 minuter vid rums- temperatur för blandning. För de flesta testen var det inte nöd- vändigt att buffra lösningen upprepade gånger.

Metodik För de flesta av testen användes ett standardgel, bestående av en 2-proc. lösning av KCl i ledningsvatten som gelats med 9,6 g/l BBC. Standardproportionerna av de för varje test använda materialen var 250 ml av basgelet, 450 g Ottawa-sand av 40 - 60 mesh (ca 1,8 kg/l bärare) och 45 ml plast-härdar-blandning (ca 4,7 l plast per säck sand om 45 kg). Plastkomponenterna uppvig- des i formuleringen. Förrådslösningar (1-molar och 0,1-molar) av FeCl3, CuCl2 och TBH framställdes och det slutliga gelets kon- centration bestämdes från approximativ utspädning av dessa lös- ningar i 2S0 ml av gelblandningen. Tensiden sattes i allmänhet i en mängd av 1 viktprocent till plasten och 0,4 volymprocent (1 ml i 250 ml gel) i bärvätskan. Blandningens slutliga slamvolym när- made sig 6S0 ml, tillräckligt för att fylla konsistensmätarens skålar över paddeltoppen.

Konsistensmätaren värmdes med den maximala hastigheten, ca 1,7 K/min. Den för de flesta testen använda testtemperaturen 65°C nåddes sålunda inom 30 minuter. Innehållet omrördes kontinuerligt under denna tid och i ytterligare 1,5 h, varefter gelet observe- rades och testkonsolideringen utfördes med användning av slammet i skålen. Dessa konsolideringsprover hârdades sedan i två dygn vid 70°C. Prover för att i konsistensmätaren bcätällß bfflkltidêfl w Mfevvzrxw-æwißšre-ê-w-f -ví-ï1v-hïuuufiiåmnhlafiâ|šíipaå- . ~. 7a1osos-1 == vid S0°C och 80°C värmdes i samma takt och de av slamset konsoli- derade kropparna hårdades vid $0°C resp. 8000. Försöken avsluta- des när omrörarens indikerade vrirhonent steg 3 enheter över det för testet registrerade minimum, eller efter två tinnar. Gelbryt- ningen hade föga inverkan på visarutslaget för skålens viskosi- tet; klibbigheten hos den till ett 'härdningssteg B' inkommande plastbelagda sanden var orsaken till visade ökningar i vridmomen- tet. De maximala pump- eller brukstiderna av mindre än två tim- mar som registrerats för dessa test är sålunda plastens maximala brukstid under dessa betingelser. Variationer i gelsammansättning- arna kommer att ha ringa inverkan på plastens brukstid.

Plast- Kemikalie på material Viktdelar sammansättning A (grundsamman- Epon 828 112,5 sättning eller etylacetat 37,5 standard) metylendianilin 31,0 Silane A-1120 1,5 Tensid II 1,0 B Plastsammansättning A 10,0 och isättika C Plastsammansättning A 1,5 och salicylsyra D Plastsammansättning A 3,0 ' och salicylsyra E Plastsammansättning A 100,0 och etylenglykoldiacetat för t mperaturer över ca 70 C F-5 apan 828 135.0 etylacetat 15,0 Silane A-1120 1,5 Tensid II 1,0 Shell hårdare F-S 60,0 Gelets ggundsammansättning Beståndsdelar _ Viktdelar Anm.

Vatten 1000,0 Install pH 7 med fumarsyra I h t'1 tt 1 “EC 9,6 gâldgïïör 1 Is e ge Tensid II 4,0 Gelbrytare (anges för varje exempel) 7a1osoa-1 Gclbrytarna tillsätts inte förrän plasten och sanden blan- dats med gelet. Systemet är funktionsdugligt i vilken ordnings- följd sanden och plasten än tillaïtts. Tillsättningen av sanden först har emellertid föredragits vid framträdandet av det resul- terande slammet. Gelsammansättning A användes för testen om inte annat särskilt angetts.

Gelsammansättningar . §gl§¿g¶¿g¿§ggg¿gg_¿ - samma grundsammansättning som angetts ovan. i Gglsgmmansättning B 43 g syntetiskt havssalt sattes till ledningsvattnet och in- rördes innan HEC sattes till gelsammansättningen A. Tensid till- sattes sedan gelet bildats.

Gglsammansättning C 20 g kaliumklorid sattes till ledningsvattnet före tillsat- sen av HEC. Sammansättningen var i övrigt lika sammansättning A.

Gelsammansättning D 20 g ammoniumklorid sattes till ledningsvattnet liksom ock- så 43 Q havssalt (sammansättning B).

Gelsammansättning E 43 g havssalt och 20 g ammoniumklorid sattes till 1 liter ledningsvatten. Därefter tillsattes 0,2 g fumarsyra, varigenom lösningens pH sänktes till ca 3. Därefter inrördes 9,6 g HEC i lösningen (på en Waring-blandare) och pH inställdes åter på 7 genom tillsättning av (NH¿)HC03. Denna lösning gelnade därefter inom ungefär 15 ytterligare minuter. Efter blandningens gelning tillsattes 4 ml tensid II.

Gelsammansättning P Ett gel liknande gel D framställdes, dvs först sattes havs- vatten och ammoniumklorid och sedan HEC och tensid II till led- ningavatten. Efter gelnandet tillsattes 20 ml fosfatbuffert på 1 liter gel. Fosfatbufferten var 0,5 M Na2HP04 och 0,5 M NaH2P0¿.

Denna lösning gav ett pH i 6,5-området men utfällning av kalcium- fosfater gav ett lägre pH än väntat.

Gelsammansättning gå Ett gel liknande gel D framställdes, dvs först sattes havs- salt och ammoniumklorid och sedan HEC och tensid II till ett led- ningsvatten. Efter gelnandet sattes 20 ml av en acetatbufforu till 7a1osos-1 iv'* an liter gel. Acetatbufferten var en blandning av 0,$H Ha0Ac och 0,SM HOAc, som gav ett buffrat pH av ca 4,8. Denna lösning anvan- des för några av de senare testen vid uppdagpndet av problem med kalciumfosfatutfällning.

Konsolideringgtest I alla dessa test blandades gelet vanligtvis per liter, och efter tillsättning av buffert och tensid II delades gelet i 300 ml portioner och blandades med 450 g Ottawa-sand 40 - 60 mesh, varpå 30 ml plast tillsattes (ca 2,8 liter på en säck sand om 45 kg) och alltsamans omrördes väl innan de gelbrytande kemikalier- na tillsattes. Ungefär 600 ml av detta slam fylldes i konsistens- mätarens skål och återstoden i en 150 ml flaska med propp. Flas- kan placerades i ett tempererat bad och observerades på gelbryt- ning under testets gång. Konsistensmätarens skål insattes i kon- sistensmätaren vid rumstemperatur och värmdes med en hastighet av 1,7 K/min till den slutliga testtemperaturen (också temperaturen på badet med den däri insatta förslutna flaskan). Konsistensmåta- ren passades för eventuella skarpa ökningar i viskositeten under loppet av två timmar, då skålen öppnades, slammet (som ej var pac- kat) hälldes i ett konsolideringsrör och röret insattes i det var- ma vattenbadet med samma temperatur. Det visade sig att gelet en- staka gånger hade brutits i konsistensmätarens skål, medan detta inte var fallet i den tflslutna flaskan. Detta tillskrevs den stän- diga omröringen i konsistensmätaren.

Gelbrztning och sandkonsolidering, 38 - 49°C Vid dessa test användes plastsammansättning D, efter tidiga test med sammansättning F-S. Gelsammansättningen var också D, undantagandes några fall där sammansättningarna P och HA användes.

Det rapporterade pH-värdet berodde vanligtvis på användningen av buffert. I andra fall tillsattes överskott av HCl eller Na0H för att inscälla pu. i ' ' Gelbrxtning och sandkonsolidering, 12 - 60°C För dessa test användes plastsammansättning C. Dessutom an- vändes en kombination av den bästa enzymkonccntratißncn för 49°C och den bästa koncentrationen av CuCl2 och TBH vid 60°C. Samman- sättningen kontrollerades över området och syntes ge tämligen överensstämmande snabba brytningar. Det testade gelet var i all- mänhet D.

'S vazosoa-1 Gelbrzgning och sandkonsolidering, 60 - §§:§ För dessa test användes ingen accelerator eller retardator i plastsammansättningen (sammansättning A). Bryttider sed koppar- (II)klorid och TBH visade sig vara lika, varför samma koncentra- tion av båda användes i flera test, fastän det vid lägre tempe- raturer använda enzymet utelämnades och detta resulterade troligt- vis i bryttidernas likhet.

G lbr 6 - °c För dessa test användes litet glykoldiacetat, sammansättning nin och sandkonsoliderin E. De flesta av dessa test gjordes med plastsammansättning A el- ler B. Testningen av sammansättningen B vid de lägre temperaturer- na visar att man som slutprodukt erhåller en konsoliderad sand, fastän brukfliden förlängs när acetatjonen frigörs. rnycknållfšstngçstgšg ' När proverna befanns täcka väl i Visa av beläggningstesten, sattes 1 ml av brytlösningen (antingen 0,1 M TBH eller 10 1 SP- lösning) till 100 ml av slammet, varefter blandningen hälldes i ett konsolideringsrör (ingen packning). Dessa insattes sedan i 49°C och 7l°C bad och testades på tryckhållfasthet ett dygn sena- rea Testresultat Inledande arbete med härdarna Shell F-2 och F-5 gav goda hállfasthetsvärden vid 38 - 49°C. Katalysatorn syntes emellertid alltför het, eftersom blandningarna tjocknade på 1,5 - 2 timmar.

Efter tillsättning av ättiksyra för att retardera plastens härd- ning, vilket lyckades, blev brytsystemet alldelss vilseledande, då ättiksyran synbarligïâ förde brytenzymet till den ungre grän- sen för dess pH-område./testen med CuCl2 och TBH vid 49 C bröts gelet bra denna gång.

Vid test som genomfördes med F-S vid SSOC och 60°C bröts ge- let som väntat vid ättiksyrans tillsättning. Metylendianilin an- vändes över hela temperaturområdet.

Resultaten visar att Cu2+-jonen verkar med tensiden och TBH.

Bryttiden med TBH, tensiden och ingen koppar år beroende av mängden närvarande TBH och tensiden. Varje tillsättning av Cuz+-jon i mindre mängd till dessa lösningar kommer att öka ge- leta brythastighet dramatiskt. Bryttider med natriumpersulfat (SP) som gelbrytare inhiberades av tensidblandningen. Tillsätt- \ HI, . < 3 . , ^ ., ._ . i u . _ __».._;f_ eLÅd-...fsfl-...aaa-...w _ , '_ _ - ' 7a1osoa-7 *° ning av en ringa mängd koppar accelersrade brytningen fastän inte lika dramatiskt som för det organiska hydroperoxidsystemet (TBH). Den starkt sura naturen av härdarna Shell F-2 och Shell F-S kombinerad med ättiksyran gav ett problm med brytarna.

Buffert sattes till gelsystemet (en blandning av NazHPO¿ och NaH2P0¿) för att inställa pH nära neutralpunkten. Fosfatbuffer- ten sparades därefter för testen vid högre temperaturer. Med havsvatten blev fosfatbufferten ett problem i ett sådant system.

. För temperaturer över 60°C ändrades katalysatorn till mety- lendianilin. Samma katalysator kan användas hela vägen ned till 38°C. Acceleratorn testades upp till 60°C. Vid 60°C avkortar den brukstiden till en timme. Det blev uppenbart att pH har en inver- kan och att det måste hållas i området 6,5 eller därunder. Orsa- ken härtill är oviss men många förklaringar är möjliga. Utfäll- ningen av Cu(0H)2 tar sin början vid pH 7; tert.butylhydroxiden skulle joniseras i basiskt medium; eller de katjoniska tensiderna skulle kunna utsaltas nära neutralpunkten. I vilket fall som helst går det bättre att förutsäga gelets brytning vid ett pH av ca 6,5 eller mindre. Brytningen kommer att ta något längre tid vid pH 6,5 än vid 6,0. Behovet av ökad tensidmängd i området kring 60°C noterades. Rekommendationen är sålunda 0,45 - 0,5 $ i gelet. Förklaringen till mekanismen för synergismen mellan Cu2+, tensid II och TBH är inte helt klar. Följande observationer gjordes emellertid.

TBH tenderar att utsalta andra komponenter i lösningen, eller dess användning leder till en lägre temperatur vid vilken hela lösningen blir grumlig, dvs lägre konsoluttemperatur för den nonjoniska komponenten av tensid II. Tensidens katjoniska del lösliggörs då troligtvis i micellerna (den grumliga delen) över denna temperatur upp till en punkt av ca 77°C. Över denna punkt synes den organiska fasen separera i lösningen som förblir grumligt vit. Den mörkare organiska fasen samlas som ett övre skikt. Detta antas innehålla det katjoniska materialet.

Vid tillsättning av CuCl2 till lösningen av TBH och tenaid II vid en temperatur över grumlingspunkten mörknar lösningen märkbart, medan den vid tillsättning av mera TBH ljusnar men blir grumligare. Detta har tolkats på det viset att TBH ökar den u-æinniaka delens löslighet ilåzellerna medan Cuztjonerna genom " i mosoa-v É komplexbildning ökar dess koncentration i huvudfasen. Alla tre måste emellertid finnas närvarande för att bryta gelet vid liga temperaturer. Föga synergism har noterats i lösning under syste- mets grumlingspunkt. Medan det sålunda tydligen är den katjoniska tensiden som accelererar gelbrytaren, är det den nonjoniska som ¿ 'fl f ._ .r ,x.: “- bestämmer den undre grumlingspunkten.

Exempel 1 En S-proc. saltlösning framställdes genom upplösning av S g NaCl i 100 ml ledningsvatten. Efter tillsättning av 1 ml av den för undersökning insatta tensiden tillsattes 100 g Ottawa-sand av 40 - 60 mesh under grundlig omblandning med en elektrisk omrö- rare. Efter grundlig omblandning stoppades omröraren och sanden undersöktes visuellt för att se om den hade blivit belagd med tensiden. Därpå återupptogs omröringen och 10 ml av en epoxi- plast (Shell Epon 828) sattes till blandningen. Omröringen fort- sattes i ytterligare 3 min varefter sanden undersöktes igen.

Resultaten framgår av följande tabell: Tensid Tensidbeläggging Egoxiglastbeläggning VIII ja nej IX ja ja X ja ja V I ja ja e VII ja ja Resultaten ovan visar att katjoniska tensider i allmänhet kommer att belägga sand i närvaro av vatten (alla tensiderna ovan är katjoniska). Slutsatsen är också att de flesta av dessa kommer att gynna beläggning på epoxiplasten i närvaro av vatten. Största ekillnaaen mellan vlll, Ix een x är ett de både eietnaenae af starkare katjoniska.

Exempel 2 Därpå undersöktes en serie starkare katjoniska tensider, isynnerhet med hänsyn till deras förmåga att binda epoxiplasten på sanden. Den använda proceduren var samma som beskrivits för exempel 1. I detta fell ffeeetallaee emellertid ett gel geeee ett man till vattnet efter saltet satte 0,96 g av en BBC (hydroxietyl- cellulosa) ßch omrörde blandningen en timme. Därefter tillsattes 1 ml av en enzymatisk brytlösning, och gelet ställdes åt sidan 1a1osoa-7 tl o lï1= tills det hade brutits, dvs tills viskositeten hade gått ned till 3 eller lägre. Därefter sattes 1 nl av varje för undersök- ning insatt tensid till lösningen, åtföljt av sanden, och till slut plasten på sana sätt som beskriits för exempel 1.

Tidigare test visade att tensider, son inte med framgång gyn- nade epoxiplastens adsorption på sand i närvaro av det brutna gelet, inte heller gynnade adsorption på sand i närvaro av sjll- va gelet. Ett fåtal tensider befanns arbeta bra i närvaro-av det brutna gelet, men inte i själva gelet som sådant.

Tensid Belåggging IV dålig till nedelbra V D dålig VI dålig II utmärkt XI , god till utnärkt XII dålig III god till utmärkt De ovanstående försöken upprepades med användning av varia- >_tioner i formuleringen av tensid II. Denna tensid är en bland- ' ning av katjoniska och nonjoniska delar med snå nängder anjoniska föroreningar i den nonjoniska delen. Alla de ovan visade tensi- derna är katjoniska, i allmänhet polykatjoniska tensider.

Tensidföxhållande Observerad beläggning katjonisk/nonjonisk på sand i vatten ned av färdig konsolidering del brutet cellulosaggl flya 1:3 dålig fi11 màtciig 4,01 2:3 - II god till utmärkt 2590 (inget silan) 2:3 - II god till utmärkt 10,81 (Silane A-1120) 1:1 , god till utmärkt 2,83 m ' goa 2.21 0:1 god ifl80fl IV dålig ingen V dålig ingen XI god till utnlrkt 2,07 (inget silan) :I gud till ucaarkt 5,78 (silane A-1120) 111 goa :iii ut-ark: 5,34 (siiane A-1120) 3,05 (silane A-1120) i slutiig srycuhaixflßthen f IÜÜHIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII-nu------W “ i '° 7s1osos+1 1,» Dessa exempel visar att ser ln bara en katjonisk tensid er- fordras för beläggning av epoxiplast på sand, och vidare att go- da slutliga tryckhållfastheter av adsorberad plast-sand-kontakt ' “W .s_~.>.? är beroende av vissa andra egenskaper, inte bara tensidens sken- bara beläggning på sanden.

De beskrivna konsolideringarna gjordes på följande sätt. En blandning av Bpon 828, Shell Hardener F-S och den för undersök- ningen insatta tensideu sattes till sanden vid belâggningstesten (viktdelar: 100 Epon 828; 35 F-S; 2 tensid). Nar sanden såvitt man kunde se hade blivit belagd, hllldes slanmet i ett provrör, vars insida tidigare belagts med ett släppnedel, och röret place- rades i ett 50°C vattenbad över natten. Efter 24 h hârdning slogs provröret sönder och den konsoliderade sanden testades på tryck- hållfasthet.

Observationer tyder på att en annan egenskap hos en lyckad beläggning av epoxiplasten på sand är plastens minskade disper- gerbarhet i vatten. Tensiden och plasten tenderade nämliflen båda att agglomerera till större partiklar och håfta längre tid på sanden under beläggningstesten när det gällde de "dåliga" resulta- ten, vilket gjorde att sanden såg ut att vara ojämnt belagd på grund av bristfällig utspridning eller utflytning. De fria kat- joniska materialen ensamma, t.ex. tensid II, gynnar visserligen beläggning i närvaro av vatten men resulterar också i en mycket fin och jämn dispersion av plasten i vattenfasen. Bpoxiplasten utan anintillsatserna har ingen god dispergerbarhet i vatten. Till- satsen av den nonjoniska eller svagt anjoniska tensiden till den katjoniska delen av tensid II har visat sig kraftigt förbättra de slutliga konsolideringsresultaten även om den inte väsentligt förbättrar jämnheten av tensid- och plastskiktet på sanden. Det förmodas att den extra tensiden effektivt kan avlägsna de katjo- niska delarna från gränsytan vatten-epoxiplast och sålunda redu- cera detta bidrag till bättre dispersion av plasten i vatten.

Tensid VI är ett hartsartat naterial med betydande anintill- sats för bildning av tensiden. Det :esta av det övriga naterialet är aninaddukterna av polyfunktionella onättade tensider son sedan kvaterniserades.

Tensid II är en blandning son beskrivits ovan. Den katjonis- ka delen består av en llnplig hydrofob och en hydrofil lnda, van- fw Le. .vanns 30 7810508-7 ligtvia en karboxylsyra till vilken adderats flera (2 - 10) mol etylenoxid. De till molekylens etoxylerade del bunna 0H-grupper- na omsattes sedan med etylendiamin på stoikiometrisk basis (eller nästan så), under bildning av både en kvartir amin och en vid- hängande tertiär amin. Den katjoniska delen av tensid I består av en hydrofob grupp och den hydrofila gruppen som ett kvaterni- serat imidazolin.

Exempel 3 Cellulosageler används i flera olika applikationer i olje- industrin, t.ex. som bärvätskor vid sandpackning och vid sprick- lagning. I dessa två fall är det önskvärt att bryta gelet latent sedan det tjänat sitt syfte att transportera de fasta ämnena i läge. Detta har för närvarande gjortsimav flera metoder. Gelets pH kan sänkas antingen genom direkt tillsättning av syra eller genom tillsättning av ett syrabildande material så att syran fri- görs senare under Ajuphålsbetingelser av värme och tid. Denna metod används vadigtvis bara vid temperaturer av ca 9S°C och där- över på grund av den volym av syra som krävs vid lägre temperatu- rer. En annan metod är att satta en enzymatisk brytare till gelet.

Denna metod arbetar bra med vissa cellulosageler vid temperaturer av uppemot 60°C, och företrädesvis endast uppemot SOOC, eftersom enzymerna denatureras vid högre temperaturer och förlorar sin aktivitet. En tredje metod är att tillsåfi ett oxiderande materi- al. Denna metod föredras särskilt 1 cemperacuromradez so _ 95°c, och en del av de använda oxidationsmedlen har varit natrium- och ammoniumpersulfat och olika organiska peroxider och hydroper- oxider, däribland tert.butylhydroperoxid (TBH).

De oxiderande brytarna har emellertid vissa brister som be- gränsar deras användbarhet. En betydande brist är deras okombiner- barhet med kemikalier som skulle kunna oxideras lättare än cellu- losagelet, t.ex. Br' i en koncentrerad lösning av tertiära aroma- tiska aminer som skulle kunna finnas närvarande i tensider, ler- behandlingsföreningar eller andra tillsatsmedel i gelet. Ett ex- empel på ett sådant tillsatsmedel är den i vissa av de i följande exempel beskrivna epoxiplasterna använda aminhärdaren. Användbar- heten av denna del av uppfinningen ir emellertid inte begrlnsad till dess användning i kombination med epoxiplastbelagd sand.

För de följande testen framställdes ett HEC-gel på följande . :m0 w V, n sätt. Till 1 liter ledningsvatten sattes 41 g syntetiskt hava- C1 Och 9,6 g av det i exempel 1 beskrivna BBC- naterialet. Lösningen onrördes 30 sin, då den hade gßlnat full- _ständigt. Gelet delades i 100 ml portioner och tillsatsnedleny salt, 20 g NH4 31 7810508~7 testades genom att den angivna mängden sattes till en portion och gelprovet placerades i ett 70°C vattenbad. Gelerna ansågs brutna när viskositeten sjunkit under 10 cP, nått på en viskosimeter av typ Fann 35 vid 300 r/min. Utgångsviskositeten var 219 cP vid 27°C och 160 cr vid 70°c.

Tillsatt Koncentration Testat tillsatsmedel ß* s "En a »vas 1- Bryttid brytare av bryt re ml x10 g SP 1 000 inget 20 min AP 1 000 inget 20 min TBH 1 000 inget 4 h TBH 100 inget 20 h SP 1 000 Tensid XII ingen brytning SP 1 000 Caßrz, S g ingen brytning SP 1 000 Shell F-5, S g partiell brytning på 3 h ä SP 1 000 Shell F-5, S g 2 h SP 1 000 MDA, S g ingen brytning Å man 100 shall F-5. 5'g _ parciell brytning 1 på 20 h 4 TBH 100 MA, S g ingen brytning på 44 h TBH 100 Caßrz, S g ingen brytning Den ovanstående tabellen visar okombinerbarheten av gelbry- tarna natriumpersulfat och ammoniumpersulfat med vissa tillsats- medel som skulle kunna sättas till HHC-gel. Tensid XII är en poly- mer som ibland tillsätta för sand- eller lerbehandling i borrväts- kor och vid både sandpackning och spricklagning (fracturing).

Caßrz inaätts för att öka densiteten av i brunnen vid vissa behandlingssteg under högt tryck. Shell F-S och metylendianilin är epoxiplasthärdare. Oxidativa brytare oxi- derar tillsatsmedlet i stället för cellulosagelet och fördröjer eller förhindrar sålunda gelets brytning.

Exengel Q Medan persulfatbrytarna och den organiska peroxidbrytaren gelet när det använda 3: räv* 3 1a1osoa-7 l il se a var ineffektiva 'när det gällde att bryta gelerna under vissa ol- ständigheter ovan, har det visat sig att dessa lösningar kan bry- tas på ett förutsägbart sätt med användning av kombinationer av f v-*ff ”I” f 5.12 .mlfišwïåïï Å-.ffffs :°Ü<'“ den organiska hydroperoxiden, en övergángsnetall och ett alinkon- plex. g Anvågd brytare och koncentration Tillsatsmedel Bryttid x10 g 1 ml_på 100 ml ggl TBH 1 000 CaBr2 Ingen brytning TBH 1 000 inget 4 h man 1 oóo inget Tensid.II 400 2 h TBH 1 000 Tensid II 400 inget 1 h CuCl2 1,7 nessa test gpnømfaraes vid 6o°c. Galet inneha11 41 viuzaelar navaaalc, zo vikcdelar Nn4c1 och 9,6 vikcdelar unc på 1 ooo aeiar ledningsvatten. Gelbrytarnas och tillsatsmedlens koncentration an- ges i tabellen och har räknats på 100 ml portioner (ca 100 g) av gelet. ' Man finner sålunda en synergistisk effekt i kombinationen av dessa tre komponenter för att bryta HEC-gelerna. Vidare visas att denna kombination bryter geler effektivt tillsammans med vissa av de tidigare visade tillsatsmedlen so inte kunde brytas på ett förutsägbart sätt med användning av de oorganiska peroxidbrytarna.

Tillsatsmedel Brxttid Caßrz (20 viktprocent i gelet) 80 min Inget 90 min Tensid XII (1 viktprocent i gelet) 90 min Shell F-S (1 viktprocent i gelet) 90 min Testen genomfördes återigen vid 60°C med användning av ett gel liknande det som beskrivits i exemplet ovan. I detta fall sattes emellertid brytaren direkt till 1 liter gel som framställts i proportionerna (viktdelar): vatten 1 000; havssalt 41; NH¿Cl 20; HEC 9,6; TBH 3,3; tensid II 0,4; CuCl2 0,57.

Ett problem uppstår vid anvlndning av epoxiplaster på olje- fält. I vissa fall år samnansättningarnas brukstid inte tillräck- ligt lång, och detta av följande skål. Även om plastkompositionen 7 81 0508-7' befunnits lämplig och laboratorietest gett konsolideringar med tillräcklig hållfasthet och permeabilitet, har det visat sig att de mekaniska problemen i samband med pumpningen och utläggning- en av plastmaterialet, medan det ännu befinner sig i lågvisköat vätsketillstånd, erfordrar längre tid än vad som motsvarar plas- tens brukstid vid sådana höga temperaturer. I industrin utförs exempelvis vissa konsolideringsarbeten med en hastighet av I/4 barrel per minut (ca 40 l/min) med användning av ett 4' standard- rör. Det skulle sålunda behövas 200 minuter för att pumpa plasten till 1500 m djup med sådana hastigheter. Rörstorleken och pump- hasfigheterna kan varieras från dessa extrema fall. Emellertid in- ses att problemet med att behandla 3 000 m djupa formationer, dar temperaturen i talets botten namn:- eig 1o5°c, latt kan be- tyda längre än praktiska brukstider.

Detta problem skulle kunna uppstå antingen vid konsolidering av formationssand på platsen, vid placering av en plastplugg eller vattenavstångning, eller vid placering av plastbelagd sand för bildning av sandfilter (sand screen) nära brunnens perfora- tions- eller produktionsområde. Problemet gäller plastsammansätt- ningen själv och inte placeringsvätskan, vare sig olja eller vat- ten, och inte tekniken eller användningssyftet.

En tillhörande del av detta problem ligger i uppskattningen av den slutliga behandlingstemperaturen (inte nödvändigtvis tem- peraturen i botten av formationens hål). Det är problemet att välja en alltför hög temperatur och formulera plasten för den längs- ta möjliga brukstiden vid denna temperatur när den aktuella tem- peraturen är mycket lägre än den antagna temperaturen. I detta fall skulle plastens slutliga härdningstid bli väsentligt förlängd, eftersom denna också âr en funktion av omgivningstemperaturen, eventuellt i sådan utsträckning att brunnen oavsiktligt kan bli producerande eller annan strömming initieras innan plasten härdat, vilket givetvis leder till att arbetet misslyckats.

Det föreligger alltså ett behov av plastformuleringar med det bredaste grlnsområdet för användningstemperaturer, fastän fort- farande med tillräcklig brukstid i de övre områdena av sådana gränser och tillräcklig härdning i de llgre områdena. Dessa grän- ser bestäms av typen av behandling och betingelserna och kan in- te nödvändigtvis definieras skarpt. , n@aâfiM%fiwi@æ%namn%a&nnn 7s1osos-7* “*¶i Sn syra såsen åttiksyra koner att retardera hlrdningen av aninhärdade epoxiplaster. Det ir sålunda möjligt att utstrlcka brukstiden för sådana plaster vid förhöjda temperaturer, fastin en sådan åtgärd inte kan tillgripas för att utstricka brukstiden och härdningstiden vid lägre temperaturer. Användningen av en ester av en syra avhjälper denna brist vid de lägre temperaturer- na. Syrakoncentrationen regleras genes val av en ester sed tempe- raturberoende hydrolyshastighet. Vid högre temperaturer, där es- terns hydrolyshastigheter är större, bildas syran i tillräcklig mängd för att retardera epoxiplastens tjockningstid och sålunda utsträcka dess brukstid. Vid lägre tenperaturer är esterns hydro- lyshastighet sådan att aminen till största delen reagerat sed epoxiplasten innan mycket fri ättiksyra frigjorts.

Testning av plastens gplninggtid Plastsamansättning zenp. Gelningstid viktdelar _¿L__ min Épon 828 112,5 - - MDA 31 - - Silane A-1120 1,5 27 )600 38 >360 60 120 65 90 71 (45 82 (20 Tabell 1 Gel och koncentrationer gll. 2% KCI Geltzp Observationer Substituerat guargummi 9,6 Propyladdukt Resultat liknande av guargummi HEC-geler men något lägre tryckhållfasthet i de färdiga konsoli- deringarna RBC _ 9,6 HHC, etylen- Standard för alla oxidsubstituerad rapporterade test Tabell 2 7810508-7 Effekt ¿v olika beståndsdelar i egoxiplant- koggosition på oxidatixa brytare av HEC- ler vid 1 C Test Komponent satt till Gelbrytare nr HEC 19,1 M) Observationer 1 Ingen TBH Tämligen komplett brytning på 20 h 2 Epon 828 + TBH Ingen brytning på 44 h 10% kcoAe 3 Et0Ac TBH Brytning på 20 h 4 Shell P-2 Hardener TBH Separerades i ett brutet och obrutet gel på 20 h S Tensid II TBH Brytning på 6 h 6 silene A-xizo run ßeyeeing på zo n 7 Tensíd III TBH Brytning på 20 h 8 Anchor LOS TBH Ingen brytning på 44 h Hardener . 9 Shell Catalyst Z TBH Ingen brytning på 44 h 10 Versamid 140 TBH Ingen brytning på 44 h 11 Tensid I TBH Ingen brytning på 44 h 12 Ingen SP Brytning på 20 min 13 Epon 828 (ingen Bt0Ac) SP Brytning på 20 min 14 Shell Hardener F-2 SP Partiell brytning på 3 h 15 Tensid II_ SP Dålig brytning på 20 h Testen genomfördes med användning av 100 ml standardgel av HEC (9,6 g/1), antingen S ml av en utspädd TBH-lösning (0,1 M) eller 1 g natriumpersulfat (SP) och S ml av det för testningen insatta epoxitillsatsmedlet eller tensiden. Provröret nedsattes därefter 1 ett 41°c bed. 7810508-7 Samverkan mellan tensider och HSC-gglbrygare Brzgare * Temg. °C Tgnsid I SP, AP II SP, AP IV SP, AP II Bnzym IV Enzym VI Enzym XI Enzym II TBH XI TBH IV TBH 71 71 11: 49 49 49 49 71 71 71 36 Tabell 3 Observgtioner Ingen brytning med användning av g rekommenderad mängd 3 Ingen brytning med användning av rekommenderade mängder Ingen brytning med användning av rekommenderade mängder Brytning på24l1med användning av rekommenderad mängd Brytning på 24 h med användning av rekommenderade mängder Brytning på 24 h med användning av rekommenderade mängder Ingen brytning på 24 h med an- vändning av rekommenderade mängder I Brytning på 20 minuter Brytning på 20 minuter HEC-gelet framställdes genom att 20 g KCI och därefter 9,6 g HBC sattes till 1 liter ledningsvatten i en Waring-blandare. Efter gelnandet delades provet i 100 ml portioner i burkar, och till varje burk sattes 1 ml av den för undersökningen insatta tensiden.

Till varje 100 ml portion sattes slutligen den rekommenderade mäng- den gelbrytare och burkarna tillslöts och placerades i det rätt tempererade vattenbadet för observation. Rekommenderade mängder per 100 ml är: 3,5 mg enzym vid 49°C; 18 mg SP vid 7l°C och 18 mg AP vid 71°C. Dessa tillsattes genom upplösning av 1 g brytare i 100 ml ledningsvatten, varefter den nödvändiga mängden sattes till lösningen. 37 . 1a1osoa-1 S Tabell 1 : efter tillsättning av CuC12 och tensid Test Tillsatanedel utom TBH Testtid viskositet nr cP råa: vid 6o°c 1 CuC12 närvarande; ingen tensid II Start 138 1 1 124 1 1,5 94 1 V2 78 1 3 S6 1 4 20 2 CuCl2 och tensid II Start 138 2 0,5 95 2 1 35 2 2 31 Test vid °C 3 CuC12 närvarande; ingen tensid II Start 144 3 ' 1 113 3 3 99 I denna punkt sattes 0,5 ¶ tensid II till nr 3 3 ” 3,5 36 3 4 14 3 4,5 14 a - gel: 20 g KCI, 9,6 g HEC, 1 liter ledningsvatten TBH: 0,001 M alla test cuc12= 1,zs.1o'3 g/1, a11a test .zmh vol Icdflicnuaflu nxuo> anal own: un .uønol nahun vad søliøx coflmuøflxnflnaøl :oo coflfincov »n cofiaccanlox anno: lot cøwuq aus annu» uno» annan vä gm 1 °m.~ <<.« °« flfi 1 °m.« ~<.~ mad annan 1 °m.« <<.« ß na om 1 m«.« <<.« du ~« 1 m~.~ <<.« mflfl vuqvm 1 m«.«, <<.« @ <« _ øn 1 °°.m 1 mm ad 1 =ø.w 1 . mflfl annan 1 °°.m 1 m mm en w.° m«.« 1 .ma «~ m.o m«.« 1 mad . au-am m.° m«.~ 1 < flß Qfl 1 m«.~ _ 1 ”aa «ñ 1 m~.~ 1 m2 annan 1 2; 1 n se Q» w.ø 1 1 50 flfl m.° 1 1 mufl vanan m.° 1 1 « 2. 3 1 1 1 øofl ad 1 1 w “Nä »nanm 1 1 1 ~ cml\h OOw| 2 vG0u0unIäfio> cfl.0ov«unfløl <|ofl.uo0«uanøl se »ø»«-ø1n«>1==~@ uo@< u«> vfla u«a=ø« <1 näven :na ».«~ . uøøv vw» flflncou zoo :na .nfiuom voi aofllouz H\I 0.0 vi Ucficahun nflønlh -»§f^ 39? 7010500-7 Tabell 6 Gelbrytarkoncentration för golat vatten vid olika tenperaturer Tonperatur- Brytare el. Brytarkoncentratiøn Bryttid område brytar- g/1000 5 nl/1000 g tinznia. nystan H20 H20 38-50°§8 nnzyn 0,067 2 0 a :0 5) 43 1:30 c) S0 0:50 S0-6S°C Bnzyn kx) 0,033 cuc1¿.zu20 - 0,055 TBH 3 30 1) 50 - ' 1:15 b; ä: c :10 4) 65 1:00 65-70°c cuc12.za20*) 0,055 ) 70 TBH 1,67 1 30 a : 70-77°c cuc12.2a20*) 0,028 rßu I ~ 1,67 :å m: : 77° - uppåt cuc12.2a20*) _ 0,028 run 5 0,84 a) 77 5 1:00 V . - m, \ .:. ,.,w Lv, ä _ ~ _. < §_;.,...._... ~ ~ ..._...........5« ' '..' x) För laboratorietesten sattes CuC1¿.2H20 till galet non en 0,1 M lösning (17 g/1). Galet innehöll 1 samtliga test 0,5 1 tenaid II.

I 1s1osos-1 401 raueil 0lika testade epoxiplastsystem Plast- och hårdarsystem Tryckhåll- fasthet MPa Shell Epon 828, Yersamid- 3,93 140, renßia 1, 50°c, -en enzymbrytare nen sr-brytare via 7o°c Med TBH-brytare vid 70°C Ingen styrka Shell Epon 828, Shell F-S, Mjuk Tensid I, S0°C, med enzym Ingen styrka Shell Epon 828, Shell P-2 7,72 Tensid II, S0°C, med enzym Shell Epon 828, Shell F-2, Tensid II, 70°C, med TBH-brytare :szn :Pzzøïfw-.Piïflftill me c e - katalysator (30 viktdelar) rensia 11, 7o°c, med ran- brytare Shell Epon 820, Shell F-2 5,47 katalysator, Tensid II, ' 7o°c, -ed run-brytare 10,80 Shell Epon 815, Shell F-2 9,10 katalysator, Tensid II, 7o°c, -aa man-brytare Epon 828, spådd till 40¶ 6,58 med ETOAc, MDA-katalysator, 70°C, med TBH-brytare Epon 828 spådd med Cyclo- sol 60, Versasid 140 spldd med Cyclosol 60, 70°C, TBH-brytare Epon 828, TBH, Tensid III) 17,23 vid 6S°C; (30 viktdelar) r-z; 0,005 M run Epon 828, TBH, Tensid II via 65°c; (30 v1uza@1.f* ) pa; 0,005 M 'run Ingen styrka Ingen styrka Anm.

Detta var en lyckad sammanslttning Ingen gelbrytning Ingen gelbrytning Gelet tycktes brytas, katalysatorn lr tydli- gen avsedd för högre temperatur Denna temperatur lr ungefär den övre grin- sen för enzymet 20-40 mesh sand använ- des för testet 40-60 mesh sand skulle troligtvis ha varit stör- re men var otillglnglig Plasten innehöll ett sonofunktionellt utspäd- ningssedel som slnker slutproduktens molekyl- vikt Plasten innehöll som ut- spldingsmedel en alifs- tisk diglycidyleter som ökar reaktiviteten men tycks minska slutproduk- tens vlrmestabilitet Emulsion Iildades; plas- ten syntes inte ha be- lagt sanden fullständigt V Gelet bröts och plasten stelnade på 45 Ida.

Ingen brytning av gelet, och det to: bara l h 45 min innan plasten tjock- nade 41l l 7s1osoa-7 Tabell 7 (forts.) Plast- øcb hardarsystes Tryckháll- Ann. ' fasthet MPa Bpon 823; DMP-30 (2 de- ' Ingen gelbrutning. Upp- lar); TBH 0¿001 M; FeC13 lästa ämnen varken tjock- 0.002 M, 65 C nade eller hårdnade apan 828; nur-go (lo ae- 3,45 1,5 n bfuusuia via o5°c. larx); TGH 0,001 M; vid Gelet syntes brytas på 6S°C ' ungefär sanna tid. Hårda- de inte mycket på 24 h.

Gel: zo'g xc1; 9,6 g nsc 1 1 11t=r 1=an1ng;v;:z=n.

Tensid: 0,31 tensid II i gelet Gelbrytare:~0,2 nl TBH/200 ll gel Temperatur: 6$°C Sand: 100 g/100 nl gel, 40-60 nesh Ottsva-sand Plast: 10 nl/100 g sand Cyclosolz ett aronatiskt lösningsmedel x) Delar: viktdelsr på 100 viktdelar plast l Tabell 8 ' 1 s1osoa~7 I Tryekhållfaathet för 40-60 neah Ottawa-sand son kon- soliderata ned olika Epon 828-blandningar efter 24 h nafanin; vid 1o°c 1 nzc-;e1*) Blrdare och plant Tenaid su=11 r-2 (zo a°1.r)*“) 1 Inget ntapldinganedel Ciba 9130 (20 delar) 9 $ BTOAc Shell F~2 (20 dcllr) 10 f ÉTOÅO II II Shell katalysator-U II 10 1 stone II II II Anchor LO 10 I ETOAc Anchor LOS-LO 1ø 1 kroae Shell'katalysator Z 10 f ÉTOÅO Shell katalysator Z III l0 $ ETOAe HDÅ II 10 f ÉTOÅC MDÅ 2 II 10 $ ETOAc Shell F-2 A II Inget utspâdningsnedel Shell F-2 XII Inget utspådíngsnedel Shell F-2 - I Inget utspâdningsnedel Shell katalysator Z III 10 $ ETOAc Shell katalysator Z II 10 X BTOAe ^ Shell F-2 10 X ETOAc Shell F~2 ' VII 10 1 ETOAc U Tryekhallfaathet in 3,32 0,34 7,79 Mjukt gel son inte bröts 0,48 Ingen gelbrytning 0,48 Ingen gelbrytníng 4,92 4,29 4,55 3,82 10,82 1,38 3,26 4,29 4,92 7,79 Ingen styrka. Gelet bröts och en ennl- aion npptrldde " d_ 0 ïï ¿7a1osoa-7 43 1) 9.6 g/1 HSC-gel ned ZS KC1; tert.-bntylhydreperw oxid tillaaanana ned brytaren (0,1 viktprecent) xx) viktdelar på 100 viktdelar plaat l - För detta test aattea plaaten till vattnet inne- hållande 2$ KCl 2253 gelningen 2 - För detta test sattes plasten till det atelnade vattnet innehållande 21 KCI gggg sanden _-' 7810508-7 1 4 Åf Tabell 2 Retardatorsaalanslttningar testade för F-hlrdare Test Retardator Test- Kensistenssitare hr tsap. pusptid C hzsin 1 Antik-yra + 65°c 2:00 30 viktproeent F-S 2 Äeciksyra + 65°c 0:55 6 viktprocent F-S 3 Ätcikßyfa + 65°c 1:10 6 X etylacetat 30 viktprecent F-S 4 . nun-naraafe (501 ) + 6s°c 2:00 etylacetat Bpon 815 5 Liknande nr 4 ovan, 65°c 1:35 inget BTOAc 6 Epan 815 , 82°C Avslutat på MDA 1:00 Ingen retardata * tan-brytare 7 apan 815 8z°c Avanza: pa MDA 1:30 15 1 ETOAc eftersom ETOAc Satt till slannet kokade bort Plastblandningen innehöll på vikten räknat 90 delar Bpen 828, 10 delar etylacetat, 40 delar Shell F-S hårdare, 1,5 delar silan A-1120 och 1,5 delar tensid II. Os retardator användes, inblandades den sist, räknat pa härdarens vikt.

Den för testen med aetylendianin son hårdare använda plast- blandíngen innehöll 100 delar Epon 815, 16 delar setylendianin, i viktdel tensid II och 1 viktdel silan A-1120. OI retardater användes, tillsattes denna sist. Epen användes ensaat istlllet för utspâtt Epon 828 för att visa retarderingsverkan av det i Epon 828 närvarande etylacetatet. " 7810508-7 Tabell 10 Tryckhállfaathet för konaolideringar beh gelbryt- tider vid teat genonförda vid 38°C ned användning av aetylendianin son hårdare och enzyn aan gelbrytare I Tryckhållfaathet ßfïttid Enzylkoneíw Geleta pH h:nin MPa ' g/300 nl gel 1:00 19,09 0,01 3,5 >4 h Ej utförd 0,01 6,2 2:00 Ej utförd 0,02 6,2“ * (foafatbuffert) 1:40 sj utföra 0,03 6,2 (fcsfatbuffert) 1:00 23,98 0,04 6,2 0:30 19,98 0,08 6,2 Test vid §3°C >2 h sj utförd' 1,0 9,0 (uppskattning) 1:20 sj ucfaïd' 2,0 9,0 1:20 11,09. 3,0 9,0 1:00 12,92 4,0 9,0 (uppskattning) > 1 n 18,95 1,0 7,0 1:30 27,08 2,0 7,0 1:20 Ej utförd 3,0 7,0 2:00 Ej utförd 0,2 6,2 1:00 9,85 0,4 6,2 0:30 Ej utförd 0,6 6,2 a - Plastblandning F-5, se p.22 Enzyaet användes ann l¶ lösning. Det i tabellen angivna talet är antalet al av lösningen aan sattes till 300 al gel.

Plaatblandningarna i alla testen uten de ned Ua' förnlrk- ta var plaatblandningen D, se p.22. Gelblandingen var den ned 'B' betecknade, p.22. Hlrdtiden var 24 h vid teattenpera- turen. Gelernaa pH inatllldea ned HCI, Na0H eller NaH2P0¿. .cønnønnv w cc 8009 < U 4>u naøunm .a ucflcvcøflnvnsflm .vann zco@«:ucs«nvøafln nu«a>a oolov .U aflfl HI Oøn då ävihnflfl >d U M:«CI9A|NflO§U 2 fiqø . Gflßhflå I du I 0 :«:na~:o»vn> ufi co >n nu «a.a n ucflcøcaflnfioo 1 n ~BOfl0I&8G00COJIhIfl N I I . m.© m.A .H % Q HQN Ham fiafi mad ßflwß OO” M s... .w mä ._ .U ~ .H O Nß ab ”O u Q ud» n ~ mß.o on.e W. ø .m o .ääaanv få. 3 3 ä” @A% .H asäfinufl 4. .

W m m-% W^E>n:m +% w nN.ß ... n « 3 ï un? ¿;¶l w ~ n we.o« _ øn.% _ _ n N a%.Qfl o«.~ Mä :Q ann ni a. _mmæ.M oo.u .Wu ann-anamma: nözuøwmßwm Hou d.. .än ä... +~ %% :mh .ucuz vøzvnøufiwwïxuæah Ufiv0h%%I~1 nuouou nl V vol :na zoo nunnan; som cfiaøfiøcofiævos >ø wcficøc ounaaanuaflusu w>c1 fløi uømm vw» dflhøu 'IÛÜÛÜ ÛIÖÜ Ü w» naoflwvuhunfiou :oo anmcwuoøfifianco u x nu uosaøauflnasxuæuu An finønnh Tryekhållfaathetena ökning ned tiden för 47 Tabell 12 7810508-7 konaolideringar vid olika teaperaturer Hlrdninsß- Plaltuunn- rryekhulfaachet i nya efter :inu- ee-p. °c .amning 8 n 16 n 24 n 38 A Mjuk 10,7 17,2 49 C 12,3 15,4 17,6 49 C 21,8 29,2 33,8 60 C 36,9 28,3 41,5 60 A 18,8 15,4 19,7 ss s” 3.0 6.8 11.8 71 A* 21, 3' zu, o zz, 5 71 5 3,3 5,7 7,5 93 s° 12,6 12,9 16,0 a) Denna blandning gav en brukatid av något :indre in 1h4S-in b) Denna blandning rekøanenderaa bara vid teaperaturer över 70°C c) Denna blandning kan användas för borrhålaatabiliaering upp till 99°C on aan antar att brunnen: preparering och utllgg- ningatekniken håller alaaet vid eller under 60°C intill dess att utläggning akett. 1: l7810508-7 m Tabell 11 Sandkonaolideringsdata vid användning av varierande koncentrationer av plastbelagd sand i gelat vatten Sand/gel Plast/sand Tryckhallfasthet av konsolidering ned I/1 -1/kg 20-40 nesh sand MPa 300 63 12,5 600 63 21,0 1200 '63 30,0 1500 _ 63 41,5 De ovanstående konsolideringarna framställdes vid 60°C ned användning av plastblanding C. Konsolideringstiden var 48 h vid 60°c. nå11faßchecen tescaaeß efter 24 n.

Proceduren har potentiell användbarhet vid spricklagning (fracturing), särskilt i okonsoliderade fornationer. Dessa spricklagningar konner normalt att medföra lägre sandkoncen- trationer i det gelnade vattnet än de son nornalt hör sanan ned bindning av sand. De lägre sandkoncentrationerna extrahe- rade epoxiplast (sådan den var dispergerad i den gelnade vat- tenbäraren i nycket låga koncentrationer) från det gelnade vattnet. Den i gelet diapergerade plastningden är beroende av den använda sandkoncentrationen. I gelet används ett plast- sand-förhållande av 63 nl/kg. Tillricklig konsolideringsstyrka skulle kunna uppnås ned lägre sandkoncentrationer. Större tryckhållfasthet skulle kunna uppnås ned lägre sandkoncentra- tioner on plast-sand-förhållandet ökas från 63 till 84 nl/kg. -~ Å 0 ' ., v 1s1os0s-1 Tabell 11 Tryckhållfasthet och peraeabilitet för opackad epoxiplastbelagdb) sand efter 24 h hlrdning vid 60°c Ottawa-sand Tryckhållfasthet Perneabilitet neshd) MPa. Darcy-) 40-60 27, z 180' 20-40 16, 4 180° g 10-20 19,9 180° a) Vården på tryckhållfasthet och perneabilitet lr nedelvården från tre test. b) Gelet var ett ned 21 Ifl¿Cl försatt havsvatten sol gelats ned 9,6 g/1 HSC. Gelbrytarna var de 60°C blandningar son behövdes för enzynet, CnCl2 och TBH. Plastblandningen var atandardblandningen utan tillsats av accelerator eller retardator. c) Begränsningar hos apparaturen förhindrade mätningar över 180 Darcy. d) 1800 g sand per liter gel.

Claims (2)

7810508-7 Patentkrav

1. Komposition för formning av en porös permeabel konsoli- derad sandmassa av kvartskorn, k ä n n e t e c k n a d av en blandning av en polyepoxid och en härdare för denna, och ett vattenhaltigt gel, som gelats med en neutral polysacka- rid till en viskositet av minst 30 cP, innehållande en blandning av tensider bestående av minst en katjonisk ten- sid med begränsad vattenlöslighet och minst en med vatten blandbar, icke katjonisk tensid, vilken komposition möjlig- gör beläggning av kvartskornen med polyepoxid i närvaro av det polysackaridhaltiga gelet.

2. Användning av kompositionen enligt krav 1 för formning av en porös permeabel kanal i en jordformation.