199549. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cementtejek vízleadásának szabályozására
HU 199549 B 2 A találmány tárgya eljárás a szilárd és folyékony természeti kincsek feltárásakor felhasznált cementtejek vízleadásának szabályozására. Ismeretes, hogy a szilárdásvány, szénhidrogén és vízkészletek feltárása a tárolószinteken is harántoló fúrások lemélyítésével történik. A fúrások egyes szakaszainak biztosítását nagyszilárdságú acélcső (ún. béléscső) beépítésével, a cső rögzítését, a cső és a lyukfal közötti ün. gyűrűstér kitöltését, hermetizálását, illetve ezen keresztül a különböző rétegek izolálását az in situ megszilárduló cementtej beszivattyúzásával végzik. Az ilyen műveletekhez alkalmazót viszonylag nagy viszkozitású (50—lOOmPa.s 1000s-1 nyírási sebességnél) cementtej a legtöbb esetben portlandcement és víz 2:1 tömegarányú keveréke, amely nyugalmi helyzetben cementkővé szilárdul. A fúrás folyamán az egyik döntő jelentőségű feltétel, hogy a cementtejnek a cementezési művelet alatt szivattyúzható állapotban kell lennie, azaz a viszkozitása 1000 s“1 nyírási sebességnél nem haladhatja meg a kb. 300 mPa.s-ot. Ennek a célnak az eléréséhez különböző kötéslassítókat (pl. borkősav, Ca-glukonát stb.) szoktak alkalmazni. A béléscső és a lyukfal közötti gyűrűstérben a cementtej felfelé áramlása közben érintkezik az áteresztőképes porózus rétegekkel, s a fennálló differenciális nyomás hatására víztartalmának jelentős részét elveszti, és így a részlegesen dehidratálódott cementtej viszkozitása szivattyúzhatatlan állapotig is növekedhet (lásd: Cook, C. Cunningham, W.: Filtrate control — A key in successful cementing practices. Journal of Petroleum Technology, 1977. augusztus, 951—956.). Az így keletkező gyűrű elzárja a gyürűstérben a folyadékáramlás útját, s a nagy nyomással történő további folyadékbetáplálás hatására az elzáródott rész alatti bármelyik réteg felrepedezhet, és mivel folyadékveszteség lép fel, a cementezési művelet sikertelen lesz. Ha a porózus rétegbe történő vízveszteség kisebb mértékű, úgy a dehidratáció döntően állás közben következik be, amíg a cement kötése még nem történik meg (Sabins, F. L. et al: Transition time of cement slurries between the fluid and set state. Society of Petroleum Engineers Journal, 1982. december, 875—882.). Ebben az esetben viszont a dehidratálódott rész számottevően csökkenti az alatta levő gyűrűstér szakaszban a folyadékoszlop hidrosztatikus nyomását. Amennyiben túlnyomásos réteg van jelen, úgy fluidumbeáramlás következik be, ami beláthatatlan műszaki nehézségeket okoz. A cementezési műveletek másik területe az ún. nyomásos cementezés. Ez esetben a béléscsöveken képezett lyukakon (perforációkon) vagy közvetlenül kell meghatározott rétegekbe nagyobb mennyiségű cementtejet sajtolni. Ha a cementtej víztartalma gyorsan kiszűrődik, akkor a visszamaradó „cement- 2 1 gát“ a további folyamatot feltétlenül megakadályozza (Rike, J. L. — Rike, E.: Squeeze cementing: State of the art. Journal of Petroleum Technology, 1982. január, 37—45.). Fentiek ismeretében egyértelmű, hogy a cementezési műveletek sikerének egyik kulcsa a vízkiszűrődés mértékének szabályozása. Ehhez szükség van a felhasználandó cementtej szürődési tulajdonságainak az ismeretére, aminek a jellemzésére szolgál az ún. vízleadás. A vízleadás mérése speciális szűrőcellában általában 0,7 mPa differenciális nyomáson történik az API (American Petroleum Institute) szabványa szerint, s a nyert eredmény az úgynevezett API vízleadás. Nagyobb hőmérsékleten végezendő fúrási műveletekhez az ún. HPHT (high-pressure, high-temperature) vízleadást is meghatározzák. Ez utóbbit 3,5 MPa differenciális nyomáson és a fúrólyukban!' hőmérsékleten — rendszerint 100, 120, 150°C-on — mérik. Általánosságban elmondható, hogy a gyakorlat szempontjából a kisebb vízleadás a kedvező. Irodalmi adatok szerint a 40—200 cm3 közötti vízleadás már megfelelőnek tekinthető. A cementtejek vízleadásának szabályozására már eddig is alkalmaztak különböző, általában polimer típusú adalékokat. Leggyakrabban hidroxi-etil-cellulózt (HEC), karboxi-metil-hidroxi-etil-cellulózt (CMHEC), akril- és vinil-polimereket, kopolimereket, illetve ezek származékait használták fel (pl. Rike, J. L.: Obtaining successful squeeze cementine results. Drilling, 1975. szeptember, 107—116.) Természetesen ezen megoldások alkalmazása a nagymélységű, nagyhőmérsékletű fúrásokban is előnyös, illetve adott esetben szükséges is (Pugh, T. D.: What to consider when cementing deep wells. World Oil, 1967. szeptember). Ezeknek a technológiáknak azonban az a hátrányuk, hogy az alkalmazott polimerek nemkívánatos módon megnövelik a cementtej viszkozitását, és a hőmérséklet, illetve nyomás növekedésével a vízleadás jelentős mértékben megnő. A jelzett problémák kiküszöbölését célzó vizsgálataink alapján olyan megoldáshoz jutottunk, amelynek az alkalmazásával — csökken a cementtej viszkozitása (nem pedig nő, mint az eddigi adalékok esetében), — nagy hőmérsékleten is hatékonyan szabályozható a vízleadás, illetve növekedése a hőmérséklettel csak kismértékű, — a felhasznált adalékanyag kombináció komponensei között szinergetikus kölcsönhatás lép fel, — a komponensek jól összeférnek bármely ismert és alkalmazott adalékanyaggal (pl. kötéslassítókkal). Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a cementtejek legfontosabb jellemzőjének, a víztartóképességnek szabályozására kiválóan használható a 174.954 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban szereplő eljárással «lő-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
