DE60012594T2

DE60012594T2 - Zementieren von Röhrensträngen in Bohrlöchern

Info

Publication number: DE60012594T2
Application number: DE60012594T
Authority: DE
Inventors: Jiten Duncan Chatterji; Robert D. Duncan Kuhlman; Roger S. Walters Cromwell; Bobby J. Duncan King
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: US6350309B2; US20010009133A1; US6244344B1; NO20000630D0; EP1028096B1; CA2298138A1; EP1028096A2; NO20000630L; DE60012594D1; EP1028096A3

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Zementieren von Untergrundbohrlöchern, und insbesondere auf Zementzusammensetzungen, welche zu widerstandsfähigen, undurchlässigen festen Massen aushärten, und auf eine Methode für das Anwenden solcher Zusammensetzungen.
Hydraulische Zementzusammensetzungen werden allgemein für primäre Zementierverfahren angewendet, wobei Rohranordnungen wie zum Beispiel Verrohrungen und Futterrohre in Bohrlöcher einzementiert werden. Während des Durchführens solcher primären Zementierverfahren wird eine hydraulische Zementzusammensetzung in den Ringraum zwischen den Wänden des Bohrloches und der Aussenoberflächen der Rohranordnung eingepumpt, welche in demselben positioniert ist. Die Zementzusammensetzung kann dann innerhalb dieses Ringraumes aushärten und darin eine ringförmige Schicht aus ausgehärtetem, im Wesentlichen undurchlässigen Zement formen. Die Zementschicht stützt die Rohranordnung physisch, positioniert dieselbe innerhalb des Bohrloches, und verbindet die Aussenoberflächen der Rohranordnung mit den Wänden des Bohrloches, wobei ein unerwünschter Fluß von Flüssigkeiten zwischen Zonen oder Formationen, welche von dem Bohrloch penetriert werden, verhindert wird.
Die während des primären Zementierens angewendeten Zementzusammensetzungen müssen oft besonders leicht sein, um ein Auferlegen von übergroßen hydrostatischen Drucken auf Formationen zu verhindern, welche von Bohrlöchern penetriert werden. Eine besonders geeignete Technologie für das Herstellen einer leichten hydraulischen Zementzusammensetzung ist das Aufschäumen der Zementzusammensetzung mit einem Gas, wie zum Beispiel Luft oder Stickstoff. Während des primären Zementierens liefert eine aufgeschäumte Zementzusammensetzung den zusätzlichen Vorteil, zusammendrückbar zu sein, wodurch Formationsflüssigkeiten weniger dazu neigen, während der Übergangszeit der Zementzusammensetzung in den Ringraum einzutreten und durch die dann enthaltene Zementzusammensetzung hindurch zu fliessen, d. h. in der Zeit nach dem Einführen einer Zementzusammensetzung in den Ringraum, in welcher die Zementzusammensetzung von einer wirklichen Flüssigkeit zu einer festen, ausgehärteten Masse aushärtet.
Die Entwicklung von Bohrlöchern einschließlich einer oder mehrerer Lateralen für das Steigern der Produktion ist relativ neu. Solche multilateralen Bohrlöcher schliessen vertikale oder gekrümmte (einschließlich horizontale) Hauptbohrlöcher mit einem oder mehreren sich lateral erstreckenden Nebenbohrlöchern ein, welche mit demselben verbunden sind. Es wurden diesbezüglich Bohr- und Komplettierungsgeräte entwickelt, welche das Bohren von mehreren Lateralen von einem verrohrten und auszementierten Hauptbohrloch aus ermöglichen. Ein jedes dieser lateralen Bohrlöcher kann ein darin einzementiertes Futterrohr enthalten, welches mit dem Hauptbohrloch verbunden ist. Diese lateralen Bohrlöcher können vertikal oder gekrümmt sein, und können jederzeit während des produktiven Arbeitslebens des Bohrloches in vorbestimmte Förderformationen oder -zonen hinein gebohrt werden. SU 966227 offenbart einen Pluggingschlamm für die Anwendung während des Zementierens von direktional abfallenden Bohrlöchern. Die Zementzusammensetzung besteht aus Portland-Zement, einem wasserlöslichen Epoxidharz, einem Verfestigungsmittel, einem Additiv für das Verbessern der Sedimentierung desselben, und Wasser.
Sowohl in herkömmlichen einzelnen Bohrlöchern wie auch in multilateralen Bohrlöchern mit mehreren Bohrungen müssen die für das Einzementieren von Verrohrungen oder Futterrohren in dasselbe Bohrloch angewendeten Zementzusammensetzungen nach dem Aushärten eine große Verbundstärke entwickeln und ausserdem über effektive Widerstandskräfte verfügen, d. h. Elastizität und Dehnbarkeit, um einem Verlust des Rohr- oder Formationsverbundes, einem Reissen und/oder Brechen als Resultat von Rohrbewegungen, und durch das Bohren oder andere Bohrlochverfahren verursachte Einschlägen und/oder Schocks widerstehen zu können. Ein solcher Verbundverlust, oder ein Reissen und/oder Brechen des ausgehärteten Zements würde einen Austritt von Formationsflüssigkeit durch wenigstens einen Abschnitt des Bohrlochs oder der Bohrlöcher ermöglichen, was sich besonders negativ auswirken kann.
Der ausgehärtete Zement innerhalb des Bohrloches, und besonders der ausgehärtete Zement, welcher eine Zementschicht in dem Ringraum zwischen einer Rohranordnung und den Wänden eines Bohrloches formt, fällt oft aufgrund von Abscher- oder Verdichtungsstressen aus, welche eine Wirkung auf den Zement ausüben. Solche Stressbedingungen sind gewöhnlich das Resultat von relativ hohen Flüssigkeitsdrucken und/oder Temperaturen innerhalb der einzementierten Rohranordnung während des Testens, des Perforierens, der Flüssigkeitsinjektion und/oder der Flüssigkeitsförderung. Der hohe interne Rohrdruck und/oder die hohe Temperatur resultiert in der radialen sowohl wie der Ausdehnung der Rohrkette in Längsrichtung, was wiederum einen Stress auf die Zementschicht auferlegt und ein Reissen derselben oder ein Lösen des Zementverbundes zwischen den Aussenoberflächen des Rohres und/oder den Bohrlochwänden verursacht, wobei ein Verlust der hydraulischen Dichtung innerhalb des Ringraumes auftreten wird.
Eine weitere, durch übermäßigen Druck verursachte Kondition resultiert innerhalb der Zementschicht aufgrund der thermalen Ausdehnung von Flüssigkeiten, welche innerhalb der Zementschicht eingeschlossen sind. Diese Kondition tritt oft als ein Resultat von hohen Temperaturdifferentialen auf, welche während der Injektion oder der Förderung von hochtemperaturigen Flüssigkeiten durch das Bohrloch hindurch entstehen, d. h. wenn ein Bohrloch einem Dampfförderverfahren ausgesetzt wird, oder wenn heisse Formationsflüssigkeiten aus hochtemperaturigen Formationen gefördert werden. Normalerweise wird der Druck der eingeschlossenen Flüssigkeiten den Zusammenbruchdruck des Zementes übersteigen und Lecks und Verbundausfälle der Rohranordnung verursachen. Die Anwendung einer Zementzusammensetzung mit einem Arbeitstemperaturbereich von –2 bis +75°C wird in SU 565987 beschrieben. Eine weitere Verdichtungsstresskondition tritt als ein Resultat von externen Kräften auf, welche aufgrund einer Formationsverschiebung, dem Druck einer überlagernden Schicht, einem Erdrutsch und/oder eines tektonischem Kriechens auf die Zementschicht einwirken.
In multilateralen Bohrlöchern, in welchen Rohranordnungen mit Hilfe von herkömmlichen Bohrlochzementschlammen, welche zu spröden, festen Massen aushärten, in Bohrlöcher einzementiert wurden, kann der spröde ausgehärtete Zement durch ein in den zahlreichen Lateralen durchgeführtes Bohren oder andere Bohrlochverfahren erzeugten Einschlägen und Schocks nicht widerstehen, ohne zu reissen oder zu brechen.
Die oben beschriebenen Ausfälle können aufgrund eines Produktionsverlustes, einer Umweltverschmutzung, eines gefährlichen Bohrinselverfahren und/oder gefährlicher Förderverfahren resultieren. Die am häufigsten auftretende Gefahr besteht aus einer Gegenwart von Gasdruck in der Bohrlochkammer. US 5.458.195 beschreibt die Anwendung von umweltlich schädlichen Bohrflüssigkeiten als einen Teil einer zementhaltigen Zusammensetzung.
Es besteht daher ein Bedarf für verbesserte Bohrlochzementzusammensetzungen und Methoden, wobei dieselben Zementzusammensetzungen nach dem Aushärten besonders widerstandsfähig sein, und den oben beschriebenen Stressen ohne Ausfall widerstehen können sollten. Es besteht somit ein Bedarf für Bohrlochzementzusammensetzungen und Methoden, deren Zementzusammensetzungen über verbesserte mechanische Eigenschaften verfügen, welche Elastizität und Dehnbarkeit einschliessen und Ausfälle aufgrund von Rohrbewegungen, Einschlägen und Schocks reduzieren oder verhindern.
Wir haben nun einige verbesserte Zementzusammensetzungen entwickelt, welche nach dem Aushärten widerstandsfähige, feste Massen formen, welche die oben beschriebenen Anforderungen erfüllen und die Fehlerscheinungen des aktuellen Standes der Technik überkommen oder mitigieren.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung bietet eine Bohrlochzementzusammensetzung, welche einen hydraulischen Zement beinhaltet; und ein Epoxidharz; und ein Verfestigungsmittel für das vorgenannte Epoxidharz; und eine ausreichend große Menge Wasser für das Formen eines pumpbaren Schlamms; dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe ein Gas, ein Schaumbildungsmittel, und ein Schaumstabilisierungsmittel beinhaltet.
Die Erfindung bietet weiter eine Methode für das Einzementieren einer Rohranordnung in ein Bohrloch, wobei dieselbe Methode das Einführen einer Zementzusammensetzung in den Ringraum zwischen der vorgenannten Rohranordnung und dem vorgenannten Bohrloch umfasst; und das Aushärten der vorgenannten Zementzusammensetzung zu einer widerstandsfähigen undurchlässigen festen Masse, wobei die Zementzusammensetzung aus einer Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung besteht.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können wahlweise ein amorphoses Silikapulver, ein Dispersionsmittel, einen Verfestigungsstaustoff und andere geeignete Additive beinhalten, welche dem Fachmann auf diesem Gebiet sehr wohl bekannt sind.
Die Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verfügen über verbesserte Widerstandsfähigkeiten, ohne deren Stärke oder Ermüdungsfestigkeit zu kompromieren, und sie eignen sich besonders für das primäre Zementieren, d. h. das Einzementieren von Verrohrungen und Futterrohren in Bohrlöcher. Eine Reihe von hydraulischen Zementen kann gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden, wobei dieselben solche einschliessen, welche aus Kalzium, Aluminium, Silikon, Sauerstoff und/oder Schwefel bestehen, und welche aufgrund einer Reaktion mit Wasser setzen und aushärten. Solche hydraulischen Zemente schliessen Portland-Zemente, Pozzolana-Zemente, Gipszemente, Zemente mit einem hohen Aluminiumgehalt, Silikazemente und Zemente mit einer hohen Alkalinität ein. Portland-Zemente oder gleichwertige Zemente werden im allgemeinen für die Anwendung mit der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Portland-Zemente der Typen, welche in API Specification For Materials And Testing For Well Cements, API-Spezifikation 10, 5. Ausgabe vom 1. Juli 1990 des American Petroleum Institute definiert und beschrieben werden, sind besonders geeignet. Bevorzugte API Portland-Zemente schliessen die Klassen A, B, C, G, und H ein, wobei die API-Klassen G und H besonders bevorzugt werden, und wobei die Klasse G am meisten bevorzugt wird.
Eine Reihe verschiedener aushärtbarer Epoxidharze kann in den Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Bevorzugte Epoxidharze sind solche, welche aus den Kondensationsprodukten von Epichlorohydrin und Bisphenol A ausgewählt wurden. Ein besonders geeignetes dieser Harze ist kommerziell von der Shell Chemical Company unter dem Handelsnamen "EPON^®RESIN 828" erhältlich. Dieses Epoxidharz verfügt über ein Molekulargewicht von ungefähr 340 und einen Anteil von einem Gramm Epoxid pro ungefähr 180 bis 196 Gramm Harz. Ein weiteres geeignetes Epoxidharz ist ein epoxidiertes Bisphenol A Novolakharz, welches über einen Anteil von einem Gramm Epoxid pro ungefähr 205 Gramm Harz verfügt.
Für ein einfaches Mischen wird das angewendete Epoxidharz vorzugsweise vorher in einer nicht ionischen wässerigen Flüssigkeit aufgelöst. Eine solche nicht ionische wässerige Dispersion des oben beschriebenen Kondensationsproduktes von Epichlorohydrin und Bisphenol A ist kommerziell von der Shell Chemical Company unter dem Handelsnamen "EPI-REZ^®-3510-W-60" erhältlich. Eine weitere nicht-ionische wässerige Dispersion eines Epoxidharzes, welches aus einem Kondensationsprodukt von Epichlorohydrin und Bisphenol A besteht und über ein höheres Molekulargewicht verfügt als das oben beschriebene Harz ist kommerziell auch von der Shell Chemical Company unter dem Handelsnamen "EPI-REZ^®-3522-W-60" erhältlich. Der oben beschriebene epoxidierte Bisphenol A Novolakharz ist kommerziell in der Form einer nicht-ionischen wässerigen Dispersion von der Shell Chemical Company unter dem Handelsnamen "EPI-REZ^®-5003-W-55" erhältlich. Von den vorhergehenden nicht ionischen wässerigen Dispersionen von Epoxidharzen wird die wässerige Dispersion des Kondensationsproduktes von Epichlorohydrin und Bisphenol A mit einem Molekulargewicht von ungefähr 340 sowohl wie einem Anteil von einem Gramm Epoxid pro ungefähr 180 bis 195 Gramm Harz am meisten bevorzugt.
Das angewendete Epoxidharz wird in die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 5% bis ungefähr 20% Massenanteil des hydraulischen Zementes in der Zusammensetzung, und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 8% bis ungefähr 10% eingeschlossen.
Eine Reihe von Verfestigungsmitteln, welche aliphatische Amine, aliphatische Tertiäramine, aromatische Amine, cycloaliphatische Amine, heterocyclische Amine, Amidoamine, Polyamide, Polyethylenamine, und carboxylische Säureanhydride einschliessen, aber keinesfalls auf diese beschränkt sind, können in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, welche die oben beschriebenen Epoxidharze beinhalten. Von diesem sind aliphatische Amine, aromatische Amine, und carboxylische Säureanhydride die am meisten geeigneten.
Beispiele von aliphatischen und aromatischen Aminverfestigungsmitteln sind Triethylenetetraamin, Ethylendiamin, N-Cocoalkyltrimethylendiamin, Isophorondiamin, Diethyltoluendiamin, und Tris(dimethylaminomethylphenol). Beispiele von geeigneten carboxylischen Säureanhydriden sind methyltetrahydrophthalisches Anhydrid, hexahydrophthalisches Anhydrid, Maleinanhydrid, Polyazelainpolyanhydrid, und Phthalinanhydrid. Von diesen werden Triethylenetetraamin, Ethyllendiamin, N-Cocoalkyltrimethylendiamin, Isophorondiamin, Diethyltoluendiamin, und Tris(dimethylaminomethylphenol) bevorzugt, wobei Isophorondiamin, Diethyltoluendiamin, und Tris(dimethylaminomethylphenol) am meisten bevorzugt werden.
Das oder die angewendete(n) Verfestigungsmittel wird in den Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung im allgemeinen in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 0.02% Massenanteil des hydraulischen Zementes in der Zusammensetzung eingeschlossen.
Das in den Zementzusammensetzungen enthaltene Wasser, welches zusätzlich zu dem Wasser vorhanden ist, welches in den nicht-ionischen wässerigen Dispersionen des Epoxidharzes vorhanden ist, wird den Zusammensetzungen hinzugefügt, um dieselben Zusammensetzungen pumpbar zu gestalten. Das Wasser kann aus einer beliebigen Quelle stammen, solange es keine Mischungen beinhaltet, welche andere Komponente innerhalb der Zementzusammensetzungen negativ beeinflussen würden. Frisches Wasser wird jedoch bevorzugt. Im allgemeinen wird dieses Wasser in einer Menge innerhalb eines Bereiches von ungefähr 20% bis ungefähr 45% Massenanteil des hydraulischen Zementes in den Zusammensetzungen vorhanden sein, und vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von ungefähr 25% bis ungefähr 30%. Eine weitere Komponente, welche wahlweise in die Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen werden kann, ist ein Verfestigungsstaustoff. Verfestigungsstaustoffe werden in eine Zementzusammensetzung mit eingeschlossen, wenn es notwendig ist, die Zeitspanne zu verlängern, innerhalb welcher die Zementzusammensetzung gepumpt werden kann, so dass diese sich nicht verdicken oder aushärten wird, bevor sie innerhalb eines zu zementierenden Bohrloches an einem gewünschten Ort positioniert werden kann. Beispiele von Verfestigungsstaustoffen, welche angewendet werden können, schliessen Lignosulfonate wie zum Beispiel Kalzium- und Natriumlignosulfonat ein, wobei solche Lingosulfonate durch eine Reaktion mit Formaldehyd und Natriumbisulfit, organischen Säuren wie zum Beispiel Weinsäure und Gluconsäure, einem Copolymer, oder einem Copolymersalz von 2-Acrylamid-2-Methylpropanschwefelsäure und Acrylsäure und anderen modifiziert werden. Ein besonders geeigneter Verfestigungsstaustoff für die Anwendung in den Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung besteht aus Kalziumlignosulfont, welches durch eine Reaktion mit Formaldehyd und Natriumbisulfit modifiziert wird. Dieser Verfestigungsstaustoff ist kommerziell unter dem Handelsnamen "HR-6L^TM" von Halliburton Energy Services Inc. in Duncan, Oklahoma erhältlich.
Die korrekte Menge von Verfestigungsstaustoff welche für bestimmte Bedingungen erforderlich ist, kann mit Hilfe des Durchführens eines Verdickungszeittestes für den jeweiligen Verfestigungsstaustoff und die Zementzusammensetzung bestimmt werden. Solche Tests werden in der API Specification For Materials And Testine For Well Cements, API-Spezifikation 10 wie weiter oben schon aufgeführt beschrieben. Im allgemeinen wird der angewendete Verfestigungsstaustoff zu der Zementzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.1% bis ungefähr 3% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung hinzugefügt.
Andere Komponente, welche wahlweise in die Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen werden können, sind amorphose Silikapulver und ein Dispersionsmittel. Das amorphose Silikapulver verbessert die Druckfestigkeit und andere mechanische Eigenschaften der Zementzusammensetzung, und das Dispersionsmittel ermöglicht die Dispersion des amorphosen Silikapulvers und anderer Feststoffe innerhalb der Zusammensetzungen.
Ein geeignetes amorphoses Silikapulver, welches angewendet werden kann, ist kommerziell unter dem Handelsnamen "SILICALITE^TM" von Halliburton Energy Services Inc. in Duncan, Oklahoma erhältlich. Obwohl verschiedene Dispersionsmittel angewendet werden können besteht ein besonders geeignetes Dispersionsmittel aus dem Kondensationsreaktionsprodukt von Formaldehyd, Aceton und Natriumbisulfat. Dieses Dispersionsmittel ist kommerziell unter dem Handelsnamen "CFR-3^TM" von Halliburton Energy Services Inc. in Duncan, Oklahoma erhältlich.
Wenn ein amorphoses Silikapulver angewendet wird, wird dasselbe in die Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10% bis ungefähr 20% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung mit eingeschlossen. Das angewendete Dispersionsmittel wird in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.5% bis ungefähr 1% Massenanteil des hydraulischen Zements in die Zusammensetzung mit eingeschlossen.
Das Aufschäumen der Zusammensetzungen kann durch das Kombinieren eines verdichtungsfähigen Gases in einer Menge mit den Zusammensetzungen durchgeführt werden, welche für das Aufschäumen der Zusammensetzungen ausreicht und eine gewünschte Dichte produziert, sowohl wie mit einer effektiven Menge des Schaumbildungsmittels und einer effektiven Menge des Schaumstabilisierungsmittels. Wie weiter oben schon erwähnt verhindert die Gegenwart eines verdichtungsfähigen Gases in den Zementzusammensetzungen einen Eintritt von unter Druck stehenden Formationsflüssigkeiten in die Zementzusammensetzungen während des Aushärtens derselben und unterstützt die Widerstandsfähigkeit der ausgehärteten Zementzusammensetzungen.
Das angewendete Gas wird vorzugsweise aus Stickstoff und Luft ausgewählt, wobei der Stickstoff am meisten bevorzugt wird. Im allgemeinen ist das Gas in einer Menge vorhanden, welche für das Aufschäumen der Zementzusammensetzungen ausreicht und eine Zementzusammensetzungsdichte innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10 bis ungefähr 16 Pfund pro Gallone produziert, und vorzugsweise von ungefähr 12 bis ungefähr 14 Pfund pro Gallone.
Das Schaumbildungsmittel unterstützt dieses Aufschäumen. Geeignete Schaumbildungsmittel bestehen aus oberflächenaktiven Mitteln mit der allgemeinen Formel: H(CH₂)_a(OC₂H₄)_bOSO₃X wobei:
a eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 5 bis ungefähr 15 repräsentiert;
b eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1 bis ungefähr 10 repräsentiert; und
X ein beliebiges kompatibles Kation repräsentiert.
Ein besonders bevorzugtes Schaumbildungsmittel des obigen Typs ist ein oberflächenaktives Mittel mit der folgenden Formel: H(CH₂)_a(OC₂H₄)₃OSO₃Na wobei:
a eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 6 bis ungefähr 10 repräsentiert.
Dieses oberflächenaktive Mittel ist kommerziell unter dem Handelsnamen "CFA-S^TM" von Halliburton Energy Services Inc. in Duncan, Oklahoma erhältlich.
Ein weiteres besonders bevorzugtes Schaumbildungsmittel des obig erwähnten Typs ist ein oberflächenaktives Mittel mit der Formel: H(CH₂)_a(OC₂H₄)_bSO₃NH₄ wobei:
a eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 5 bis ungefähr 15 repräsentiert; und
b eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1 bis ungefähr 10 repräsentiert.
Dieses oberflächenaktive Mittel ist kommerziell unter dem Handelsnamen "HALLIBURTON FOAM ADDITIVE^TM" von Halliburton Energy Services Inc. in Duncan, Oklahoma erhältlich.
Ein weiteres Schaumbildungsmittel, welches in den Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, schließt einen polyethoxylierten Alkohol mit der folgenden Formel ein: H(CH₂)_a(OC₂H₄)_bOH wobei:
a eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10 bis ungefähr 18 repräsentiert; und
b eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 6 bis ungefähr 15 repräsentiert. Dieses oberflächenaktive Mittel ist von Halliburton Energy Services unter dem Handelsnamen "AQF-1^TM" erhältlich.
Ein weiteres Schaumbildungsmittel, welches angewendet werden kann, ist ein Natriumsalz einer alphaolefinischen Schwefelsäure (AOS), welche eine Mischung von Gemischen mit den folgenden Formeln repräsentiert: X[H(CH₂)_nC=C-(CH₂)_mSO₃NA und Y[H(CH₂)_p-COH-(CH₂)_qSO₃Na] wobei:
n und m individuelle Ganzzahlen innerhalb eines Bereichs von ungefähr 6 bis ungefähr 16 repräsentieren;
p und q individuelle Ganzzahlen innerhalb eines Bereichs von ungefähr 7 bis ungefähr 17 repräsentieren; und
X und Y Brüche repräsentieren, wobei die Summe von X und Y 1 ist.
Dieses Schaumbildungsmittel ist von Halliburton Energy Services unter dem Handelsnamen "AQF-2^TM" erhältlich.
Ein weiteres schäumendes oberflächenaktives Mittel, welches angewendet werden kann, ist ein Alkoholethersulfat mit der folgenden Formel: H(CH₂)_a(OC₂H₄)_bSO₃NH₄ wobei:
a eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 6 bis ungefähr 10 repräsentiert; und
b eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 3 bis ungefähr 10 repräsentiert. Die Anwendung dieses bestimmten Schaumbildungsmittels wird von verschiedenen Punkten wie zum Beispiel den Typen der Formationen, in welchen der aufgeschäumte Zement positioniert werden soll, abhängen. Im allgemeinen wird das angewendete Schaumbildungsmittel in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1.5% bis ungefähr 10% Massenanteil des Wassers der Zusammensetzung in eine Zementzusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen. Wenn das Schaumbildungsmittel aus einem der oben beschriebenen bevorzugten oberflächenaktiven Mittel besteht, wird es in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 3% bis ungefähr 5% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers in die Zusammensetzung mit eingeschlossen.
Ein Schaumstabilisierungsmittel wird ausserdem in die aufgeschäumten Zementzusammensetzungen mit eingeschlossen, um die Stabilität des Schaums zu verbessern.
Ein solches Schaumstabilisierungsmittel ist eine Mischung mit der folgenden Formel:
wobei:
R eine Wasserstoff- oder eine Methylradikale repräsentiert; und
n eine Ganzzahl innerhalb eines Bereichs von ungefähr 20 bis ungefähr 200 repräsentiert.
Ein besonders bevorzugtes Schaumstabilisierungsmittel des obigen Typs ist ein Methoxypolyethylenglycol mit der folgenden Formel: CH₃O(CH₂CH₂O)_nCH₂OH wobei:
n innerhalb eines Bereichs von ungefähr 100 bis ungefähr 150 liegt.
Dieses Schaumstabilisierungsmittel ist kommerziell von Halliburton Energy Services unter dem Handelsnamen "HALLIBURTON FOAM STABILIZER^TM" erhältlich.
Das am meisten bevorzugte Schaumstabilisierungsmittel besteht aus einem Amidopropylbetain mit der folgenden Formel: R-CONHCH₂CH₂CH₂N⁺(CH₃)₂CH₂CO₂ ^– wobei:
R eine gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe von C₁₀ bis C₁₈ , eine Oleylgruppe, oder eine Linoleylgruppe repräsentiert.
Ein besonders geeignetes Stabilisierungsmittel des obigen Typs ist ein Cocoylamidopropylbetain. Dieses Schaumstabilisierungsmittel ist kommerziell von Halliburton Energy Services unter dem Handelsnamen "HC-2^TM"erhältlich.
Das Schaumstabilisierungsmittel wird im allgemeinen in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.75% bis ungefähr 5% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers in eine Zementzusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen. Wenn das Schaumstabilisierungsmittel aus einem der oben beschriebenen besonders bevorzugten Mittel besteht, ist dieses vorzugsweise in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1.5% bis ungefähr 2.5% Massenanteils des Wassers in der Zusammensetzung vorhanden.
So besteht eine verbesserte Bohrlochzementzusammensetzung der vorliegenden Erfindung aus einem hydraulischen Zement, einem Epoxidharz, welches aus der Gruppe von Kondensationsreaktionsprodukten von Epichlorohydrin und Bisphenol A ausgewählt wird, und einem epoxidierten Bisphenol, einem Novolakharz, welcher in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 8% bis ungefähr 10% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, einem Verfestigungsmittel für das Epoxidharz, welches aus der Gruppe von aliphatischen Aminen, aromatischen Aminen, und carboxylischen Säureanhydriden ausgewählt wird, und welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.01% bis ungefähr 0.02% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einer ausreichend großen Menge Wasser, um einen pumpbaren Schlamm zu formen.
Eine weitere Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung besteht aus einem hydraulischen Zement, einem Epoxidharz, welches aus der Gruppe eines Kondensationsreaktionsproduktes von Epichlorohydrin und Bisphenol A ausgewählt wird, und einem epoxidierten Bisphenol A Novolakharz, welcher in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 8% bis ungefähr 10% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, einem Verfestigungsmittel für das Epoxidharz, welches aus der Gruppe von aliphatischen Aminen, aromatischen Aminen, und carboxylischen Säureanhydriden ausgewählt wird, und welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.01 % bis ungefähr 0.02% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Verfestigungsstaustoff, d. h. einem Alkalimetall oder einem alkalinen Erdmetallilgnosulfonat, welches durch eine Reaktion mit Formaldehyd und Natriumbisulfit modifiziert wurde und in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.1% bis ungefähr 3% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und amorphosem Silikapulver, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10% bis ungefähr 20% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Dispersionsmittel, d. h. dem Kondensationsreaktionsprodukt von Formaldehyd, Aceton, und Natriumbisulfit, welcher in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.05% bis ungefähr 1% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einer ausreichend großen Menge Wasser, um einen pumpbaren Schlamm zu formen.
Eine weitere Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung besteht aus einem hydraulischen Zement, einem Epoxidharz, welcher aus der Gruppe eines Kondensationsreaktionsproduktes von Epichlorohydrin und Bisphenol A ausgewählt wird, und einem epoxidierten Bisphenol A Novolakharz, welcher in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 8% bis ungefähr 10% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, einem Verfestigungsmittel für das vorgenannte Epoxidharz, welches aus der Gruppe von aliphatischen Aminen, aromatischen Aminen, und carboxylischen Säureanhydriden ausgewählt wird, und welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.01% bis ungefähr 0.02% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und Wasser, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 25% bis ungefähr 35% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Gas, welches in einer ausreichend großen Menge vorhanden ist, um einen Schaum mit einer Dichte innerhalb eines Bereichs von ungefähr 12 bis ungefähr 14 Pfund pro Gallone zu formen, und einem Schaumbildungsmittel, d. h. einem Natriumsalz einer alphaolefinischen Schwefelsäure, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 3% bis ungefähr 5% Massenanteil des Wassers in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Schaumstabilisierungsmittel, d. h. Cocoylamidopropylbetain, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1.5% bis ungefähr 2.5% Massenanteil des Wassers in der Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine weitere Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung besteht aus einem hydraulischen Zement, einem Epoxidharz, welcher aus der Gruppe eines Kondensationsreaktionsproduktes von Epichlorohydrin und Bisphenol A ausgewählt wird, und einem epoxidierten Bisphenol A Novolakharz, welcher in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 8% bis ungefähr 10% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Verfestigungsmittel für das Epoxidharz, welches aus der Gruppe von aliphatischen Aminen, aromatischen Aminen, und carboxylischen Säureanhydriden ausgewählt wird, und welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.01% bis ungefähr 0.02% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und Wasser, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 25% bis ungefähr 35% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Verfestigungsstaustoff d. h. einem Alkalimetall oder einem alkalinen Erdmetalllignosulfonat, welches durch eine Reaktion mit Formaldehyd und Natriumbisulfit modifiziert wurde, und welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.1% bis ungefähr 3% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem amorphosen Silikapulver, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10% bis ungefähr 20% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Dispersionsmittel, d. h. dem Kondensationsreaktionsmittel von Formaldehyd, Aceton und Natriumbisulfit, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0.05% bis ungefähr 1% Massenanteil des hydraulischen Zements in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Gas, welches aus der Gruppe von Luft und Stickstoff ausgewählt wird, und welches in einer ausreichend großen Menge vorhanden ist, um die Zementzusammensetzung aufzuschäumen, und einer effektiven Menge eines Schaumbildungsmittels, d. h. dem Natriumsalz einer alphaolefinischen Schwefelsäure, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 3% bis ungefähr 5% Massenanteil des Wassers in der Zusammensetzung vorhanden ist, und einem Schaumstabilisierungsmittel, d. h. Cocoylamidopropylbetain, welches in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1.5% bis ungefähr 2.5% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers in der Zusammensetzung vorhanden ist.
Wie schon erwähnt bestehen die verbesserten Methoden der vorliegenden Erfindung für das Einzementieren einer Rohranordnung in ein Bohrloch grundsätzlich aus dem Vorbereiten einer Zementzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben, und dem Einführen derselben Zementzusammensetzung in den Ringraum zwischen einer Rohranordnung und einem Bohrloch, und dem Aushärten der Zementzusammensetzung zu einer widerstandsfähigen undurchlässigen Masse.
Zur weiteren Veranschaulichung der Methoden und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beziehen wir uns nun auf die folgenden Beispiele.
Beispiel 1
Eine nicht aufgeschäumte Zusammensetzung mit einer Dichte von 1964.7 kg/m³ (16.4 Pfund pro Gallone) wurde durch das Mischen von 720 Gramm eines Prämiumzements mit 234.6 Gramm Wasser, 58.6 Gramm einer nicht ionischen wässerigen Dispersion eines Epoxidharzes, und 0.9 Gramm eines Verfestigungsmittels für das Epoxidharz vorbereitet. Die Zementzusammensetzung wurde dann in Testproben aufgeteilt, und verschieden große Menge eines Verfestigungsstaustoffes wurden zu einigen der Testproben hinzugefügt.
Eine zweite nicht aufgeschäumte Zementzusammensetzung mit einer Dichte von 1964.7 kg/m³ (16.4 Pfund pro Gallone) wurde durch das Kombinieren von 720 Gramm eines Prämiumzements mit 252.8 Gramm Wasser, 0.5 Gramm eines Dispersionsmittels, und 80 Gramm eines amorphosen Silikapulvers vorbereitet. Auch dieser Zementschlamm wurde in Testproben aufgeteilt, und ein Verfestigungsstaustoff wurde zu einigen der Testproben hinzugefügt.
Es wurden dann aufgeschäumte Zementzusammensetzungsproben vorbereitet, indem zunächst 720 Gramm eines Primärzements mit 234.6 Gramm Wasser, 58.6 Gramm einer wässerigen Dispersion eines Epoxidharzes und 0.9 Gramm eines Verfestigungsmittels gemischt wurde. Dieser Zementschlamm verfügte über eine Dichte von 1964.7 kg/m³ (16.4 Pfund pro Gallone) und wurde in Testproben aufgeteilt, und ein Verfestigungsstaustoff wurde dann zu einigen der Testproben hinzugefügt. Die Testproben wurden dann nach dem Kombinieren derselben mit einem Schaumbildungsmittel, d. h. einem Natriumsalz einer alphaolefinischen Schwefelsäure in einer Menge von ungefähr 1.67% Massenanteil des Wassers und einem Schaumstabilisierungsmittel, d. h. einem Cocoylamidopropylbetain in einer Menge von 0.83% Massenanteil des Wasser mit Luft bis auf eine Dichte von 1677.2 kg/cm³ (14 Pfund pro Gallone) aufgeschäumt.
Weitere aufgeschäumte Zementzusammensetzungstestproben wurden durch das Mischen von 720 Gramm eines Prämiumzements mit 252.8 Gramm Wasser, 0.5 Gramm eines Dispersionsmittels, und 80 Gramm amorphosem Silikapulver vorbereitet. Der resultierende Zementschlamm verfügte über eine Dichte von 1964.7 kg/m³ (16.4 Pfund pro Gallone) und wurde in Testproben aufgeteilt, wonach verschiedene Mengen eines Verfestigungsstaustoffes zu einigen der Testproben hinzugefügt wurden. Die Testproben wurden dann nach Hinzufügen eines Schaumbildungsmittels, d. h. einem Natriumsalz einer alphaolefinischen Schwefelsäure, zu den Testproben in einer Menge von 1.67% Massenanteil des Wassers und einem Schaumstabilisierungsmittel hinzugefügt, d.h. Cocoylamidopropylbetain in einer Menge von 0.83% Massenanteil des Wassers, und mit Luft auf eine Dichte von 1677.2 kg/m³ (14 Pfund pro Gallone) aufgeschäumt.
Die oben beschriebenen Testproben der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wurden dann bei 60°C (140°F) gemäß der in der weiter oben schon erwähnten API-Spezifikation 10 aufgeführten Verfahren auf ihre Verdickungszeiten überprüft. Die Komponente und deren in den verschiedenen, weiter oben beschriebenen Zementzusammensetzungstestproben vorhandenen Mengen sowohl wie die Resultate der Verdickungszeittests sind weiter unten in Tabelle I aufgeführt.
Nur die in der unten dargestellten Tabelle aufgeführten Testproben 6–11 repräsentieren Beispiele der vorliegenden Erfindung.
Aus Tabelle I ist deutlich ersichtlich, dass die Verdickungszeiten der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung innerhalb akzeptabler Grenzwerte für das Einzementieren von Rohranordnungen in Bohrlöcher liegen.
Die weiter oben beschriebenen Zementzusammensetzungstestproben wurden 72 Stunden lang bei 60°C (140°F) ausgehärtet. Danach wurden bei 0, 3.45 (500), 6.90 (1,000) und 13.79 (2,000) MPa Spanndruck die Youngschen Module, Poissonschen Verhältnisse und Druckfestigkeiten bestimmt. Die Zementzusammensetzungstestproben wurden auch auf ihre Brasilianische Zugfestigkeiten überprüft, und Mohr-Coulombsche Fehlerhüllkurven wurden erstellt. Die Resultate dieser Tests sind weiter unten in Tabelle II aufgeführt. TABELLE II Mechanische Eigenschaften ausgehärteter Zementzusammensetzungstestproben
Aus Tabelle II ist deutlich ersichtlich, dass die nicht aufgeschäumte Zementzusammensetzungstestprobe Nr. 3 eine bessere Leistung erbrachte als die anderen, nicht aufgeschäumten Testproben, welche Epoxidharz und Verfestigungsmittel einschliessen.
Die Druckfestigkeiten waren denjenigen der nicht aufgeschäumten Zementzusammensetzungstestproben 4 und 5 beinahe gleich, welche keinen Epoxidharz und kein Verfestigungsmittel einschliessen (und welche hiernach als "unvermischte Testproben" bezeichnet werden). Die elastischen Eigenschaften der Testprobe Nr. 3 waren geringer, d. h. Testprobe Nr. 3 wies im Vergleich mit einem durchschnittlichen Youngschen Modulus von 10.5 GPa (1.53 × 106 psi) für eine unvermischte Testprobe, i.e. die Testprobe Nr. 5, einen durchschnittlichen Youngschen Testmodulus von 9.9 GPa (1.43 × 10⁶ psi) auf.
Das Poissonsche Verhältnis für die Testproben, welche ein Antiverfestigungsmittel für Epoxidharz beinhalteten, d.h. die Testproben Nr. 1, 2, und 3, betrug im Durchschnitt 0.18, ein wesentlich niedrigerer Wert als derjenige von 0.24 für die Testprobe Nr. 5. Die Testprobe Nr. 1, welche der Testprobe Nr. 3 ähnlich ist, beinhaltete kein amorphoses Silikapulver und kein Dispersionsmittel. Die Testprobe Nr. 1 wies bei niedrigeren Spanndrucken eine ebenso gute Leistung auf wie die Testprobe Nr. 3, verfügte jedoch bei höheren Spanndrucken über eine etwas geringere Stärke. Die anderen Testproben, welche Epoxidharz und Verfestigungsmittel beinhalteten (Testproben Nr. 2 und 3) wiesen ähnliche Youngsche Module und Poissonsche Verhältnisse auf, was bedeutet, dass der Einschluß von Epoxidharz und Verfestigungsmitteln in die Zementzusammensetzung denselben eine verbesserte Elastizität verleiht.
Das Poissonsche Verhältnis ist ein Maß des Stärkeanstiegs eines Körpers, welcher orthogonal zu der Richtung des auferlegten Stresses verläuft. Die in Tabelle II aufgeführten Resultate beweisen, dass die Zementzusammensetzungen mit Epoxidharz und Verfestigungsmittel über bessere Scherverbunde mit einer Rohranordnung verfügen, weil diese in lateralen Richtungen während des Belastens der Rohranordnung weniger flexibel sein werden. Ein tektonisches Kriechen und ein Rutschen von Gesteinformationen verursachen eine gesteigerte Stressbelastung und eine beachtliche Verdrängung um das Bohrloch herum. Die unteren Poissonschen Verhältnisse der Testproben mit Epoxidharz und Verfestigungsmittel zeigen, dass die ausgehärteten Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ihre Originalform beibehalten werden. Die niedrigen Youngschen Module zeigen, dass sich diese Zementzusammensetzungen in Situationen, in welchen große Belastungsänderungen auftreten, als weitaus flexibler erweisen werden. Ein weiterer Vorteil ist die scheinbare Neigung einer Reihe der Testproben mit Epoxidharz und Verfestigungsmitteln zu einer großen Härte, welche ein beachtliches plastisches Kriechen toleriert.
Wie Tabelle II weiter zeigt betragen die internen Reibungswinkel der Mohr-Coulombschen Fehlerhüllkurven 20° bis 30°, wobei dieser Wert innerhalb des Bereichs eines weitaus elastischeren Gesteins liegt. Der interne Reibungswinkel ist oft ein Maß der Abschertendenz eines Materials. Ein steiler Winkel wird dabei als ein steifes, sprödes Material mit einer größeren Abscherstärke interpretiert. Je niedriger der interne Reibungswinkel ist, desto niedriger ist auch die Abscherstärke, und desto weniger stabil das getestete Material unter einer ekzentrischen oder einer veränderlichen Verdichtungslast. Mäßige interne Reibungswinkel wie diejenigen, die für die verschiedenen Zementzusammensetzungen mit Epoxidharz und Verfestigungsmittel beobachtet wurden und in Tabelle II aufgeführt sind, deuten ein weitaus geschmeidigeres, flexibleres Material mit einer ausreichend großen Stärke an.
Von den aufgeschäumten Zementzusammensetzungstestproben mit Epoxidharz und Verfestigungmitteln war die Leistung der Testprobe Nr. 8 (welche der nicht aufgeschäumten Testprobe Nr. 3 gleicht) die beste. Sie war weitaus besser als die unvermischte Testprobe Nr. 11, aber ein wenig schwächer als die der unvermischten Testprobe Nr. 10, welche amorphose Silikapulver und Dispersionsmittel beinhaltete. Die Reibungswinkel der Mohr-Coulombschen Fehlerhüllkurve scheinen ausserdem von hoher Qualität zu sein. Die aufgeschäumten Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit Epoxidharz und Verfestigungsmitteln können daher einer Reihe von Belastungsbedingungen widerstehen. Die Zementzusammensetzungen sind besonders geeignet für das Einzementieren von Rohranordnungen in Bohrlöcher und in multilaterale Abzweigungen, welche rigorosen zyklischen Belastungen unterliegen, welche oft in der Form von Einschlägen und Schocks auftreten. Ausserdem verfügen die widerstandsfähigen ausgehärteten Zementzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung über eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen die Effekte der Sinkgeschwindigkeit und Entleerung innerhalb von Formationen, welche das Bohrloch umgeben, sowohl wie gegen Erdrutsch und tektonisches Kriechen, welche oft einen Bohrlochausfall und einen Zusammenbruch der Verrohrung verursachen.

Claims

Eine Bohrlochzementzusammensetzung, welche einen hydraulischen Zement beinhaltet; ein Epoxidharz; ein Verfestigungsmittel für das vorgenannte Epoxidharz; und eine ausreichend große Menge Wasser für das Formen eines pumpbaren Schlamms; dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe weiter ein Gas, ein Schaumbildungsmittel, und ein Schaumstabilisierungsmittel umfasst.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei welcher der vorgenannte hydraulische Zement aus einem Portland-Zement oder einem gleichwertigen Zement besteht.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das vorgenannte Epoxidharz aus einem Kondensationsreaktionsprodukt von Epichlorohydrin und Bisphenol A, oder aus einem epoxiditierten Bisphenol A Novolakharz besteht und in einer Menge von 8% bis 10% Massenanteil des darin enthaltenen hydraulischen Zementes vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, welche ein oder mehrere Verfestigungsmittel beinhaltet, welche aus aliphatischen Aminen, aromatischen Aminen, und carboxylischen Säureanhydriden ausgewählt wurden, und welche in einer Menge von 0.01% bis 0.02% Massenanteil des darin enthaltenen hydraulischen Zementes vorhanden sind.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, welche weiter einen Verfestigungsstaustoff beinhaltet, welcher vorzugsweise aus einem Alkalimetall oder einem alkalinen Erdmetalllignosulfonat besteht, welches durch eine Reaktion mit Formaldehyd und Natriumbisulfit modifiziert wurde, und welches in einer Menge von 0.1% bis 3% Massenanteil des darin enthaltenen hydraulischen Zementes vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 5, welche weiter ein amorphoses Silikapulver in einer Menge von 10% bis 20% Massenanteil des darin enthaltenen hydraulischen Zementes beinhaltet.
Eine Zusammensetzung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 6, welche weiter ein Dispersionsmittel beinhaltet, wobei das vorgenannte Dispersionsmittel vorzugsweise aus dem Kondensationsreaktionsprodukt von Formaldehyd, Aceton und Natriumbisulfit besteht und vorzugsweise in einer Menge von 0.05% bis 1% Massenanteil des in der vorgenannten Zusammensetzung enthaltenen hydraulischen Zementes vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 7, bei welcher das vorgenannte Gas aus Luft oder Stickstoff besteht und in einer ausreichend großen Menge für das Produzieren einer Zusammensetzungsdichte von 1198.3 bis 1917.2 kg/m³ (10 bis 16 Pfund pro Gallone) in der vorgenannten Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 8, bei welcher das vorgenannte Schaumbildungsmittel aus einem oder mehreren Natriumsalzen einer alphaolefinischen Schwefelsäure besteht und in einer Menge von 3% bis 5% Massenanteil des Wassers in der vorgenannten Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 9, bei welcher das vorgenannte Schaumstabilisierungsmittel über die Formel R-CONHCH₂CH₂CH₂N⁺ (CH₃)₂CH₂Co₂ verfügt, wobei R aus einer gesättigten aliphatischen C₁₀–C₁₈ Gruppe, einer Oleylgruppe, oder einer Lineoleylgruppe besteht und in einer Menge von 1.5% bis 25% Massenanteil des Wassers in der vorgenannten Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine Methode für das Einzementieren einer Rohranordnung in ein Bohrloch, wobei dieselbe Methode das Einführen einer Zementzusammensetzung in den Ringraum zwischen der vorgenannten Rohranordnung und dem vorgenannten Bohrloch umfasst; und das Aushärten der vorgenannten Zementzusammensetzung zu einer widerstandsfähigen, undurchlässigen festen Masse, wobei die Zementzusammensetzung einem der obigen Ansprüche 1 bis 10 entspricht.