NO336470B1 - Sementeringsblandinger og bruk av slike blandinger for sementering av brønner eller lignende - Google Patents

Sementeringsblandinger og bruk av slike blandinger for sementering av brønner eller lignende

Info

Publication number
NO336470B1
NO336470B1 NO20021587A NO20021587A NO336470B1 NO 336470 B1 NO336470 B1 NO 336470B1 NO 20021587 A NO20021587 A NO 20021587A NO 20021587 A NO20021587 A NO 20021587A NO 336470 B1 NO336470 B1 NO 336470B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
particles
cementing
cement
mixture according
less
Prior art date
Application number
NO20021587A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20021587D0 (no
NO20021587L (no
Inventor
Marc Thiercelin
Sylvanie Le Roy-De Lage
Original Assignee
Sofitech Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sofitech Nv filed Critical Sofitech Nv
Publication of NO20021587D0 publication Critical patent/NO20021587D0/no
Publication of NO20021587L publication Critical patent/NO20021587L/no
Publication of NO336470B1 publication Critical patent/NO336470B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler teknikker for olje, gass, vann eller geotermiske brønner eller lignende. Mer spesifikt omhandler oppfinnelsen sementeringsblandinger som er spesielt egnet til sementering av soner som er utsatte for ekstreme statiske eller dynamiske spenninger.
Generelt sett, en brønn som er over noen få hundre meter dyp er foret og ringrommet mellom den underjordiske formasjonen og foringen er sementert i hele eller delen av dens dybde. Sementering forhindrer hovedsaklig utveksling av fluider mellom de forskjellige lagene i formasjonen som hullet går igjennom og kontrollerer inntregningen til brønnen, og forhindrer spesielt inntregning av vann. I produksjonssoner er foringen og sementeringen av formasjonen perforert i en høyde på flere centimeter.
Sementen som er plassert i ringrommet til en oljebrønn er utsatt for et antall spenninger gjennom levetiden til brønnen. Trykket på innsiden til foringen kan øke eller avta fordi fluidet som har fylt den opp kan forandre seg, eller på grunn av at ekstra trykk er påsatt brønnen, eksempelvis når borefluidet blir byttet ut med et kompletteringsfluid, eller under en stimuleringsoperasjon. En endring i temperaturen danner også spenninger i sementen, i det minste under en overgangsperiode før stålet og sementen når likevekt for temperaturene. I de fleste av tilfellene ovenfor er spenningsprosessen tilstrekkelig langsom for at den kan behandles som et statisk prosess, og i noen tilfeller kan kreftene være tilstrekkelig store for å skade foringen. Sementen blir også utsatt for andre spenninger som er av dynamisk natur, enten fordi de er frembrakte over en svært kort periode eller fordi de enten er periodiske eller gjentagende i sin natur. Perforering danner et overtrykk på flere hundre bar på innsiden av brønnen som brer seg ut i form av en sjokkbølge. Videre danner perforeringen et sjokk idet prosjektilene trenger igjennom sementen og at sjokk utsetter den sonen som omslutter hullet for store krefter over en dybde på flere hundre meter.
En videre prosess som nå er rutine i oljebrønnoperasjoner og som skaper dynamiske spenninger i sementen, er åpningen av et vindu i foringen som allerede er sementert for å danne en flergrenet sidegående brønn. Valsing av stålet over en dybde på flere hundre meter etterfulgt av boring av en sidegående brønn som utsetter sementen for sjokk og vibrasjoner som vanligvis danner skader som ikke kan repareres.
Foreliggende oppfinnelse forsøker å frembringe en ny sammensetning i særdeleshet for sementering av soner av oljebrønner eller lignende som er utsatte for ekstreme statiske eller dynamiske spenninger.
En artikkel presentert på SPEs (Society of Petroleums Engineers) årlige tekniske konferanse og utstilling i 1997, Marc Thiercelin m.fl. (SPE 38598, 5-8 oktober 1997), og fransk patentsøknad FR A 97 11821 datert 23. september 1997, demonstrerer at faren for sprekking av en sementmuffe avhenger av de termoelastiske egenskapene til foringen, til sementen, og formasjonen som omslutter brønnen. En detaljert analyse av mekanismene som forårsaker sprekking av en sementmuffe har vist at faren for sprekking av en sementmuffe påfølgende en økning i trykket og/eller temperaturen i brønnen er i direkte sammenheng med strekkstyrken i sementen og er dempet når forholdet til strekkstyrken RT til sementen og dens Youngs modul E blir økt.
Youngs modul er kjent for å karakterisere fleksibiliteten til et materiale. For å øke Rj/E forholdet, er det fordelaktig å velge materialer med lav Youngs modul, med andre ord å velge svært bøyelige materialer.
En annen kjent måte for å øke bøyeligheten til herdet sement er å redusere tettheten til råslammet med å spe denne ut med vann. Likevel, dette fører til at stabiliteten til råslammet blir redusert, spesielt i forbindelse med separering av fasene til fast stoff og væske. Slike fenomen kan selvsagt bli delvis bli kontrollert ved å tilføre materialer slik som natriumsilikat, men permeabiliteten til den herdede sementen er likefullt svært høy som igjen betyr at den ikke kan tilfredstille den primære funksjon som er isolering av sonene for å forhindre fluidinntregning, eller det kan i det minste ikke garantere noen isolasjon over en lengre periode.
Videre har utvannet sement svakere styrke, spesielt lavere sjokkmotstand noe som utgjør et klart handikapp for sement tiltenkt for bruk i soner som er utsatte for ekstreme mekaniske spenninger slik som perforeringssoner.
På byggeområdet er det kjent at tilsetting av gummipartikler i betong resulterer i forbedret seighet, slitestyrke og elastisitet [se f eks A. B. Sinouci, Rubber-Tire Particles as Concrete Aggregate (eng) // "Gummidekkpartikler benyttet som tilslag" (no), Journal of Materials in Civil Engineering, 5, 4, 478-497
(1993) ]. Betong som inneholder gummipartikler i sin blanding kan benyttes, f eks,
i lyddempende vegger som en lydisolator, og også i bygging av bygninger for å
absorbere seismiske bølger under jordskjelv. Ved slike anvendelser er de mekaniske egenskapene i særdeleshet forbedret.
På området oljebrønnsementering er det også kjent [ Well Cementing 1990 (eng), "Brønnsementering" (no), E, B. Nelson, Schlumberger Educating Services ] at tilsetting malte gummipartikler (med kornstørrelser i spennet 4-20 maskevidde) kan forbedre slagfastheten og bøyestyrken. Slike forbedringer i de mekaniske egenskapene har også blitt indikert i patentpublikasjonene SU 1384724 og SU 1323699. Mere nylig, United States patent US 5,779,787 har foreslått bruken av partikler utledet fra resirkulerte bildekk med en kornstørrelse i spennet 10/20 eller 20/30 maskevidde, for å forbedre de mekaniske egenskapene til herdede sementer, spesielt for å forbedre deres elastisitet og formendringsevne.
I sin franske patentsøknad med nummer FR A 98 16104 datert 21. desember 1998, beskriver søkeren utvannet oljesementer forsterket med fleksible partikler med lav kompressibilitet, med lav tetthet og med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse som ikke overstiger 500 mikrometer (uM). Tettheten til de fleksible partiklene er mindre enn 1.5 gram per kubikkmeter (g/m<3>), fortrinnsvis mindre enn 1.2 g/m<3>og mest fortrinnsvis mindre enn 1 g/cm<3>. Dette resulterer i utspedd råslam. Alle eksemplene gitt i den franske patentsøknaden FR A 98 16104 tilsvarer råslam med et tetthet på mindre enn 1.68 g/m<3>.
Videre, i patentsøknad FR A 98 12538 beskriver søkeren også råslam med en tetthet på mindre enn 1.70 g/cm<3>innbefattende 30 % til 100 % (i forhold til vekten av sementen) av gummipartikler med en kornstørrelse på 40 til 60 maskestørrelse med en diameter som fortrinnsvis er i spennet 250 uM til 400 uM.
EP A 0 196 689 beskriver en sementeringsblanding for bruk i sementering av vegger som går gjennom saltformasjoner, hvor blandingene valgfritt kan inneholde vektøkende elementer slik som hematitt.
Som det er indikert ovenfor vil en reduksjon av tettheten til råslammet ha en tendens til å forbedre dens fleksibilitet og dette er vanligvis ønsket. Likevel, den lave tettheten er muligens ikke fordelaktig spesielt når trykket er høyt på grunn av formasjonen eller på grunn av egenskapene til andre fluider som blir pumpet nedstrøms eller oppstrøms med det utvannende råslammet.
Forfatterne av foreliggende oppfinnelse har satt seg selv det målet å frembringe råslam forsterket med fleksible eller gummipartikler med lav tetthet, men med den tettheten til råslammet selv som er normalt for råslam for sementering av oljebrønner eller lignende, dvs typisk i spennet 1.7 g/m<3>til 2.2 g/m<3>.
Problemet kan løses med råslam for en oljebrønn eller lignende innbefattende et hydraulisk bindemiddel, tette partikler med en tetthet høyere enn tettheten til bindemidlet for vann og forsterkende partikler med en tetthet på mindre enn 1.5 g/m<3>, fortrinnvis mindre enn 1.2 g/m<3>, sammensatt av gummi eller et fleksibelt materiale med lav kompressibilitet og med en gjennomsnittlig kornstørrelse på mindre enn 600 mikrometer (uM).
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en sementeringsblanding for en oljebrønn eller lignende, innbefattende et hydraulisk bindemiddel, tette partikler med en tetthet høyere enn tettheten til det hydrauliske bindemiddelet, og forsterkende partikler bestående av gummi eller et fleksibelt materiale med et Poisson-tall på mer enn 0.3, idet de forsterkende partiklene har en tetthet på mindre enn 1.5 g/cm<3>, en gjennomsnittlig kornstørrelse på mindre enn 600 um, idet blandingen innbefatter, ved volum, 2% til 15% av de tette partiklene, 5% til 20% fleksible partikler, 20% til 45% av sement og 40% til 50% av blandevann.
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører også en anvendelse av en sementeringsblanding for sementering av soner som er utsatt for ekstreme dynamiske spenninger, slik som perforeringssoner og forgreningspunkt til forgreninger av en flergrenet brønn.
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører også en anvendelse av en sementeringsblanding ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 9 for frembringelse av sementplugger.
De fleksible partiklene kan være sammensatt av et materiale med Youngs modul mindre enn 500 megapascal (MPa) (fortrinnsvis mindre enn 3000 MPa, mest fortrinnvis mindre enn 2000 MPa), dvs elastisiteten til disse partiklene er i det minste fire ganger større en den til sement og mer enn tretten ganger i forhold til silika som vanligvis blir benyttet som tilsetningsstoff i oljebrønnsementer. De fleksible partiklene tilsatt sementeringsblandningen ifølge oppfinnelsen er også bemerkelsesverdige på grunn av deres lave kompressibilitet. Materialer som er mer kompressible enn gummi, spesielt med Poisson-tall mindre enn 0.45, fortrinnsvis mindre enn 0.4, er foretrukket. Likevel, materialer som er for kompressive med Poisson-tall mindre enn 0.3 er ikke foretrukket.
Fortrinnvis er tette partikler med en spesifikk gravitet godt over 3, slik som hematittpartikler med en tetthet på 4.95 g/cm<3>.
De tette partiklene og de forsterkende partiklene må ikke være oppløselige i et vannaktig medium som f eks kan være en saltaktig oppløsning, og de må være i stand til å motstå et varmt basisk medium siden pHen til råslammet generelt sett er nærmere 13 og temperaturen i en brønn rutinemessig er høyere enn 100 grader C.
Med hensyn til størrelsen på gummien eller de fleksible partiklene er i hovedtrekk isotropiske partikler foretrukket. Kuleformede eller nær kuleformede partikler kan bli syntisisert direkte, men vanligvis blir partiklene fremskaffet ved sliping, spesielt cryo-sliping. Den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen er normalt i spennet 80 uM til 600 uM, fortrinnsvis i spennet 100 uM til 500 uM. Partikler som er som er for fine, også partikler som er for grove, er vanskelig å tilsette blandingen eller resulterer i et deigete råslam som ikke er egnet for anvendelse i en oljebrønn.
Spesifikke eksempler på materialer som tilfredstiller de forskjellige kriteriene angitt ovenfor er termoplaster (polyamid, polyproylen, polyetylen,...) eller andre polymerer slik som styren, divinylbenzen eller styren butadien (SBR).
I tillegg til fleksible partikler og tette partikler, innbefatter sementeringsblandingen ifølge oppfinnelsen et vannbindende middel, generelt basert på portlandsement og vann. Avhengig av spesifikasjonene sett i forhold til anvendelsesbetingelsene, kan råslamblandingen også være optimalisert med å tilsette tilsetningsstoffer som er vanlige i hovedandelen av sementeringsblandinger, slik som suspensjonsmiddel, dispersjonsmiddel, skumhemmende middel, skumdannende middel (f eks magnesiumoksid eller en blanding av magnesium og kalsiumoksider), støvpartikler, midler for forhindring av fluidtap, midler for kontroll av gassmigrering, middel for forsinket eller fremskyndet herding.
En typisk sammensetting av oppfinnelsen innbefatter, ved volum, 2 % til 15 % av tette partikler, 5 % til 20 % av fleksible partikler, 20 % til 45 % av sement og 40 % til 50 % av blandevann.
Blandingene ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis basert på portlandsement i klasse A, B, C, G og H som definert i Section 10 i American Petrolums Institute (API) standard. Klasse G og H portlandsement er særlig foretrukket men andre sementer som er kjente for denne teknikken kan også med fordel benyttes. For lavtemperaturanvendelser, aluminiumssement og portland/sement blandinger (for f eks dypvannsbrønner), eller sement/silika blandinger (f eks for brønner hvor temperaturen overstiger 120 grader C) kan benyttes, eller sement fremskaffet ved blanding av portlandsement, råslam og/eller flyveaske.
Vannet som er benyttet som en bestanddel i råslammet er fortrinnsvis vann med et lavt mineralinnhold slik som springvann. Andre typer vann, slik som sjøvann, kan muligens bli brukt men dette er generelt sett ikke å foretrekke.
Disse partiklene med lav tetthet i forhold til sementen kan påvirke fleksibiliteten til systemet, siden tilsetting av fleksible partikler frembringer sement med lavere Youngs molulus, mens frembringelse av lav gjennomtrengbarhet og forbedret slagseighet.
De mekaniske egenskapene til blandingene innbefatter fleksible partikler ifølge oppfinnelsen som er bemerkelsesverdige, som gjør den spesielt egnet for sementering i områder til en oljebrønn som er utsatt for ekstreme spenninger, slik som perforeringssoner, sammenføyningspunkt for forgreninger til grenbrønner eller pluggformasjoner.
De følgende eksemplene illustrerer foreliggende oppfinnelse.
Råslamblandinger
Råslamblandinger ble fremstilt basert på en HRM bestandig sement motstandsdyktig mot magnesiumsalter og basert på en portlandsement, ovnslagg og flyveaske, polypropylenpartikler, hematittpartikler, vann og forskjellige konvensjonelle tilsetningsmidler slik som et dispersjonsmiddel, et forsinkende middel og et skumhemmende middel.
Blandingen og egenskapene til sementslammet er angitt i Tabell 1 til 3; tettheten p til sementslammet var omkring 1.92 g/cm<3>- (16 pund per gallon - ppg) for alle blandingene. Dette illustrerer et vesentlig karakteristika ved oppfinnelsen som skiller tettheten til råslammet fra konsentrasjonen av fleksible partikler.
ICO Polymer produserte polypropylenet benyttet i dette eksemplet under varemerket ICORENE 9013 P. Dens tetthet var 0.905 g/cm<3>. De endelige spesifikasjoner med hensyn på kornstørrelsen var slik at kornstørrelsen var på det meste 5 % av partiklene var større enn 800 um, 30 % med en kornstørrelse på mer enn 500 um og mindre enn 15 % med kornstørrelse på mindre enn 200 um.
Den gjennomsnittlige dimensjonen til de heamatopiske partiklene var 50 um.
Tabell 1 under viser mengden av hematitt og polypropylen tilsatt med hensyn til vekten av HMR sement og andelen målt i volum (ved volum av HMR sement - hematitt-polypropylen blanding, forkortet til vvab, "ved volum av bestanddel".
Dispersjonsmiddelet som ble benyttet var polynaftalensulfonat; forsinkeren var lignosulfonat. Skumdannende middel var magnesiumoksid.
For tilsetning av faste stoffer (det skumdannende midlet og midlet for kontroll av væsketap), er andelene viste i forhold til vekten av HMR sement (forkortet til svas, "som vekt av sement"). For tilsetninger i væskeform (skumhemmende middel, dispersjonsmiddel og forsinker), er andelene viste i gallons per sekk (gps), dvs 3.78541 liter per sekk på 42.638 kilogram (kg) av HMR sement, med andre ord 1 gps = 0.0888 liter (I) av tilsetninger per kg av HMR sement.
Reologien til råslammet #1 og #4 ble målt ved å benytte en prosedyre anbefalt i AP110 (American Petroleum Institute). Ved laboratorietemperatur ble reologien målt umiddelbart etter blandning og etter 20 minutter etter normalisert til temperaturen. Resultatene er viste i tabell 3. Reologien til et slam varkarakterisertved dens plastiske viskositet PV (i cP eller mPa.s), omregningsfaktoren lik 1) og flytegrensen Ty (i lbf/1 OOft2, omregning til Pascal kan foretas ved å multiplisere med 0.478803), forutsatt at slammet er et Binghamfluid.
Disse reologimålingene viser at slammet kan bli pumpet inn i en oljebrønn.
For slam #4 ble også stabiliteten også kontrollert ved å bestemme tetthets-profilen til en herdet sementkolonne under trykk og temperatur under statiske forhold. Til denne enden etter forberedelse ble slammet støpt i en sylindrisk form 20.32 cm høy og 2.54 cm i diameter. Slammet ble blandet og omrørt i 20 minutter ved 85 grader og støpt i formen som har blitt oppvarmet på forhånd til den samme temperaturen. Temperaturen ble økt med 2 grader i minuttet til testtemperaturen (120 grader). Et trykk på 20.68 MPa ble påsatt og opprettholdt gjennom testen (24 timer). På slutten av testen ble tettheten på toppen og bunnen målt. For slam # 4 ble det fastslått en forskjell på 0.013 g/cm<3>mellom topp og bunn hvilket indikerte at slammet var stabilt selv om det inneholdt store mengder av hematitt.
Utviklingen av kompresjonsstyrken under herding av sementen ble evaluert ved UCA (Ultrasonisk Sement Analyser) målinger. Disse målingene gjorde det mulig for den nødvendige herdetiden for å fremskaffe en gitt styrke (0.34 Mpa - 50 psi og 3.4 Mpa = 500 psi) and kompresjonsstyrke Rt oppnådd etter en gitt tid (24 og 48 timer) ved et trykk på 3000 psi (20.7 MPa) å bli bestemt.
Mekaniske egenskaper - kompresjon
De mekaniske kompresjonsegenskapene ble målt for visse forberedte sementslam.
Påvirkningen ved tilsetning av hematittpartikler og fleksible partikler på de mekaniske egenskapene til et sett av sement ble studert ved å bruke et system som hadde stått flere dager under høyt trykk og temperatur i høytrykks- og høytemperaturkammer for å simulere forholdene som råder i en oljebrønn.
Testene ble utførte på kuber med 5 cm (2 tommer) sider fremskaffet etter tre dager ved 120 grader og 20.7 MPa (3000 psi).
For sammenligningsformål ble et NET system blandet med ingen fleksible partikler og ingen heametittpartikler med en tetthet på 1.941 g/cm<3>(16.2 ppg), en porøsistet på 48 %, enkel fremstilt med en HMR type sement, et skumhemmende middel (0.04 gps) og et dispersjonsmiddel (0.02 gps). De oppnådde resultatene med blandning C1 beskrevet i den franske patentsøknaden FR A 98 16104 ble osgå gjentatt, bestående av en blandning av klasse G sement, 19.4 % (ved vekt av sementen) av polypropylenpartikler, 0.022 gps av dispersjonsmiddel, 0.045 gps av en forsinker og 0.030 gps av skumhemmende middel. Porøsiteten til denne blandingen var 45 % og dens tetthet var 1.67 g/cm3. Bøye og kompresjonstester ble utførte på denne blandingen etter 5 dager.
Resultatene er viste i figur 5 hvor Cs angir kompresjonsstyrken og Ec representerer den kompressive Youngs modul.
Det kan ses at den kompressive Youngs modul til sammensetningen ifølge oppfinnelsen avtok kraftig med større mengder av tilsatt polypropylenpartikler. En sammenligning av blandingene C1 og #2, som sammenligner analoge mengder av polypropylenpartikler i forhold til sementen viser også at i motsetning til å motvirke dette fallet i Youngs modul, tilsetting av hematittpartikler bidrar til dette.
Målinger av Poissions tall
Poisson-tall ble målt for forskjellige blandinger med fleksible partikler for å evaluere kompressibiliteten til disse systemene. Sammensetningen av forskjellige blandinger har blitt gitt i foregående eksempler.
Når en sementprøve blir utsatt for normale kompresjonskrefter, mens den forblir i det plastiske området til materialet, er de langsgående fibrene til prøven forkortet med en verdi som avhenger av Youngs modul til materialet (og på spenningene virkende på geometrien til prøven). Samtidig er de tversgående dimensjonene til prøven forlenget. Forholdet mellom den tversgående deformasjonen (variasjon i forhold til den tversgående dimensjonen) til den langsgående deformasjonen (langsgående relativ variasjon) er en koeffisient uten enhet kjent som Poission-tall.
I våre tester var lasteraten 1 kN/min og prøvene var sylindriske med en diameter på 30 mm og en lengde på 60 mm. De langsgående deformasjonene ble målte ved å benytte en LVDT type normalmål for forskyvning; den tversgående deformasjonen ble målt ved å benytte en strekklapp.
Prøvene ble plassert i et kammer fylt med vann i flere dager ved 120°C og 3000 psi. Dette var de samme aldringsbetingelsene som de som ble benyttet for å forberede prøvene for kompresjonstesting. Etter herding ble prøvene permanent oppbevart nedsenket og de ble ganske enkelt tørket før utførelse av de mekaniske testene som dermed ble utførte på de fuktige prøvene.
For blanding #4, Poission-tall til den herdede sementen ble målt til 0.239 med en tetthet på 1.93 g/cm<3>. For vanlig sement med samme tetthet er Poission-tall mellom 0.15 og 0.20. Dette indikerer at kompressibiliteten til sement ifølge oppfinnelsen er lavere. På grunn av denne lavere kompressibiliteten kan den herdede sementen lettere fordele langsgående krefter eller kan bedre fordele krefter som en reaksjon til kompresjonsspenninger noe som er svært fordelsaktig for god soneisolasjon.
Ekspansjonsmålinger
Lineær ekspansjon av sementslam under herding ved en temperatur som simulerer brønnforhold ble målte i en ringformet ekspansjonsform. Denne formen var bestående av to konsentriske ringer, henholdsvis med en diameter på 51 mm og 89 mm, plassert mellom ti flate plater med en avstand på 22 mm. Den eksterne ringen hadde langsgående slisser som gjorde det mulig å måle avstander under ekspansjon av sementen. Sementslammet som skulle studeres ble helt i formen og formen ble deretter plassert i et vannbad med konstant temperatur på 95 grader C. Råslammet forble i kontakt med vannet gjennom hele testen.
Ekspansjonsresultene er viste i tabell 6.
Ekspansjonsoppførselen er av spesiell interesse for å forhindre at sementen separeres fra foringen og forhindrer den i separasjon fra formasjonen. Denne oppførselen er mer betydningsfull når sementen er fleksibel og er dermed er innesperret av grunnfjellet.
Råslammene ifølge oppfinnelsen beviser følgelig til å være svært egnet til sementering i områder som er utsatt for ekstreme statiske eller dynamiske spenninger slik som i perforeringssoner, forgreninger av sidebrønner eller saltsoner som nødvendiggjør store endringer i gjørmetrykket.

Claims (11)

1. Sementeringsblanding for en oljebrønn eller lignende, innbefattende et hydraulisk bindemiddel, tette partikler med en tetthet høyere enn tettheten til det hydrauliske bindemiddelet, og forsterkende partikler bestående av gummi eller et fleksibelt materiale med et Poisson-tall på mer enn 0.3, idet de forsterkende partiklene har en tetthet på mindre enn 1.5 g/cm<3>, en gjennomsnittlig kornstørrelse på mindre enn 600 um, idet blandingen innbefatter, ved volum, 2% til 15% av de tette partiklene, 5% til 20% fleksible partikler, 20% til 45% av sement og 40% til 50% av blandevann.
2. Sementeringsblanding ifølge krav 1, hvorved de forsterkende partiklene har en tetthet på mindre enn 1.2 g/cm<3>.
3. Sementeringsblanding ifølge krav 1, hvor de tette partiklene er hematittpartikler.
4. Sementeringsblanding ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor Youngs modul for materialet som innebefatter de forsterkende partiklene er mindre enn 5000 MPa.
5. Sementeringsblanding ifølge krav 4, hvor Youngs modul er mindre enn 3000 MPa.
6. Sementeringsblanding ifølge krav 5, hvor Youngs modul er mindre enn 2000 MPa.
7. Sementeringsblanding ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvori den gjennomsnittlige størrelsen på de forsterkende partiklene er i spennet 80 um til 600 um, fortrinnsvis i spennet 100 um til 500 um.
8. Sementeringsblanding ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvori de forsterkende partiklene er formet fra et fleksibelt materiale valgt fra polyamid, polypropylen, polyetylen, styren butadien og styren divinylbenzene.
9. Sementeringsblanding ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, ytterligere omfattende en eller flere tilsetningsstoffer av suspensjonsmidler, dispersjonsmidler, skumhemmende midler, forsinkere, herdefremskyndere, midler for kontroll av væsketap, midler for kontroll av gassmigrering eller ekspansjonsmidler.
10. Anvendelse av en sementeringsblanding ifølge hvilket som helst av de foregående kravene for sementering av soner som er utsatt for ekstreme dynamiske spenninger, slik som perforeringssoner og forgreningspunkt til forgreninger av en flergrenet brønn.
11. Anvendelse av en sementeringsblanding ifølge hvilket som helst av de foregående kravene 1 til 9 for frembringelse av sementplugger.
NO20021587A 1999-10-07 2002-04-04 Sementeringsblandinger og bruk av slike blandinger for sementering av brønner eller lignende NO336470B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9912661A FR2799458B1 (fr) 1999-10-07 1999-10-07 Compositions de cimentation et application de ces compositions pour la cimentation des puits petroliers ou analogues
PCT/EP2000/009203 WO2001025163A1 (en) 1999-10-07 2000-09-19 Cementing compositions and application of such compositions for cementing oil wells or the like

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20021587D0 NO20021587D0 (no) 2002-04-04
NO20021587L NO20021587L (no) 2002-04-04
NO336470B1 true NO336470B1 (no) 2015-08-31

Family

ID=9550794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20021587A NO336470B1 (no) 1999-10-07 2002-04-04 Sementeringsblandinger og bruk av slike blandinger for sementering av brønner eller lignende

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6742592B1 (no)
AU (1) AU7779100A (no)
CA (1) CA2382980C (no)
CO (1) CO5160399A1 (no)
FR (1) FR2799458B1 (no)
GB (1) GB2368841B (no)
MX (1) MXPA02002340A (no)
NO (1) NO336470B1 (no)
WO (1) WO2001025163A1 (no)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6562122B2 (en) 2000-09-18 2003-05-13 Halliburton Energy Services, Inc. Lightweight well cement compositions and methods
US7066284B2 (en) 2001-11-14 2006-06-27 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for a monodiameter wellbore, monodiameter casing, monobore, and/or monowell
US6722433B2 (en) 2002-06-21 2004-04-20 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of sealing expandable pipe in well bores and sealing compositions
GB2392682B (en) 2002-09-05 2005-10-26 Schlumberger Holdings Cement slurries containing fibers
US20040171499A1 (en) * 2003-01-24 2004-09-02 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in a subterranean formation
US7482309B2 (en) * 2003-11-24 2009-01-27 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of drilling wellbores using variable density fluids comprising coated elastic particles
US7543642B2 (en) * 2003-01-24 2009-06-09 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions containing flexible, compressible beads and methods of cementing in subterranean formations
US6962201B2 (en) 2003-02-25 2005-11-08 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in subterranean formations
GB2399083B (en) * 2003-03-07 2007-09-19 Schlumberger Holdings flexible cementing compositions and methods for high-temperature wells
US7147055B2 (en) 2003-04-24 2006-12-12 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions with improved corrosion resistance and methods of cementing in subterranean formations
US6904971B2 (en) 2003-04-24 2005-06-14 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions with improved corrosion resistance and methods of cementing in subterranean formations
CA2524514C (en) * 2003-05-14 2012-03-20 Schlumberger Canada Limited Self adaptive cement systems
US6902001B2 (en) * 2003-06-10 2005-06-07 Schlumberger Technology Corporation Cementing compositions and application of such compositions for cementing oil wells or the like
GB2407317B (en) * 2003-10-20 2006-04-12 Schlumberger Holdings Cementing composition
US7191663B2 (en) 2003-12-12 2007-03-20 Bj Services Company Testing apparatus and method of deriving Young's modulus from tensile stress/strain relationships
US7376148B1 (en) * 2004-01-26 2008-05-20 Cisco Technology, Inc. Method and apparatus for improving voice quality in a packet based network
US7607483B2 (en) * 2004-04-19 2009-10-27 Halliburton Energy Services, Inc. Sealant compositions comprising colloidally stabilized latex and methods of using the same
US20050241545A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-03 Vargo Richard F Jr Methods of extending the shelf life of and revitalizing lightweight beads for use in cement compositions
US20050241538A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-03 Vargo Richard F Jr Methods of making cement compositions using liquid additives containing lightweight beads
US8088716B2 (en) * 2004-06-17 2012-01-03 Exxonmobil Upstream Research Company Compressible objects having a predetermined internal pressure combined with a drilling fluid to form a variable density drilling mud
WO2007145734A2 (en) * 2006-06-07 2007-12-21 Exxonmobil Upstream Research Company Compressible objects having partial foam interiors combined with a drilling fluid to form a variable density drilling mud
WO2007145731A2 (en) * 2006-06-07 2007-12-21 Exxonmobil Upstream Research Company Compressible objects combined with a drilling fluid to form a variable density drilling mud
US7284611B2 (en) * 2004-11-05 2007-10-23 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and compositions for controlling lost circulation in subterranean operations
US7219732B2 (en) * 2004-12-02 2007-05-22 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of sequentially injecting different sealant compositions into a wellbore to improve zonal isolation
US20070111900A1 (en) * 2005-11-11 2007-05-17 Reddy B R Sealant compositions comprising solid latex
US20070111901A1 (en) * 2005-11-11 2007-05-17 Reddy B R Method of servicing a wellbore with a sealant composition comprising solid latex
US7488705B2 (en) 2004-12-08 2009-02-10 Halliburton Energy Services, Inc. Oilwell sealant compositions comprising alkali swellable latex
US7373981B2 (en) * 2005-02-14 2008-05-20 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of cementing with lightweight cement compositions
US7398827B2 (en) 2005-03-11 2008-07-15 Halliburton Energy Services, Inc. Methods for high temperature lightweight cementing
US7390356B2 (en) * 2005-03-11 2008-06-24 Halliburton Energy Services, Inc. Compositions for high temperature lightweight cementing
US7264053B2 (en) * 2005-03-24 2007-09-04 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of using wellbore servicing fluids comprising resilient material
EP2035651A4 (en) * 2006-06-07 2009-08-05 Exxonmobil Upstream Res Co METHOD FOR PRODUCING COMPRESSIBLE OBJECTS FOR A VARIABLE DENSITY DRILLING FLUSH
CN101541915A (zh) 2006-09-20 2009-09-23 普拉德研究及开发股份有限公司 包括在未反应水泥中的注水泥组分
US20100051274A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Tommy Johnson Methods, apparatus and products for drilling wells
US8490707B2 (en) 2011-01-11 2013-07-23 Schlumberger Technology Corporation Oilfield apparatus and method comprising swellable elastomers
US8689873B2 (en) 2011-10-27 2014-04-08 Schlumberger Technology Corporation Compositions and methods for improving the toughness of set cements
EP3036301B1 (en) 2013-11-22 2019-10-30 Halliburton Energy Services Inc. Method of using traceable polymeric additives in subterranean formations
US9284477B2 (en) 2013-12-16 2016-03-15 Schlumberger Technology Corporation Compositions and methods for maintaining zonal isolation in a subterranean well
US10683724B2 (en) 2017-09-11 2020-06-16 Saudi Arabian Oil Company Curing a lost circulation zone in a wellbore
US10822916B2 (en) 2018-02-14 2020-11-03 Saudi Arabian Oil Company Curing a lost circulation zone in a wellbore
US11118417B1 (en) 2020-03-11 2021-09-14 Saudi Arabian Oil Company Lost circulation balloon
US20220251436A1 (en) * 2021-02-09 2022-08-11 Kevin Foody Compressible Cementitious Compositions, Subterranean Systems, And Methods Of Incorporating Cementitious Compositions Into Such Systems

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2579216B1 (fr) * 1985-03-25 1987-06-12 Schlumberger Cie Dowell Composition de laitier de ciment pour cimentation de puis traversant des formations salines, et procede de cimentation correspondant
SU1323699A1 (ru) * 1985-11-19 1987-07-15 Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института Ут желенный тампонажный состав
US5779787A (en) * 1997-08-15 1998-07-14 Halliburton Energy Services, Inc. Well cement compositions containing rubber particles and methods of cementing subterranean zones
FR2787441B1 (fr) * 1998-12-21 2001-01-12 Dowell Schlumberger Services Compositions de cimentation et application de ces compositions pour la cimentation des puits petroliers ou analogues
US6176314B1 (en) * 1999-07-15 2001-01-23 Phillips Petroleum Company Low density well cement compositions and method of use

Also Published As

Publication number Publication date
CO5160399A1 (es) 2002-05-30
GB2368841B (en) 2004-03-31
FR2799458B1 (fr) 2001-12-21
WO2001025163A1 (en) 2001-04-12
CA2382980A1 (en) 2002-04-12
AU7779100A (en) 2001-05-10
NO20021587D0 (no) 2002-04-04
CA2382980C (en) 2010-07-13
GB0202073D0 (en) 2002-03-13
MXPA02002340A (es) 2002-07-30
FR2799458A1 (fr) 2001-04-13
GB2368841A (en) 2002-05-15
NO20021587L (no) 2002-04-04
US6742592B1 (en) 2004-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO336470B1 (no) Sementeringsblandinger og bruk av slike blandinger for sementering av brønner eller lignende
US7350573B2 (en) Servicing a wellbore with wellbore fluids comprising perlite
US6907929B2 (en) Cementing compositions and the use of such compositions for cementing wells
US5421409A (en) Slag-based well cementing compositions and methods
US7867954B2 (en) Pumice containing compositions for cementing a well
US6145591A (en) Method and compositions for use in cementing
US6656265B1 (en) Cementation product and use for cementing oil wells or the like
US6645288B1 (en) Cementing compositions and application of such compositions for cementing oil wells or the like
US7833344B2 (en) Ultra low density cement compositions and methods of making same
US6458198B1 (en) Cementing compositions and use of such compositions for cementing oil wells or the like
NO332668B1 (no) Sementblandinger med forbedrede mekaniske egenskaper og fremgangsmate for a sementere i underjordiske formasjoner
CA2337372A1 (en) High strength foamed well cement compositions and methods
NO20140449A1 (no) Slaggforbindelser innbefattende lateks og fremgangsmåter for anvendelse
US7470322B2 (en) Cementing composition with controlled mechanical properties
WO2013148976A1 (en) Method of cementing in a subterranean formation using cement composition comprising lignite - based grafted copolymers
Thalab Performance of Saudi Bentonite and Nano Clay Admixed Cement for HPHT Conditions
MXPA06004168A (en) Cementing composition with controlled mechanical properties
MXPA01003481A (en) Cementing compositions and the use of such compositions for cementing oil wells or the like

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees