NO20140725A1 - Stivnbare blandinger omfattende sementovnsstøv og risskallaske samt fremgangsmåte ved bruk av samme - Google Patents

Abstract

Utførelseseksempler beskriver fremgangsmåter og blandinger som omfatter sementovnsstøv og risskallaske. En utførelsesform omfatter en fremgangsmåte for å sementere omfattende å plassere en stivnbar blanding i en underjordisk formasjon, idet den stivnbare blanding omfatter sementovnsstøv, risskallaske og vann, samt å gi den stivnbare blanding anledning til å stivne.

Description

Stivnbare blandinger omfattende sementovnstøv og risskallaske og fremgangsmåter for bruk av samme.

BAKGRUNN

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører sementeringsoperasjoner, og mer spesielt, i visse utførelser, til fremgangsmåter og blandinger som omfatter sementovnstøv ("CKD") og risskallaske.

[0002] Ved sementeringsmetoder, så som brønnkonstruksjons- og utbedrende sementering, blir stivnbare blandinger vanligvis benyttet. Som anvendt her refererer betegnelsen "stivnbar blanding" til blanding(er) som stivner hydraulisk eller på annen måte utvikler trykkfasthet. Stivnbare blandinger kan anvendes i primære sementeringsoperasjoner hvorved rørstrenger så som foringsrør og forlengningsrør blir sementert i brønnhull. Ved utføring av primær sementering kan en stivnbar blanding bli pumpet inn i et ringrom mellom en underjordisk formasjon og rørstrengen anbrakt i den underjordiske formasjon. Den stivnbare blanding skal stivne i ringrommet, og derved danne en ringformet kappe av stivnet sement (som en sementkappe) som skal støtte og posisjonere rørstrengen i brønnhullet og binde den ytre overflaten av rørstrengen til veggene i brønnhullet. Stivnbare blandinger kan også bli benyttet i utbedrende sementeringsmetoder, så som plassering av sementplugger, og ved trykksementering for å tette hulrom i en rørstreng, sementkappe, gruspakking, formasjon og lignende.

[0003] stivnbare blandinger brukt hittil omfatter vanligvis Portland sement. Portlandsement er generelt en viktig komponent av kostnadene for de stivnbare blandinger. For å redusere kostnadene for slike stivnbare blandinger kan andre komponenter inkluderes i den stivnbare blanding i tillegg til eller i stedet for Portlandsement. Slike komponenter kan omfatte flygeaske, slaggsement, leirskifer, metakaolin, mikrofin sement og lignende. "Flygeaske", slik begrepet er benyttet her, refererer til rester fra forbrenning av pulverisert eller malt kull, idet flygeasken som bæres av røykgassene kan gjenvinnes, for eksempel ved elektrostatisk utfelling. "Slagg", slik begrepet er benyttet her, refererer til et granulert biprodukt fra masovn som dannes i produksjonen av støpejern og omfatter generelt de oksyderte urenheter som finnes i jernmalm. Slaggsement omfatter generelt slagg og en base, for eksempel, så som natriumhydroksid, natrium bikarbonat, natriumkarbonat eller kalk, for å frembringe en stivnbar blanding kan stivne til en hard masse når den kombineres med vann.

Sammenfatning

[0004] Foreliggende oppfinnelse vedrører sementeringsoperasjoner og mer spesifikt, i visse utførelser, fremgangsmåter og blandinger som omfatter CKD og risskallaske.

[0005] En utførelsesform tilveiebringer en fremgangsmåte ved sementering, omfattende: å plassere en stivnbar blanding i en underjordisk formasjon, idet den stivnbare blanding omfatter sementovnsstøv, risskallaske og vann, og å gi den stivnbare blanding anledning til å stivne.

[0006] En annen utførelsesform tilveiebringer en fremgangsmåte ved sementering, omfattende: å plassere en stivnbar blanding i en underjordisk formasjon, idet den stivnbare blanding omfatter sementovnsstøv, risskallaske, Portlandsement og vann, og å gi den stivnbare blanding anledning til å stivne.

[0007] En annen utførelsesform tilveiebringer en fremgangsmåte ved sementering, omfattende: å plassere en stivnbar blanding i en underjordisk formasjon, idet den stivnbare blanding omfatter: sementovnsstøv, risskallaske og vann, idet sementovnstøvet er til stede i en mengde i området fra omtrent 50 til omtrent 80 vekt-% av sementovnsstøvet og risskallasken, idet risskallasken er til stede i en mengde i et område fra omtrent 20 til omtrent 50 vekt-% av sementovnsstøvet og risskallasken, idet vannet er tilstede i en mengde i et område fra omtrent 40 til omtrent 200 vekt-% av sementovnsstøvet og risskallasken, idet den stivnbare blanding er i det vesentlige fri for Portlandsement, samt å gi den stivnbare blanding anledning til å stivne.

[0008] En annen utførelsesform tilveiebringer en stivnbar blanding omfattende: sementovnstøv, risskallaske og vann.

[0009] Trekkene og fordelene ved foreliggende oppfinnelse vil være åpenbare for fagfolk innen området. Mens mange endringer kan gjøres av fagfolk i teknikken, er slike forandringer innenfor rammen av oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

[0010] Foreliggende oppfinnelse vedrører sementeringsoperasjoner og mer spesifikt, i visse utførelsesformer, fremgangsmåter og blandinger som omfatter CKD og risskallaske. Det kan være flere potensielle fordeler ved fremgangsmåtene og blandingene ifølge foreliggende oppfinnelse, mens bare noen av disse vil bli utdypet her. En av de mange potensielle fordeler ved utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, er at inkludering av risskallaske i stivnbare blandinger som omfatter CKD, kan forbedre de mekaniske egenskaper av de CKD-holdige, stivnbare blandinger. Som et eksempel kan inkludering av risskallaske gi økt trykkfasthet for stivnbare blandinger omfattende CKD. En annen potensiell fordel med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse er at CKD og/ eller risskallaske kan benyttes for å redusere kostnadene for de stivnbare blandinger. For eksempel vil bruk av avfall CKD og/ eller risskallaske erstatte en mer kostbar komponent, så som Portlandsement, resultere i en mer økonomisk, stivnbar blanding.

[0011] Utførelsesformer av de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse kan omfatte CKD, risskallaske og vann. Andre valgfrie tilsetningsmidler er kan etter ønske også være inkludert i utførelsesformer av de stivnbare blandinger, inkludert, men ikke begrenset til, uekspandert perlitt, pumicitt, flygeaske, slaggsement, metakaolin, leirskifer, zeolitt, kombinasjoner avdisse og lignende. Utførelsesformer av de stivnbare blandinger kan også være skummet og/ eller utvidet etter ønske av fagfolk innen teknikken. De stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse bør ha en tetthet som er egnet for en spesifikk anvendelse etter ønske av en fagmann på området, med støtte i denne beskrivelse. I noen utførelsesformer kan de stivnbare blandinger ha en tetthet i området fra omtrent 0,95 til omtrent 1,90 kg/l (8 -16 pund/ gallon). I andre utførelsesformer kan de stivnbare blandinger bli skummet til en tetthet i området fra omtrent 0,95 til omtrent 1,56 kg/l (8-13 pund/ gallon).

[0012] Utførelsesformer av de stivnbare blandinger kan generelt omfatte CKD. Slik det anvendes her, refererer betegnelsen "CKD" til en delvis kalsinert ovn tilførsel som blir fjernet fra gasstrømmen og samlet opp, for eksempel i en støvsamler under fremstillingen av sementen. Vanligvis blir store mengder av CKD oppsamlet ved produksjon av sement som ofte kastes som avfall. Avhending av avfalls-CKD kan legge uønskede kostnader til produksjon av sement, så vel som miljømessige betenkeligheter knyttet til avhendingen. Den kjemiske analyse av CKD fra forskjellige sementprodusenter varierer avhengig av en rekke faktorer, inklusive den spesielle ovnstilførsel, effektiviteten av sementproduksjonen og de tilknyttede støvoppsamlingssystemer. CKD kan generelt omfatte en rekke oksider, så som Si02, AI2O3, Fe203, CaO, MgO, SO3, Na20, og K20.

[0013] CKD generelt kan oppvise sementegenskaper, ved at det kan stivne og bli harde i nærvær av vann. I samsvar med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan CKD benyttes blant annet for å erstatte mer kostbare sementholdige komponenter, så som Portlandsement, noe som resulterer i mer økonomiske stivnbare blandinger. I tillegg kan erstatning av Portlandsement med CKD resultere i en stivnbar blanding med redusert karbon-fotavtrykk.

[0014] CKD kan bli inkludert i de stivnbare blandinger i en mengde tilstrekkelig til å tilveiebringe den ønskede trykkfasthet, tetthet, kostnadsreduksjon, og/ eller redusert karbon fotavtrykk. I noen utførelsesformer kan CKD være til stede i de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse i en mengde i området på fra omtrent 0,1 til omtrent 99 vekt-% av sementholdige komponenter. Sementholdige komponenter omfatter slike komponenter eller kombinasjoner av komponenter av de stivnbare blandinger som stivner hydraulisk eller på annen måte stivner til å utvikle trykkfasthet, inkludert for eksempel CKD, risskallaske, uekspandert perlitt, flygeaske, pumicitt, slagg, kalk, leirskifer og lignende. CKD kan være til stede, i visse utførelsesformer, i en mengde som varierer mellom enhver av og/ eller inkluderende hvilken som helst av omtrent 0,1 %, omtrent 1 %, omtrent 5 %, omtrent 10 %, omtrent 15 %, omtrent 20 %, omtrent 25 %, omtrent 30 %, omtrent 35 %, omtrent 40 %, omtrent 45 %, omtrent 50 %, omtrent 55 %, omtrent 60 %, omtrent 65 %, omtrent 70 %, omtrent 75 %, omtrent 80 %, omtrent 90 %, omtrent 95 %, eller omtrent 99 %. I én utførelsesform kan CKD være til stede i de stivnbare blandingene i en mengde i området fra omtrent 5 til omtrent 95 vekt-% av sementholdige komponenter. I en annen utførelsesform kan CKD være til stede i en mengde i området fra omtrent 50 % til omtrent 95 vekt-% av sementholdige komponenter. I enda en annen utførelsesform kan CKD være tilstede i en mengde i området på fra omtrent 50 til omtrent 80 vekt-% av sementholdige komponenter. En fagmann på området, med støtte i denne beskrivelse, vil gjenkjenne den riktige mengde av CKD å inkludere for e valgt applikasjon.

[0015] Utførelsesformer av de stivnbare blandinger kan generelt omfatte risskallaske. Slik det anvendes her, refererer betegnelsen "risskall" til de harde beskyttende belegg på korn av ris som skilles fra ris under produksjon. Risskall blir også ofte referert til som rishylster eller risskjell. Store mengder av risskall som vanligvis kastes som avfall, blir vanligvis dannet under produksjon av ris. Imidlertid kan avhending av risskall i deponier være problematisk idet plass på søppelfyllinger kan være begrenset. Risskall inneholder typisk en vesentlig mengde silika og som når brent gir en aske, referert til heri som "risskallaske", som er rik på amorf silika. I noen utførelsesformer kan asken erholdt fra forbrenning av risskall, bli bearbeidet videre ved tørr oppmaling av asken til pulverform.

[0016] Tilsetning av risskallaske til stivnbare blandinger som omfatter CKD, har vist seg å gi enøkning i trykkfasthet. I samsvar med foreliggende utførelsesformer kan risskallaske bli inkludert i CKD-holdig stivnbare blandinger for å øke trykkfastheten av denne. Som et eksempel kan inkludering av risskallaske i en stivnbar blanding omfattende CKD, i én utførelsesform øke trykkfastheten i en mengde som er større enn eller lik omtrent 10 %, i en annen utførelsesform større enn eller lik omtrent 25 %, i en annen utførelsesform større enn eller lik omtrent 50 %, i en annen utførelsesform større enn eller lik omtrent 75 %, sammenlignet med samme stivnbare blanding som ikke inneholder lateks styrkeforbedreren. Slik det her benyttes blir "trykkfasthet" målt ved et bestemt tidspunkt etter at blandingen er blitt blandet og blandingen blir opprettholdt under gitte temperatur- og trykkforhold. For eksempel kan trykkfasthet måles på et tidspunkt i området fra omtrent 24 til omtrent 48 timer etter at blandingen er blandet og blandingen blir opprettholdt ved en temperatur på 71 °C (160 F) og atmosfærisk trykk. Trykkfasthet kan måles ved enten en destruktiv metode eller ikke-destruktiv metode. Den destruktive metode tester fysisk styrken av prøver av den stivnbare blanding ved forskjellige tidspunkter ved å knuse prøvene i en trykkfasthets prøvemaskin. Trykkfastheten beregnes fra sviktbelastningen dividert med tverrsnittarealet som motstår belastningen og blir rapportert i enheter av bar (alternativt pund-kraft per kvadrattomme (psi). Ikke-destruktive metoder kan vanligvis benytte en Ultralyds Sement Analysator ("UCA"), tilgjengelig fra Fann Instrument Company, Houston, TX.

[0017] I noen utførelsesformer kan risskallaske være til stede i de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse i en mengde i området på fra omtrent 0,1 til omtrent 99 vekt-% av sementholdige komponenter. Risskallasken kan i visse utførelser være til stede i en mengde som varierer mellom enhver av og/ eller inkludert en hvilken som helst av omtrent 0,1 %, omtrent 1 %, omtrent 5 %, omtrent 10 %, omtrent 15 %, omtrent 20 %, omtrent 25 %, omtrent 30 %, omtrent 35 %, omtrent 40 %, omtrent 45 %, omtrent 50 %, omtrent 55 %, omtrent 60 %, omtrent 65 %, omtrent 70 %, omtrent 75 %, omtrent 80 %, omtrent 90 %, omtrent 95 %, eller omkring 99 %. I én utførelsesform kan risskallasken være tilstede i den stivnbare blanding er i en mengde i området fra omtrent 5 til omtrent 95 vekt-% av sementholdige komponenter. I en annen utførelsesform kan risskallaske være til stede i en mengde i området fra omtrent 5 til omtrent 50 vekt-% av sementholdige komponenter. I enda en annen utførelsesform kan risskallasken være til stede i en mengde i området fra omtrent 20 til omtrent 50 vekt-% av sementholdige komponenter. En fagmann på området med støtte i denne beskrivelse, vil gjenkjenne den riktige mengde risskallaske til å inkludere i en valgt applikasjon.

[0018] Vannet som kan anvendes i utførelsesformer av de stivnbare blandinger, inkluderer for eksempel ferskvann, saltvann (for eksempel vann inneholdende ett eller flere oppløste salter), saltløsning (for eksempel, mettet saltvann produsert fra underjordiske formasjoner), sjøvann, eller kombinasjoner av de nevnte. Generelt kan vannet være fra en hvilken som helst kilde, forutsatt at vannet ikke inneholder et overskudd av forbindelser som på uønsket måte kan påvirke andre komponenter i den stivnbare blanding. I noen utførelsesformer kan vannet være inkludert i en mengde som er tilstrekkelig til å danne en pumpbar oppslemming. I noen utførelsesformer kan vannet inngå i de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse i en mengde i området fra omtrent 40 til omtrent 200 vekt-% av sementholdige komponenter. I noen utførelsesformer kan vannet inngå i en mengde i området fra omtrent 40 til omtrent 150 vekt-% av sementholdige komponenter. En fagmann på området vil med støtte i denne beskrivelse gjenkjenne den riktige mengde vann å inkludere i en valgt applikasjon.

[0019] I noen utførelsesformer kan de stivnbare blandinger videre omfatte en hydraulisk sement. Et antall hydrauliske sementer kan benyttes i samsvar med foreliggende oppfinnelse, inkludert, men ikke begrenset til, de som omfatter kalsium, aluminium, silisium, oksygen, jern og/ eller svovel, som stivner ved reaksjon med vann. Egnede hydrauliske sementer inkluderer, men er ikke begrenset til, Portlandsementer, puzzolane sementer, gipssementer sementer med høyt aluminiuminnhold, silikasementer og en hvilken som helst kombinasjon av de nevnte. I visse utførelsesformer kan den hydrauliske sement omfatte en Portlandsement. I noen utførelsesformer er Portlandsementer som er egnet for anvendelse i foreliggende oppfinnelse klassifisert som klasse A, C, H, og G-sementer i henhold til American Petroleum Institute, API Specification for Materials and Testing for Well Cements, API Spesifikasjon 10, 5. utg., 1. juli, 1990.1 tillegg kan sementer som er egnet for anvendelse i foreliggende oppfinnelse, i noen utførelser inkludere sementer som er klassifisert som ASTM type I, II eller III.

[0020] Det skal forstås at bruk av hydraulisk sement i utførelsesformer av de stivnbare blandinger i tillegg til CKD og/ eller risskallaske, kan bli redusert eller eliminert for å gi for eksempel deønskede kostnadsbesparelser og/ eller redusert karbon fotavtrykk. Følgelig kan utførelsesformer av de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse omfatte hydraulisk sement i en mengde fra 0 % til omtrent 75 %. For eksempel kan den hydrauliske sement, i visse utførelsesformer være til stede i en mengde som varierer mellom enhver av og/ eller inkludert hvilken som helst av omtrent 1 %, omtrent 5 %, omtrent 10 %, omtrent 15 %, omtrent 20 %, omtrent 24 %, omtrent 25 %, omtrent 30 %, omtrent 35 %, omtrent 40 %, omtrent 50 %, omtrent 55 %, omtrent 60 %, omtrent 65 %, omtrent 70 % eller omtrent 75 %. I en utførelsesform kan den hydrauliske sement være tilstede i en mengde i området fra omtrent 0 % til omtrent 20 %. I en annen utførelsesform kan den hydrauliske sement være tilstede i en mengde i området fra omtrent 0 % til omtrent 10 %. I enda en annen utførelsesform kan de stivnbare blandinger være i det vesentlige fri for hydraulisk sement. Slik det anvendes her, betyr uttrykket "i det vesentlige fri for" at hydrauliske sement ikke er tilstede, eller evt. at spormengder av hydraulisk sement være til stede i en mengde som er mindre enn omtrent 1 vekt-% av sement komponenter. I visse utførelsesformer kan den stivnbare blanding inneholde hydraulisk sement i en mengde mindre enn 0,1 vekt-% av sementholdige komponenter og eventuelt mindre enn omtrent 0,01 vekt-% av sementholdige komponenter. Som eksempel kan den stivnbare blanding i visse utførelsesformer være fri for hydraulisk sement, ved at den stivnbare blanding ikke inneholder noe hydraulisk sement.

[0021] Utførelsesformer av de stivnbare blandinger kan videre omfatte et stivningsforsinkende tilsetningsmiddel. Slik det her anvendes refererer uttrykket" stivningsforsinkende tilsetningsmiddel" til et tilsetningsmiddel som forsinker stivningen av de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse. Eksempler på egnede stivningsforsinkende tilsetningsmidler inkluderer, men er ikke begrenset til, ammonium, alkalimetaller, jordalkalimetaller, metallsalter av sulfoalkylerte ligniner, organiske syrer (f.eks. hydroksykarboksysyrer), kopolymere som omfatter akrylsyre eller maleinsyre, og kombinasjoner av disse. Ett eksempel på et egnet sulfoalkylert lignin omfatter et sulfometylert lignin. Egnede stivningsforsinkende tilsetningsmidler er beskrevet i større detalj i US patent nr. Re. 31190, idet hele beskrivelsen av denne inntas her gjennom henvisning. Egnede stivningsforsinkende tilsetningsmidler er kommersielt tilgjengelige fra Halliburton Energy Services, Inc. under varemerkene HR<*>4, HR<*>5, HR<*>7, HR<*>12, HR<*>15, HR<*>25, HR<*>601, SCR ™ 100, og SCR ™ 500 forsinkere. Generelt, når de anvendes, kan stivningsforsinkende tilsetningsmidler være inkludert i de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse i en mengde tilstrekkelig til å gi denønskede stivningsforsinkelse. I noen utførelsesformer kan stivningsretarderende tilsetningsmiddel være til stede i de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse i en mengde i området fra omtrent 0,1 til omtrent 5 vekt-% av sementholdige komponenter. En fagmann på området vil med støtte i denne beskrivelse gjenkjenne den riktige mengde av tilsetningsmiddel å inkludere for en valgt applikasjon.

[0022] Eventuelt kan andre ytterligere tilsetningsmidler er bli tilsatt de stivnbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse, om ansett hensiktsmessig av en fagmann på området med støtte i denne beskrivelse. Eksempler på slike tilsetningsmidler inkluderer, men er ikke begrenset til, styrkereduserende tilsetningsmidler, stivningsakseleratorer, vektøkende tilsetningsmidler, lettvekts tilsetningsmidler, gassutviklende tilsetningsmidler, tilsetningsmidler som fremmer en mekanisk egenskap, tilsetningsmidler mot sirkulasjonstap, filtreringsregulerende tilsetningsmidler, dispergeringsmidler, fluidtapsregulerende tilsetningsmidler, skumdempende tilsetningsmidler, skumdannende tilsetningsmidler, oljesvellbare partikler, vannsvellbare partikler, tiksotrope tilsetningsmidler, og kombinasjoner derav. Spesifikke eksempler på disse og andre tilsetningsmidler inkluderer uekspandert perlitt, pumicitt, flygeaske, slaggsement, metakaolin, leirskifer, zeolitt, krystallinsk silika, amorf silika, høydispers silika, salter, fibre, hydratiserbare leirer, mikrosfærer, elastomere, elastomere partikler, harpiks, lateks, kombinasjoner av de nevnte, og lignende. En person med vanlige kunnskaper innen faget vil med støtte av denne beskrivelse, lett være i stand til å bestemme type og mengde av tilsetningsmiddel som er nyttig for en spesiell applikasjon og ønsket resultat.

[0023] I noen utførelsesformer kan CKD og risskallaske kombineres for å danne en sement-komponent. I tillegg til CKD og risskallasken kan ytterligere komponenter også være inkludert i den sementkomponenten, som fyllstoff eller for andre formål som vil være åpenbare for en person med vanlig fagkunnskap på området, med støtte av denne beskrivelse. For eksempel kan andre komponenter som kan stivne og bli harde i nærvær avvann også være inkludert i den sementkomponenten. I noen utførelsesformer kan sementkomponenten videre omfatte uekspandert perlitt, pumicitt, flygeaske, slaggsement, metakaolin, leirskifer, zeolitt eller kombinasjoner av de nevnte. I noen utførelsesformer kan sementkomponenten plasseres i en sekk eller en annen egnet beholder for lagring og/ eller levering til et brønnsted. I en utførelsesform kan sementkomponenten deretter kombineres med vann for å lage en stivnbar blanding.

[0024] I noen utførelsesformer kan komponentene av de stivnbare blandinger kombineres i en hvilken som helst rekkefølge slik det vil bli forstått av en fagmann på området. I én utførelsesform kan CKD og risskallaske kombineres med vann for å lage en stivnbar blanding. Som det vil forstås kan én eller flere ytterligere komponenter som beskrevet ovenfor, for eksempel, også inkluderes i den stivnbare blanding. Komponentene i den stivnbare blanding kan kombineres ved å bruke en hvilken som helst blandeinnretning forlikelig med blandingen, som kjent for en person med vanlige kunnskaper innen fagområdet, for eksempel en bulkblander.

[0025] Som det vil forstås av en fagmann på området kan utførelsesformer av de stivnbare blandinger anvendes i en rekke forskjellige underjordiske applikasjoner, inkludert primær- og utbedrende sementering. Utførelsesformer av de stivnbare blandinger kan innføres i en underjordisk formasjon for å stivne i denne. For eksempel kan den stivnbare blanding bli plassert i et hulrom mellom en underjordisk formasjon, og et rør lokalisert i den underjordiske formasjon. Slik det her anvendes, omfatter å innføre den stivnbare blanding inn i en underjordisk formasjon å innføre blandingen i en hvilken som helst del av den underjordiske formasjonen, inkludert, uten begrensning, inn i et brønnhull som er boret inn i den underjordiske formasjon, inn i et område i nærheten av brønnhullet og som omgir brønnhullet, eller begge deler.

[0026] I utførelsesformer av primær sementerings kan for eksempel en stivnbar blanding innføres i et rom utenfor en rørledning (f.eks. rørstrenger, forlengningsrør) lokalisert i den underjordiske formasjon. Røret kan være plassert i et brønnhull boret inn i den underjordiske formasjon. Den stivnbare blanding kan gis anledning til å stivne og danne en ringformet kappe av stivnet sement i rommet utenfor ledningen. Blant annet kan den stivnede, stivnbare blanding danner en barriere som hindrer migrasjon av fluider i brønnhullet. Den stivnede, stivnbare blanding kan for eksempel også støtte røret i borehullet.

[0027] I utførelsesformer av utbedrende sementering kan en stivnbar blanding anvendes, for eksempel i trykksementeringsoperasjoner, eller ved plassering av sementplugger. Som et eksempel kan den stivnbare blanding anbringes i en brønnboring for å plugge et hulrom eller en sprekk i formasjonen, i en gruspakking, i røret, i sementkappen, og/ eller et mikroringrom mellom sementkappen og røret.

[0028] Til støtte for en bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse er følgende eksempel på visse aspekter av noen utførelsesformer gitt. På ingen måte bør det følgende eksempel bli lest for å begrense eller definere omfanget av oppfinnelsen.

Eksempel

[0029] En rekke prøver på stivnbare blandinger ble tilberedt og testet for å analysere kraftmotstandsegenskaper hos stivnbare blandinger som omfatter CKD og risskallaske. Prøveblandingene fikk anledning til å stivne i et vannbad ved 71 °C (160 F) i 24 timer ved omgivelsestrykk. Umiddelbart etter fjerning fra vannbadet ble knusestyrker (destruktiv trykkfasthet) bestemt ved hjelp av en Tinius Olsen tester. Resultatene av knusestyrketester er angitt i tabellen nedenfor.

[0030] Ti forskjellige tester ble utført, betegnet test nr. 1-10, ved bruk av de angitte mengder av vann, CKD, risskallaske, hydratisert kalk og sement dispergeringsmiddel. Mengdene av disse komponenter er angitt i tabellen nedenfor som prosent av vekt ("vekt- %") som angir prosent av bestanddelen i forhold til vekt av sement og risskallaske. Mengden av risskallaske ble variert i en mengde fra 0 til 50 vekt-%. Testene 1 og 5 var sammenligningstester som ikke inkluderte noe risskallaske. Dispergeringsmiddel brukt var CFR-3 ™ sementfriksjonsreduksjonsmiddel, fra Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. CKD brukt ble levert av Holcem (US) Inc., fra Ada, Oklahoma. Risskallaske som ble benyttet ble levert av Riceland Foods, Inc., Stuttgart, Arkansas, og hadde partikler som varierte fra omtrent 1 mikron til omtrent 10 mikron.

[0031] Dette eksemplet indikerer dermed at inkludering av risskallaske gir styrkeforbedring til CKD-holdige blandinger. Faktisk ble enøkning i trykkfasthet på 50 % eller mer oppnådd for testene nr. 6-10 med en tetthet på 1,50 kg/l (12,5 ppg) og inneholdende risskallaske i en mengde som varierte fra 20 til 50 vekt-%, sammenlignet med test nr. 5 som ikke inneholdt noe risskallaske.

[0032] Det skal forstås at mens blandingene og fremgangsmåtene er beskrevet som "omfattende", "inneholdende" eller "inkluderende" forskjellige komponenter eller trinn, kan blandingene og fremgangsmåtene også "hovedsakelig bestå av" eller "bestå av" de forskjellige komponenter og trinn.

[0033] For enkelhets skyld er bare visse områder er eksplisitt beskrevet. Imidlertid kan områder fra enhver nedre grense bli kombinert med enhver øvre grense for å anføre et område som ikke er eksplisitt angitt, så vel som at områder fra enhver nedre grense kan bli kombinert med en hvilken som helst annen nedre grense for å anføre et område som ikke er uttrykkelig angitt, og på samme måte kan områder fra enhver øvre grense bli kombinert med en hvilken som helst annen øvre grense for å anføre et område som ikke er eksplisitt angitt. I tillegg, alltid når et numerisk område med en nedre grense og en øvre grense er beskrevet, er spesielt beskrevet ethvert tall, og ethvert inkludert område som faller innenfor området. Særlig er ethvert område av verdier (av formen "fra omtrent a til omtrent b", eller, ekvivalent, "fra omtrent a til b", eller, ekvivalent, "fra omtrent a-b") som er beskrevet her, å forstå som å angi ethvert tall og ethvert område omfattet innenfor det bredere område av verdier, selv om dette ikke er eksplisitt angitt. Således kan hvert punkt eller enkeltverdi tjene som sin egen nedre eller øvre grense i kombinasjon med ethvert annet punkt eller individuelle verdi eller enhver annen nedre eller øvre grense, for å anføre et område som ikke er eksplisitt angitt.

[0034] Således er foreliggende oppfinnelse godt tilpasset til å oppnå de formål og fordelene som er nevnt så vel som de som andre iboende fordeler. De spesielle utførelsesformer som er beskrevet ovenfor er kun illustrerende, ettersom foreliggende oppfinnelse kan modifiseres og praktiseres på forskjellige, men ekvivalente måter åpenbare for fagfolk innen teknikken som har fordel av læren i denne beskrivelse. Selv om enkelte utførelsesformer er omtalt, omfatter oppfinnelsen alle kombinasjoner av alle disse utførelsesformer. Videre er ingen begrensninger ment å tillegges detaljene i konstruksjon eller design som her vist, annet enn de som er beskrevet i kravene nedenfor. Videre har betegnelsene i patentkravene sin vanlige, ordinære betydning dersom ikke annet eksplisitt og klart definert av patenthaver. Det er derfor klart at de spesifikke, illustrerende utførelsesformer som er beskrevet ovenfor, kan bli endret eller modifisert, og alle slike variasjoner anses å være innenfor rammen og ånden av foreliggende oppfinnelse.

Claims (32)

1. Fremgangsmåte ved sementering, omfattende: å plassere en stivnbar blanding i en underjordisk formasjon, idet den stivnbare blanding omfatter sementovnstøv, risskallaske og vann, og å gi den stivnbare blanding anledning til å stivne.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet den stivnbare blanding har en tetthet i området fra omtrent 0,95 -1,90 kg/l (8 - 16 pund pr. gallon).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet sementovnstøv er til stede i en mengde i et område fra omtrent 0,1 til omtrent 99 vekt-% av sementholdige komponenter, og hvor risskallasken er til stede i en mengde i et område av fra omtrent 0,1 til omtrent 99 vekt-% av sementholdige komponenter.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet sementovnstøv er til stede i en mengde i et område fra omtrent 50 til omtrent 95 vekt- % av sementholdige komponenter.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet risskallaske n er til stede i en mengde i området fra omtrent 5 til omtrent 50 vekt-% av sementholdige komponenter.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet risskallaske n inngår i den stivnbare blanding i en mengde som er tilstrekkelig til å øke den 24-timers destruktive trykkfasthet av den stivnbare blanding ved 71 °C (160 F) og atmosfærisk trykk i en mengde lik eller større enn omtrent 10 %.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet risskallaske n inngår i den stivnbare blanding i en mengde som er tilstrekkelig til å øke den 24-timers destruktive trykkfasthet av den stivnbare blanding ved 71 °C (160 °F) og atmosfærisk trykk i en mengde lik eller større enn 75 vekt- %.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet vannet er til stede i en mengde i et område fra omtrent 40 til omtrent 200 vekt-% av sementholdige komponenter.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet den stivnbare blanding er i det vesentlige fri for hydraulisk sement i tillegg til sementovnstøv.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet den stivnbare blanding videre omfatter et stivningsforsinkende tilsetningsmiddel.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet den stivnbare blanding videre omfatter minst ett tilsetningsmiddel valgt fra gruppen som består av uekspandert perlitt, pumicitt, kalk, flygeaske, slagg-sement, metakaolin, leirskifer, zeolitt, krystallinsk silika, amorf silika, høydispers silika, salt, fiber, hydratiserbar leire, mikrosfærer, elastomere, elastomere partikler, harpiks, lateks, og hvilken som helst kombinasjon av de nevnte.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet den stivnbare blanding omfatter minst ett tilsetningsmiddel valgt fra gruppen bestående av et styrkereduserendetilsetningsmiddel, en stivningsakselerator, et vektøkende tilsetningsmiddel, et lettvekts tilsetningsmiddel, et gassutviklende tilsetningsmiddel, et tilsetningsmiddel som fremmer en mekanisk egenskap, et middel mot sirkulasjonstap, et filtreringsregulerende tilsetningsmiddel, et dispergeringsmiddel, et fluidtapsregulerende tilsetningsmiddel, et skumdempende tilsetningsmiddel, et skummemiddel, en oljesvellbar partikkel, en vannsvellbar partikkel, et tiksotropt tilsetningsmiddel og hvilken som helst kombinasjon av de nevnte.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet den stivnbare blanding får stivne i et ringrom utenfor et rør anordnet i den underjordiske formasjon.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet den stivnbare blanding blir brukt ved primær sementering.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet den stivnbare blanding blir brukt i utbedrende sementering.

16. Fremgangsmåte ved sementering, omfattende: å plassere en stivnbar blanding i en underjordisk formasjon, idet den stivnbare blanding omfatter sementovnstøv, risskallaske, Portlandsement, og vann, og å gi den stivnbare blanding anledning til å stivne.

17. Sementholdig komponent ifølge krav 16, idet sementovnstøvet er til stede i en mengde i et område fra omtrent 0,1 til omtrent 99 vekt-% av sementholdige komponenter, og idet risskallasken er til stede i en mengde i området fra omtrent 0,1 til omtrent 99 vekt- % av sementholdige komponenter.

18. Sementholdig komponent ifølge krav 16, idet sementovnstøvet er til stede i en mengde i et område fra omtrent 0,1 til omtrent 50 vekt- % av sementholdige komponenter, idet risskallasken er til stede i en mengde i et område av fra omtrent 0,ltil omtrent 50 vekt- % av sementholdige komponenter, og idet Portlandsement er til stede i en mengde i et område fra omtrent 50 til omtrent 99 vekt- % av sementholdige komponenter.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16, idet den stivnbare blanding videre omfatter minst ett tilsetningsstoff valgt fra gruppen som består av uekspandert perlitt, pumicitt, kalk, flygeaske, slaggsement, metakaolin, leirskifer, zeolitt, krystallinsk silika, amorf silika, høydispers silika, salt, fiber, hydratiserbar leire, mikrosfærer, elastomer, elastomere partikler, harpiks, lateks, og hvilken som helst kombinasjon av de nevnte.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 16, idet den stivnbare blanding videre omfatter minst ett tilsetningsmiddel valgt fra gruppen bestående av et styrkereduserende-tilsetningsmiddel, en stivningsakselerator, et vektøkende middel, et lettvekts tilsetningsmiddel, et gassutviklende tilsetningsmiddel, et tilsetningsmiddel som fremmer en mekanisk egenskap, et tilsetningsmiddel mot sirkulasjonstap, et filtreringsregulerende tilsetningsmiddel, et dispergeringsmiddel, et fluidtapsregulerende tilsetningsmiddel, et skumdempende tilsetningsmiddel, et skummemiddel, en oljesvellbar partikkel, en vannsvellbar partikkel, et tiksotropt tilsetningsmiddel og hvilken som helst kombinasjon av de nevnte.

21. Fremgangsmåte ved sementering, omfattende: å plassere en stivnbar blanding i en underjordisk formasjon, idet den stivnbare blanding omfatter: sementovnsstøv, risskallaske, og vann, idet sementovnstøvet er til stede i en mengde i et område fra omtrent 50 til omtrent 80 vekt- % av sementovnsstøvet og risskallasken, idet risskallasken er til stede i en mengde i et område fra omtrent 20 til omtrent 50 vekt- % av sementovnsstøvet og risskallasken, idet vannet er til stede i en mengde i et område fra omtrent 40 til omtrent 200 vekt-% av sementovnsstøvet og risskallasken, idet den stivnbare blanding er i det vesentlige fri for Portland sement, og å gi den stivnbare blanding anledning til å stivne.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet den stivnbare blanding har en tetthet i området fra omtrent 0,95 -1,90 kg/l (8 -16 pund pr. gallon).

23. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet inkludering av risskallaske i den stivnbare blandingøker 24-timers destruktiv trykkfasthet av den stivnbare blanding ved 71 °C (160 F) og atmosfærisk trykk med en mengde lik eller større enn omtrent 10 %.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet inkludering av risskallaske i den stivnbare blandingøker 24-timers destruktiv trykkfasthet av den stivnbare blanding ved 71 °C (160 F) og atmosfæretrykk med en mengde lik eller større enn omtrent 75 %.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet den stivnbare blanding videre omfatter et stivningsforsinkende tilsetningsmiddel.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet den stivnbare blanding videre omfatter minst ett tilsetningsmiddel valgt fra gruppen som består av uekspandert perlitt, pumicitt, kalk, flygeaske, slaggsement, metakaolin, leirskifer, zeolitt, krystallinsk silika, amorf silika, høydispers silika, salt, fiber, hydratiserbar leire, mikrosfærer, elastomer, elastomere partikler, harpiks, lateks, og hvilken som helst kombinasjon av de nevnte.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet den stivnbare blanding omfatter minst ett tilsetningsmiddel valgt fra gruppen bestående av et styrkereduserende-tilsetningsmiddel, en stivningsakselerator, et vektøkende middel, et lettvekts tilsetningsmiddel, et gassutviklende tilsetningsmiddel, et tilsetningsmiddel som fremmer en mekanisk egenskap, et tilsetningsmiddel mot sirkulasjonstap, et filtreringsregulerende tilsetningsmiddel, et dispergeringsmiddel, et fluidtapsregulerende tilsetningsmiddel, et skumdempende tilsetningsmiddel, et skummemiddel, en oljesvellbar partikkel, en vannsvellbar partikkel, et tiksotropt tilsetningsmiddel og hvilken som helst kombinasjon av de nevnte

28. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet den stivnbare blanding får stivne i et ringrom utenfor et rør anordnet i den underjordiske formasjon.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet den stivnbare blanding blir brukt i primær sementering.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 21, idet den stivnbare blanding blir brukt i utbedrende sementering.

31. En stivnbar blanding omfattende: sementovnsstøv, risskallaske og vann.

32. Stivnbar blanding ifølge krav 31, idet sementovnstøver er til stede i en mengde i et område fra omtrent 0,1 til omtrent 99 vekt-% av sementholdige komponenter, og idet risskallasken er til stede i en mengde i området fra omtrent 0,1 til omtrent 99 vekt-% av sementholdige komponenter.