SE469695B - Tillsatser mot vaetskefoerlust, cementuppslamning innehaallande tillsatser, foerfarande foer framstaellning av cementet samt foerfarande foer cementering av olje- och gasborrhaal - Google Patents

Description

469 695 10 15 20 25 30 35 2 I syfte att minska vätskeförlusten från den vatten- haltiga cementuppslamningen har olika material tidigare använts. Olyckligtvis har dessa material ofta skadliga effekter på själva cementen.

I t ex US 4 015 99l beskrivs användning av en sam- polymer av akrylamid och 2-akrylamido-2-metylpropan- sulfonsyra såsom en tillsats mot vätskeförlust för cement- uppslamningar. Fastän denna sampolymer reducerar vätske- förlusten från cementuppslamningar har den också den oönskade effekten att reducera cementens tryckhållfast- het och minska hastigheten vid vilken cementen bildar ett fastämne.

Ett ytterligare problem med för närvarande till- gängliga tillsatser mot vätskeförlust är deras ineffekti- vitet vid en temperatur inom området 149-232°C (300-450°F).

T ex är den i US 4 015 991 beskrivna sampolymeren inef- fektiv vid en temperatur överstigande l2l°C (250°F).

Sålunda vore det ett värdefullt bidrag till tek- niken att utveckla tillsatser som reducerar vattenför- lusten från cementuppslamningar utan skadliga effekter på cementens tryckhållfasthet eller stelningshastighet.

Det vore även ett värdefullt bidrag till tekniken att utveckla tillsatser som reducerar vattenförlusten från cementuppslamningar vid förhöjda temperaturer.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma tillsatser som reducerar vattenförlusten från cementuppslamningar utan att reducera cementens tryckhållfasthet eller fördröja hastigheten vid vilken cement stelnar. Ett annat ändamål med föreliggande upp- finning är att åstadkomma tillsatser som förhindrar vattenförlust från cementuppslamningar vid förhöjda M temperaturer. Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för reduk- 4- tion av vattenförlusten från cementuppslamningar utan att reducera cementens tryckhållfasthet eller fördröja cementens stelningshastighet. Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett för- 10 15 20 25 30 35 469 695 3 farande för reduktion av vattenförlusten från cement- uppslamningar vid förhöjda temperaturer. Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma cementkompositioner med förbättrade vattenförlustegen- skaper vid förhöjda temperaturer. Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett för- bättrat förfarande för cementering av olje- och gasborr- hål.

Enligt föreliggande uppfinning har det upptäckts att en tillsats som inbegriper (A) en tetrapolymer, (B) en elektrolyt, (C) en bas, (D) åtminstone ett ytak- tivt ämne och (E) vatten, reducerar vattenförlusten från cementuppslamningar utan att reducera cementens tryck- hållfasthet eller fördröja cementens stelningshastighet.

Det har också upptäckts att denna tillsats reglerar vattenförlusten från cementuppslamningar vid förhöjda temperaturer.

Det i föreliggande beskrivning använda uttrycket tetrapolymer hänför sig till en vattenlöslig polymer som är sammansatt av a) från 1 till 60 vikt% N-vinyl- -2-pyrrolidon, b) från l till 60 vikt% av åtminstone en monomer som är vald från den grupp som består av akrylamid eller metakrylamid, c) från 10 till 90 vikt% av åtminstone en monomer som är vald från den grupp som består av 2-akrylamido-2-metylpropansulfonsyra eller natrium-2-akrylamido-2-metylpropansulfonat och d) från l till 60 vikt% av åtminstone en monomer som är vald från den grupp som består av akrylsyra eller natrium- akrylat.

Tetrapolymererna enligt föreliggande uppfinning, såväl som deras framställningsförfaranden, är kända för fackmannen på området. Framställningen kan ske genom polymerisation enligt någon av de välkända teknikerna med fria radikaler i omgivande lösning, suspension eller emulsion. Se t ex US 3 547 899 eller den europeiska patentansökan nr O ll5 836. Dessutom kan andra polymeri- sationsmetoder som ligger nära till hands för fackmannen 4659 6É95 10 l5 20 25 30 35 4 på området användas, och föreliggande uppfinning är inte begränsad till något särskilt förfarande för fram- ställning av de här beskrivna tetrapolymererna.

Molekylvikten för tetrapolymererna enligt förelig- gande uppfinning kan varieras inom ett avsevärt område.

Molekylvikten kan vara så låg som 30 000 eller så hög som l 000 000 eller mera, naturligtvis förutsatt att egenskaperna hos den vattenhaltiga, hydrauliska cement- uppslamningen till vilken tetrapolymeren tillsätts där- igenom inte skadligt påverkas.

Den för närvarande föredragna tetrapolymeren inne- håller från 30 till 40 vikt% N-vinyl-2-pyrrolidon, från 5 till 15 vikt% akrylamid, från 50 till 60 vikt% natrium- -2-akrylamido-2-metylpropansulfonat och från l till 10 vikt% akrylsyra.

Lämpliga elektrolyter (B) för användning vid före- liggande uppfinning kan väljas från den grupp som består av natrium-, kalium-, litium-, eller ammoniumsalter av klor, brom, jod, nitrat eller fluor. Den förnärvarande föredragna elektrolyten är kaliumklorid.

Lämpliga baser (c) för användning vid föreliggande uppfinning inkluderar de som är valda från den grupp som består av kaliumhydroxid, natriumhydroxid eller ammoniumhydroxid. Den för närvarande föredragna basen är kaliumhydroxid.

Lämpliga (D) ytaktiva ämnen för användning vid föreliggande uppfinning kan väljas från den grupp som består av: 1) karboxylater med formeln Rcoo' M+ där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 9-21 kolatomer och M är vald från den grupp som består av natrium, kalium eller litium, 2) polyalkoxikarboxylater, som representeras av formeln O R-[ocH2cH2]ncH2c-o' M+ där R är vald från den grupp som består av alkyl- och 10 15 20 25 30 35 469 695 5 alkylarylgrupper innehållande 10-2l kolatomer, M är vald från den grupp som består av natrium, litium eller kalium, och n är ett heltal av 5-2l, 3) sulfonater med formeln Rso3' M+ där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper med 10-20 kolatomer och M är vald från den grupp som består av natrium, kalium eller litium, 4) alkylbensensulfonater, som representeras av formeln Rc6H4so3' M+ där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 10-20 kolatomer och M är vald från den grupp som består av natrium, litium eller kalium, 5) lignosulfonater, 6) naftalensulfonater med formeln RC10H6SO3- M+ där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 3-10 kolatomer, och M är vald från den grupp som består av natrium, litium, kalcium eller kalium, 7) naftalensulfonater som har kondenserats med formaldehyd, 8) alfa-olefinsulfonater med formeln Rc=cHso3' M+ där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 10-20 kolatomer och M är vald från den grupp som består av kalium, natrium eller litium, 9) poly(etenglykol)monometyletrar med formeln HO'(CH2CH2O)XCH3 där x kan variera från ca 20 till ca 225 000, 10) polyetenglykoler med formeln Ho(CH2cH2o)XH där X kan variera från ca 20 till 225 000, ll) alkoholetoxilater med formeln R[ocH2cH2]noH där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 6-20 kolatomer och n är ett heltal av 2-100, 469 695 10 15 20 25 30 35 6 12) alkylfenyletoxilater med formeln Rc6H4(oc2H4)noH där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 8-15 kolatomer och n är ett heltal av 2-70, och 13) petroleumsulfonater.

Alla dessa ytaktiva ämnen, såväl som deras framställ- ningsförfaranden, är välkända för fackmannen på området.

De är tillgängliga från åtskilliga kommersiella för- säljare.

För närvarande är det föredraget att tillsatsen mot vattenförlust för cementuppslamningen innehåller två ytaktiva ämnen.

Ett av de föredragna ytaktiva ämnena är poly(eten- glykol)monometyleter. Det ytaktiva ämnet har en mole- kylvikt som sträcker sig från ca 200 till ca 8000, före- trädesvis från 200 till 1000. För närvarande är Dow Froth l0l2® med en molekylvikt av cirka 385 mest före- dragen.

Det andra föredragna ytaktiva ämnet är ett naftalen- sulfonatformaldehydkondensat. Sådana föreningar är också kända såsom sulfonerade kondensationsprodukter av for- maldehyd och naftalen eller metallsalter av kondensa- tionsprodukter av naftalensulfonsyra och formaldehyd.

Kondenserade naftalensulfonatformaldehydkondensat som är lämpliga för användning vid föreliggande uppfinning säljs av ett antal företag under olika märkesnamn, och framställningen av några av dessa beskrivs t ex i US 3 537 869 eller US 4 814 887. Exempel på kommersiellt tillgängliga naftalensulfonatformaldehydkondensat är Lomar D®, CFR-2®, Tamol®, SM®, TiC® och Doxad®. För fl närvarande är Lomar D® det föredragna naftalensulfonat- formaldehydkondensatet. =~ För närvarande är det också föredraget att till- satsen mot vattenförlust innehåller (F) ett konserve- ringsmedel. Konserveringsmedlets natur är inte kritisk för utövandet av föreliggande uppfinning, och vilket 10 15 20 25 30 35 469 695 7 kommersiellt tillgängligt konserveringsmedel som helst är lämpligt för användning vid föreliggande uppfinning.

För närvarande är det föredragna konserveringsmedlet en paraformaldehyd.

Beståndsdelarna hos tillsatsen mot vattenförlust närvarar i följande mängder: Allmänt område Föredraget område vikt% vikt% A tetrapolymer 0,1 - 70 1,5 - 10 B elektrolyt 0,1 - 37,2 2 - 10 C bas 0,1 - 3 0,2 - 2 D ytaktivt ämne 0,1 - 40 5 - l5 E vatten 29 - 95 70 - 80 F konserveringsmedel 0,001 - 5 0,008 - 0,05 (eventuellt) Den flytande tillsatsen enligt föreliggande uppfin- ning är lämplig för användning tillsammans med vilken hydraulisk cement som helst. Uttrycket hydraulisk cement avses innefatta vilken organisk cement som helst som hårdnar eller binds i vatten. Hydraulisk cement inkluderar t ex portland-, aluminat- och pozzolancement, och liknan- de. Uttrycket hydraulisk cement är också avsett att inkludera cement med mindre mängder utdrygningsmedel, såsom bentonit och gilsonit, och är dessutom avsett att inkludera cement som används antingen utan någon avsevärd mängd sand eller ballastmaterial, eller sådan cement som är blandad med ett granulärt fyllmedel, såsom sand, finfördelad kalksten och liknande. t ex vilken cement som helst från klass A-J, angiven i API spec 10, sektion 2, första upplagan, januari 1982, lämplig för detta syfte. Hållfasthetsförbättrare, Sålunda är som är såsom kiseldioxidpulver, kan också användas.

Den torra komponenten i den hydrauliska cementen, dvs tillsatsen mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning, blandas med vatten för bildning av en pump- bar, bindningsbar cementuppsamling. Cementen binds för 469 695 10 15 20 25 30 35 8 bildning av ett monolitiskt fastämne. Det för bildning av cementuppslamningen använda vattnet kan vara vilket naturligt förekommande vatten som helst som är lämpligt för framställning av cementuppslamningar. Havsvatten kan användas och är sålunda lämpligt vid användning till havs. förlust enligt föreliggande uppfinning är att den är En särskild fördel med tillsatsen mot vätske- effektiv vad beträffar reduktion av vätskeförlust från cementuppslamningar även när saltvatten används för åstadkommande av uppslamningen. Detta är ännu en viktig fördel med uppfinningen jämfört med andra inom tekniken kända cementtillsatser.

Mängden använt vatten för åstadkommande av den hydrauliska cementuppslamningen är inte kritisk, och i allmänhet är mängden nödvändigt vatten för åstadkommande av en bindningsbar cementkomposition med de erforderliga egenskaperna en mängd av ca 25 till ca 150 vikt%, baserat på vikten av den torra, hydrauliska cementen. Såsom diskuterats tidigare bör mängden använt vatten endast vara sådan att den är tillräcklig för att framställa en pumpbar uppslamning. Användning av tillsatsen mot vattenförlust enligt föreliggande uppfinning gör det onödigt att tillsätta vatten i överskott för att före- bygga avsevärda vattenförluster.

I allmänhet är den använda mängden tillsats mot vätskeförlust från 0,8 (0,2) till 9,5 liter (2,5 gal) tillsats per 43 kg (94 lbs) cement som används vid fram- ställning av cementuppslamningen.

Tillsatsen mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning är lämplig för användning i cementuppslamningar som utsätts för temperaturer från 27 (80) till 232°C (450°F).

Vid förfarandet för cementering av ett borrhål med föreliggande tillsats blandas ett hydrauliskt cement, vatten och tillsatsen mot vätskeförlust enligt förelig- gande uppfinning för framställning av en pumpbar uppslam- ning. Den på så sätt framställda cementuppslamningen pumpas 10 15 20 25 30 35 469 695 9 därefter till det önskade stället i borrhålet och tillåts hårdna för bildning av en fast massa.

Följande exempel är avsedda att belysa fördelarna med denna föreliggande uppfinning, men är inte avsedda att onödigt begränsa denna.

Exempel I Syftet med detta exempel är att visa sammansättningen vid och ett förfarande för framställning av den föredragna tillsatsen mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning.

Sammansättningen av det föredragna tillsatssystemet mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning visas nedan.

Tabell I Material MÉQQQ (vikt uttryckt i gram) vatten 78 KCl 2_ KOH paraformaldehyd 0,02 natriumnaftalen- formaldehydkondensat 9,8 polyåetenglykol)monometyl- eter tetrapolymer3 1 Lomar D®, Diamond Shamrock 2 Dow Froth l0l2®, Dow 3 en poly(natrium-2-akrylamido-2-metylpropansulfonat- -co-N-vinyl-2-pyrrolidon-co-akrylamid-co-akrylsyra), som innehåller 55 vikt% natrium-2-akry1amido-2-metylpro- pansulfonat, 35 vikt% N-vinyl-2-pyrrolidon, 10 vikt% akrylamid och 5 vikt% akrylsyra, och som är kommersiellt tillgänglig såsom HE®-polymer från Phillips Petroleum Company.

Ett föredraget sätt att framställa denna tillsats mot vätskeförlust är att blanda ingredienserna i den angivna ordningen under omröring.

Exempel II En serie cementuppslamningkompositioner enligt 469 695 10 föreliggande uppfinning och med de i tabell II nedan angivna sammansättningarna framställdes genom blandning av tillsatssystemet från exempel 1 med vatten och ett klass H-cementl.

Tabell II Mängd vattenförlust Material Mängd uttryckt i l (gal)/säck Cement A klass H-cement 829,85 g 1,1 1 (0,3 gal) vatten 313,5 ml tillsats mot 22,2 ml vattenförlust Cement B klass H-cement 829,85 g 1,6 1 (O,4l gal) vatten 305,5 ml tillsats mot vattenförlust 30,3 ml Cement C _ klass H-cement 829,85 g 2,3 1 (0,60 gal) vatten 285,5 ml tillsats mot vattenförlust 50,2 ml Cement D klass H-cement 829,85 g 2,6 l (0,68 gal) vatten 285,5 ml tillsats mot vattenförlust 50,1 ml Cement E klass H-cement 829,85 g 2,8 1 (0,75 gal) vatten _ 280,42 ml tillsats mot vattenförlust 55,2 ml Cement F (kontroll) klass H-cement ' 829,85 g 0 (0) vatten 335,7 ml Cement G (kontroll) klass H-cement 850,96 g 0 (0) vatten 328,9 ml Cement H klass H-cement 645,92 g 1,6 1 (O,4l gal) sand 226,1 g vatten 284,35 ml tillsats mot vattenförlust 23,51 ml Cement I klass H-cement 645,92 g 2,3 l (0,60 gal) sand 226,1 g vatten 273,46 ml tillsats mot vattenförlust 34,4 ml 469 695 ll Cement J klass H-cement 645,92 g 2,8 l (0,75 gal) sand 226, 1 g vatten 264,86 ml tillsats mot vattenförlust 43,0 ml Cement K klass H-cement 829,05 g 3,0 l (0,8O gal) vatten 275,8 ml tillsats mot vattenförlust 58,9 ml Cement L klass H-cement 829,85 g 3,8 l (l,00 gal) vatten 261,1 ml tillsats mot vattenförlust 73,7 ml 1 Ett klass H-cement, såsom definierats i API Spec 10, sektion 2.2, första upplagan, januari 1982. Den använda cementen är kommersiellt tillgängligt från General Portland under varumärkesnamnet Trinity Lafarge H®.

Exempel III För att visa att tillsatsen mot vattenförlust enligt före- liggande uppfinning reducerar vattenförlusten från cement- uppslamningar inom ett stort temperaturområde, bestämdes vattenförlustegenskaperna hos cementuppslamningskomposi- tioner som framställts såsom i exempel II enligt API spec 10, Appendix F, första upplagan, januari 1982.

Följande resultat erhölls.

Tabell III Tillsats- koncentration (1/43 kg Temp Vätskeförlust Cement (gaL@4]bs)cement) °C (°F) cm3/30' B 1,6 (0,4l) 27 (80) 66 B 1,6 (0,4l) 38 (100) 76 D 2,6 (0,68) 38 (100) 40 F (kmuzoll) 0,0 (0,00) 38 (100) +l298 B 1,6 (0,4l) 52 (125) 74 D 2,6 (0,68) 52 (125) 46 F (hmfiïbll) 0,0 (0,00) 52 (125) +l298 B 1,6 (0,4l) 77 (170) 80 D 2,6 (0,68) 77 (170) 46 F (hmnïoll) 0,0 (0,00) 77 (170) +l500 H 1,6 (0,4l) 77 (170) 78 I 2,3 (0,60) 77 (170) 48 H 1,6 (0,4l) 93 (200) 118 I 2,3 (0,60) 93 (200) 131 469 695 l2 Tabell III forts Tillsats- koncentration (l/43 kg Temp Vätskeförlust Cement (ga1/94 lbs) cement) °C (°F) cm3/30' I 2,3 (0,60) 110 (230) 138 å I 2,3 (0,60) 121 (250) 40 J 2,8 (0,75) 149 (300) 54 Vattenförlustegenskaperna hos cementuppslamningar som framställts utan tillsatsen enligt föreliggande upp- finning (cement F) bestämdes vid temperaturer från 38 (100) till 77°C (l70°F). Dessa cementuppslamningar för- lorade mellan 1298 och 1500 cm3 vätska under den 30 min långa testperioden.

Vattenförlustegenskaperna hos cementuppslamningar som framställts med tillsatsen enligt föreliggande upp- finning bestämdes vid temperaturer från 27 (80) till l49°C (300°F). Dessa cementtyper förlorade endast 40-138 cm3 vätska under den 30 min långa testperioden.

Sålunda visar dessa värden att tillsatsen enligt föreliggande uppfinning ger cement med överlägsna vatten- förlustegenskaper inom ett brett temperaturområde.

Exempel IV För att visa att tillsatsen mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning inte sänker den resulterande cementkompositionens tryckhållfasthet provades en serie cementkompositioner som framställts såsom i exempel II enligt API spec 10, sektion 7, Compressive Strength Tests, första upplagan, januari 1982.

Följande värden erhölls. 469 695 OJ l ^~mH@v @.~« Aßwwmv m.o« Amßßmv Q.wN ^@mmHV >.oH Amfiømv @.«m Amwwwv m.Nm ^N«wmv H.m~ Awomfiv «.oH Åmfißwv m.~m fißmwqv «.Nm Ammßmv >.m~ Amwwfiv ~_oH Ammßwv Q.mm Åwwwvv o.~m Aßflmmv N_«~ Åmwwfi. ~.oH Amooßfiv uoßß Amoomfiv uoww ^m°m~Hv oowm Amooæv uoßw ^Hmm ooomv mmâ ß_oN UH> Mownumhwwmøšum ©H> ^Hmmv mm: pwnpwmwfifiwaxuwww Q QN >H Hfiwflmfi ^æ@.ov @.~ ^H«.ov @.H ^@m.Ov H.H ^@o_ov oo.o ^unmawu Awnfi «@\Hmmv ox m«\H.

GOflPMHMGUUGOM |w»ßwHHfia U m 4 ^nunoxv m uflwfiwu 469 695 10 15 20 25 30 35 14 Cement F framställdes utan tillsatsen mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning. Det uppvisade en tryck- hållfasthet av 10,2 MPa (1483 PSI) vid 27°C (80°F) under en 24 h lång tryckhållfasthetstest.

Cement A, B och C framställdes med tillsatsen mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning. De uppvisade tryckhållfastheter mellan 10,2 (1483) och 10,7 MPa (1550 PSI). Sålunda minskade tillsatsen enligt föreliggande uppfinning inte cementens tryckhållfasthet.

En liknande trend visades vid de tester som utfördes vid 52 (125), 66 (150) och 77°C (l70°F).

Exempel V För att visa att tillsatsen enligt föreliggande uppfinning reducerar vätskeförlusten från cementuppslam- ningar som formulerats med saltvatten, framställdes en cementuppslamning B', D', L' och M' på samma sätt som cement B, D, L och M i exempel II, bortsett från att olika koncentrationer av saltvatten användes för framställning av cementuppslamningen. I jämförande syfte framställdes en cementuppslamning F såsom i exempel II.

Vätskeförlustegenskaperna hos dessa cementuppslam- ningar bestämdes enligt API spec 10, Appendix F, första upplagan, januari 1982.

Följande resultat erhölls.

Tabell V Tillsats- koncentration Vätske- (1/43 kg (gal/ NaCl Temp förlust Cement /94 lbs) cement) vikt% °C (°F) cm3/30' F (kmfiï) 0 (0) 0,0 38 (100) +l298 B' 1,6 (0141) 3,0 27 ( 80) 123 B' 1,6 (0,41) 10,0 27 ( 80) 134 B' 1,6 (0,4l) 18,0 27 ( 80) 180 B' 1,6 (0,41) 37,2 27 ( 80) 68 D' 2,6 (0,68) 3 38 (100) 50 D' 2,6 (0,68) 3 52 (125) 48 D' 2,6 (0,68) 3 66 (150) 50 D' 2,6 (0,68) 3 80 (175) 53 D' 2,6 (0,68) 10 38 (100) 49 D' 2,6 (0,68) 10 52 (125) 46 D' 2,6 (0,68) 10 66 (150) 63 469 695 15 Tabell V forts Tillsats- koncentration Vätske- (1/43 kg (gal/ NaCl Temp förlust Cement 94 lbs) cement vikt% °C (°F) cm3/30' D' 2,6 (0,68) 10 80 (175) 66 L' 3,0 (0,80) 3 38 (100) 43 L' 3,0 (0,80) 3 52 (125) 45 L' 3,0 (0,80) 3 66 (150) 48 L' 3,0 (0,80) 3 80 (175) 42 L' 3,0 (0,80) 10 38 (100) 49 L' 3,0 (0,80) 10 52 (125) 52 L' 3,0 (0,80) 10 66 (150) 54 L' 3,0 (0,80) 10 80 (175) 56 M' 3,8 (l,00) 18 93 (200) 94 M' 3,8 (l,00) 37,2 38 (100) 104 M' 3,8 (l,00) 37,2 52 (125) 110 M' 3,8 (l,00) 37,2 66 (150) 122 M' 3,8 (l,00) 37,2 80 (175) 130 M' 3,8 (l,00) 37,2 93 (200) 146 Cement F, som framställts utan tillsatsen enligt föreliggande uppfinning, uppvisade en vätskeförlust överstigande 1298 cm3 under den 30 min långa testperioden.

Cementuppslamningar som framställts med vätskeförlust- tillsatsen enligt föreliggande uppfinning förlorade endast från 43 till 180 cm3 under den 30 min långa test- perioden. Tillsatsen mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning reducerar sålunda vattenförlusten från cement- uppslamningar som formulerats med saltvatten.

Exempel VI För att Visa att tillsatsen mot vätskeförlust enligt föreliggande uppfinning inte fördröjer cement- stelningshastigheten, framställdes cementkompositioner såsom i exempel II, och den hastighet vid vilken cementen tjocknar bestämdes enligt API, spec 10, sektion 8, första upplagan, januari 1982.

Följande resultat erhölls. 469 695 16 Tabell VI Tillsats- 1 koncentration Tjockningstid (l/43 kg (gal/ Temp API- (uttryckt i h) Cement 94 lbs) cement) °C (F) schema 70 Bc 100 Bc F O (0,00) 27 (80) 1g3 4:45 4:57 B 1,6 (0,4l) 27 (80) 1g3 4:11 4:25 C 2,6 (0,68) 27 (80) lg3 5:08 5:19 F 0 (0,00) 38(100) 3g4 2:49 3:14 B 1,6 (0,4l) 38(l00) 3g4 2:54 3:28 C 2,6 (0,68) 38(l00) 3g4 3:02 3:30 F 0 (0,00) 52(125) 5g3 1:36 1:46 B 1,6 (0,4l) 52(125) 5g3 1:43 1:47 C 2,6 (0,68) 52(125) 5g3 1:52 2:00 1 Variationer av 30 min eller mindre beträf- fande tjockningstiden bertaktades ligga inom det normala försöksfelområdet. 1 Cement F, som inte innehöll vätskeförlust- tillsatsen enligt föreliggande uppfinning, tjocknade på 4 h och 45 min vid provning vid 23°C.

Cement B och C, som innehöll tillsatsen enligt föreliggande uppfinning, tjocknade på 4 h och ll min respektive 5 h och 8 min.

Fastän det till en början föreföll som om tillsatsen enligt föreliggande uppfinning fördröjde hastigheten vid vilken cement C stelnade, är inte så fallet.

Beroende på den vid provningsförfarandena inneboende höga graden försöksfel, anses cementtyper som tjocknar inom 30 min i förhållande till varandra ha ekvivalenta tjockningshastigheter. Därför fördröjer inte tillsatsen enligt föreliggande uppfinning den hastig- het vid vilken cementuppslamningar stelnar.

Rimliga variationer kan göras med avseende på föregående beskrivning utan att frångå innebörden och ramen för föreliggande uppfinning. gyn .

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 469 695 17 PATENTKRAV
1. l. Tillsats mot vätskeförlust för cementuppslam- ningar, åk ä n n e t e c k n a d därav, att den in- begriper a) från 29 till 95,0 vikt% vatten, b) från 0,1 till 70 vikt% av en tetrapolymer, där tetrapolymeren är sammansatt av i) från l till 60 vikt% N-vinyl-2-pyrrolidon, ii) från l till 60 vikt% av åtminstone en monomer som är vald från den grupp som består av akrylamid eller metakrylamid, iii) från 10 till 90 vikt% av åtminstone en monomer som är vald från den grupp som består av natrium-2-akryl- amido-2-metylpropansulfonat eller 2-akrylamido-2-metyl- propansulfonsyra, och iv) från l till 60 vikt% av åtminstone en monomer som är vald från den grupp som består av akrylsyra eller natriumakrylat, från 0,1 från 0,1 från 0,1 till 37,2 vikt% av en elektrolyt, till 3 vikt% av en bas, och c) d) e) till 40 vikt% av åtminstone ett ytaktivt ämne.
2. 2. k ä n n Tillsats mot vätskeförlust enligt kravet l, e t e c k n a d därav, att a) elektrolyten är vald från den grupp som består av natrium-, kalium- eller ammoniumsaltet av klor, brom, jod, fluor eller nitrat, b) basen är vald från den grupp som består av K+oH', Na+oH' eller NH4+oH', c) det ytaktiva ämnet är valt från den grupp som består av i) karboxylater med formeln Rcoo' M+ där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 9-21 kolatomer och M är vald från den grupp som består av natrium, kalium och litium, 469 695 10 15 20 25 30 35 18 ii) polyalkoxykarboxilater, som representeras av formeln O H _ R-[ocH2cH2]n cH2co M där R är vald från den grupp som består av alkyl- och 1 alkylarylgrupper innehållande 10-21 kolatomer, M är vald från den grupp som består av natrium, litium eller kalium, och n är ett heltal av 5-21, iii) sulfonater med formeln Rso3' M* där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 10-20 kolatomer, och M är vald från den grupp som består av natrium, kalium eller litium, d) alkylbensensulfonater, som representeras av formeln Rc6H4so3' M* där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande l0-20 kolatomer, och M är vald från den grupp som består av natrium, litium eller kalium, e) lignosulfonater, f) naftalensulfonater med formeln RC10H5SO3" M+ där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 3-10 kolatomer, och M är vald från den grupp som består av natrium, litium, kalcium eller kalium, g) naftalensulfonater, som har kondenserats med formaldehyd, h) alfa-olefinsulfonater med formeln Rc=cHso3' M+ där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 10-20 kolatomer och M är vald från den ! grupp som består av kalium, natrium eller litium, i) poly(etenglykol)monometyletrar med formeln H0-(CH2cH20)XcH3 där x kan variera från ca 20 till ca 225 000, j) polyetenglykoler med formeln H0(CH2cH2o)xH 10 15 20 25 30 35 469 695 19 där x kan variera från ca 20 till ca 225 000, k) alkoholetoxilater med formeln R[ocH2cH2]noH där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 6-20 kolatomer och n är ett heltal av 2-100, l) alkylfenyletoxilater med formeln Rc6H4(oc2H4)noH där R är vald från den grupp som består av alkylgrupper innehållande 8-15 kolatomer och n är ett heltal av 2-70, och m) petroleumsulfonater.
3. 3. Tillsats mot vätskeförlust enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att från 0,01 till 5 vikt% av ett konserveringsmedel dessutom närvarar.
4. 4. Tillsats mot vätskeförlust enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att konserveringsmedlet är paraformaldehyd.
5. 5. Tillsats mot vätskeförlust enligt kravet 3, att en mängd från 1,5 30 till 40 vikt% N-vi- vikt% natrium-2-akryl- amido-2-metylpropansulfonat, från l till l0 vikt% akryl- syra och från 5 till 15 vikt% akrylamid, b) elektrolyten närvarar i en mängd från 2 till 10 vikt%, c) basen närvarar i en mängd från 0,2 till 2,0 vikt%, d) det ytaktiva ämnet närvarar i en mängd från 5 till 15 vikt%, e) konserveringsmedlet närvarar i en mängd från 0,008 till 0,05 vikt% och f) vattnet närvarar i en mängd från 70 till 80 vikt%.
6. 6. Tillsats mot vätskeförlust enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d därav, a) tetrapolymeren närvarar i till 10 vikt% och innehåller från nyl-2-pyrrolidon, från 50 till 60 k ä n n ett e c k n a d därav, att a) tetrapolymeren innehåller 35 vikt% N-viny1-2-pyr- rolidon, 55 vikt% natrium-2-akrylamido-2-metylpropansul- 469 695 10 15 20 25 30 35 20 fonat, 5 vikt% akrylsyra och 10 vikt% akrylamid, b) elektrolyten är KCI, c) basen är KOH, d) de ytaktiva ämnena är natriumnaftalenformaldehyd- kondensat och poly(eteng1ykol)monometyletrar, och e) konserveringsmedlet är paraformaldehyd.
7. 7. Tillsats mot vätskeförlust enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att a) poly(natrium-2-akrylamido-2-metylpropansulfonat- -co-N-vinyl-2-pyrrolidon-co-akrylamid-co-akrylsyra) närvarar i en mängd av ca 5 vikt%, b) KCI närvarar i en mängd av ca 2 vikt%, c) KOH närvarar i en mängd av ca l vikt%, d) natriumnaftalenformaldehydkondensatet närvarar i en mängd av ca 9,8 vikt% och poly(etenglykol)monometyl- eter närvarar i en mängd av ca 4 vikt%, e) paraformaldehyden närvarar i en mängd av ca 0,02 vikt%, och f) vattnet närvarar i en mängd av ca 78,5 vikt%.
8. 8. Cementuppslamning, k ä n n e t e c k n a d därav, att den inbegriper a) vatten, b) hydraulisk cement och c) tillsatsen mot vätskeförlust enligt något av kraven 1-7, varvid tillsatsen mot vätskeförlust närvarar i en mängd av 0,8-9,5 liter/43 kg (2,5 gallons/94 lbs) cement i uppslamningen.
9. 9. Förfarande för framställning av cement med egen- skaper av liten vätskeförlust, k ä n n e t e c k n a t därav, att det inbegriper blandning av a) vatten, b) hydraulisk cement, c) tillsatsen mot vätskeförlust enligt något av kraven l-7 i en mängd av 0,8-9,5 liter/43 kg (0,2-2,5 gallons/94 lbs) cement däri.
10. 10. Förfarande för cementering av olje- och gasborr- hål, k ä n n e t e c k n a t därav, att en uppslamning 469 695 21 av hydraulisk cement pumpas in i borrhålet och får stelna, varvid förbättringen som innebär blandning av 0,8-9,5 liter (0,2-2,5 gallons) av tillsatsen mot vätskeförlust enligt något av kraven l-7 för varje 43 kg (94 lbs) cement som används vid framställning av cementuppsam- lingen, särskilt där den hydrauliska cementuppsamlingen utsätts för temperaturer från 27 till 232°C (80 till 450°F).