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技術 地下層で使用するためのトレース可能なポリマー添加剤

出願人 ハリバートンエナジーサヴィシーズインコーポレイテッド
発明者 ゴードンクリストファーリンロディークレイグウェインチャタージジテン
出願日 2013年11月22日 (7年3ヶ月経過) 出願番号 2016-519849
公開日 2016年12月15日 (4年2ヶ月経過) 公開番号 2016-539200
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 分散センサ 底部プラグ スライディングスリーブ 海上プラットフォーム 環状シース 補修対策 監視ライン 底装置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題・解決手段

タグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤及びセメンチングなどの地下用途におけるトレース可能なポリマー添加剤の使用方法が開示される。実施形態は、ポリマー及びタグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤を含む流体坑井孔に導入する坑井処理方法を開示する。

概要

背景

実施形態は地下層で使用するためのポリマー添加剤に関し、特定の実施形態では、セメンチングなどの地下用途における、タグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤及びそのトレース可能なポリマー添加剤の使用方法に関する。

セメント組成物は、地下の様々な用途で使用することができる。例えば、セメント組成物は、ケーシング及びライナーなどのパイプストリング坑井孔内で結合し得る一次セメンチング作業で使用することができる。典型的な一次セメンチング作業では、セメント組成物は、中に配置されたパイプストリングの外面と坑井孔(または坑井孔内のより大きな導管)の壁の間の環状部に圧送することができる。セメント組成物は、環状部に設定することができ、それによって、坑井孔内にパイプストリングを支持して配置し得、パイプストリングの外面を坑井孔壁(またはより大きな導管)に接合し得る、硬化した、実質的に不透過性の材料の環状シース(例えば、セメントシース)を形成するする。とりわけ、パイプストリングを囲むセメントシースは、腐食からパイプストリングを保護するだけでなく、環状部における流体の移動を防止するように機能する必要がある。セメント組成物は、パイプストリング、セメントシース、砂利パック、地下層、等においてボイド閉塞するためのセメントプラグの配置またはスクィズセメンチングにおけるような、補修セメンチング方法にも使用することができる。

エラストマーなどのポリマー添加剤を、セメント組成物に含ませることができる。他の理由の中では、設定されたセメント組成物の機械的特性を改善するために、セメント組成物中にエラストマーを含ませることができる。例えば、設定されたセメント組成物の弾性及び延性を改善するために、セメント組成物中にエラストマーを含ませることができ、それにより、坑井孔内のセメント組成物が遭遇する可能性のある応力に潜在的に対抗する。いくつかの例では、水及び/または油との接触時に膨潤するエラストマーを使用することができる。これらの膨潤性エラストマーは、例えば、セメントシースとパイプストリングまたは地下層の間に発生し得るセメントシース及び/またはミクロ環状部中のクラックを閉塞するために、油及び/または水と接触して膨潤することによって、帯状孤立を維持する助けとなり得る。

エラストマーがセメント組成物に含まれる場合、エラストマーは浮遊する傾向があり、エラストマーがほとんどまたは全くないセメント組成物の特定の領域が残り得るであろう。その結果、セメント組成物は、地下層に導入された場合、均一な密度分布を有することができず、セメント組成物の設計仕様満足されない可能性をもたらす。従って、セメント組成物中のエラストマーなどのポリマー添加剤の位置を決定することが望ましくなり得る。

概要

タグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤及びセメンチングなどの地下用途におけるトレース可能なポリマー添加剤の使用方法が開示される。実施形態は、ポリマー及びタグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤を含む流体を坑井孔に導入する坑井処理方法を開示する。

目的

チキソトロピー添加剤は、例えば、希薄なまたは低粘性の流体として加圧輸送可能とすることができるが、静止状態のままにしておくと比較的高い粘性を達成するセメント組成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
- 件
牽制数
- 件

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請求項1

坑井処理方法であって:トレース可能なポリマー添加剤を含む流体坑井孔に導入することを含み、前記トレース可能なポリマー添加剤はポリマー及びタグ付け材料を含む、方法。

請求項2

前記タグ付け材料の少なくとも一部は前記ポリマー中に分散している、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記タグ付け材料は前記ポリマー上のコーティグ中に存在する、請求項1に記載の方法。

請求項4

前記タグ付け材料は熱中性子吸収材を含む、請求項1に記載の方法。

請求項5

前記タグ付け材料は、カドミウムホウ素、ガドリニウムイリジウム炭化ホウ素窒化ホウ素ホウ酸、ホウ素濃縮ガラスホウ酸亜鉛ホウ砂酸化ガドリニウム酢酸ガドリニウム、ガドリニウム濃縮ガラス、及びそれらの任意の組合せ、からなる群から選択される少なくとも1つの熱中性子吸収材を含む、請求項1に記載の方法。

請求項6

前記ポリマーは膨潤性である、請求項1に記載の方法。

請求項7

請求項8

前記ポリマーは、ポリメタクリレートポリアクリルアミド非水溶性アクリル系ポリマーデンプンポリアクリル酸グラフト共重合体ポリエチレンオキシドポリマー、カルボキシメチルセルロース系ポリマー、ポリ(アクリル酸)、ポリ(アクリル−コ−アクリルアミド)、ポリ(アクリル酸)のグラフト−ポリ(エチレンオキシド)、ポリ(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリ(2−ヒドロキシプロピルメタクリレート)、ポリビニルアルコール環状酸無水物グラフト共重合体、イソブチレン無水マレイン酸、酢酸ビニルアクリレート共重合体澱粉ポリアクリロニトリルグラフト共重合体、及びそれらの任意の組合せ、からなる群から選択される少なくとも1つの膨潤性ポリマーを含む、請求項1に記載の方法。

請求項9

前記流体はさらに水硬性セメント及び水を含み、前記方法はさらに前記流体を前記坑井孔内に設定させることを含む、請求項1に記載の方法。

請求項10

前記流体は一次セメンチングで使用される、請求項9に記載の方法。

請求項11

前記トレース可能なポリマー添加剤は、前記水硬性セメントの重量の約0.1%〜約100%の量で流体に含まれる、請求項9に記載の方法。

請求項12

前記導入は、前記流体をケーシングを通して坑井孔環体に圧送することを含む、請求項1に記載の方法。

請求項13

前記流体は前記坑井孔の掘削流体置換するために前記坑井孔に導入されて、前記流体はセメント組成物から前記掘削流体を分離し、前記トレース可能なポリマー添加剤の少なくとも1部は体積が減少して、前記坑井孔内の圧縮力に応じて、環状部圧力に影響を与える、請求項1に記載の方法。

請求項14

前記流体の前記導入後に前記坑井孔の1つまたは複数の間隔で中性子ログを実行することをさらに含み;そして前記トレース可能なポリマー添加剤の検出位置は、結合ログ基く、請求項1に記載の方法。

請求項15

坑井処理流体であって:ベース流体;並びにポリマー及びタグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤、を含む流体。

請求項16

前記タグ付け材料は、カドミウム、ホウ素、ガドリニウム、イリジウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ホウ酸、ホウ素濃縮ガラス、ホウ酸亜鉛、ホウ砂、酸化ガドリニウム、酢酸ガドリニウム、ガドリニウム濃縮ガラス、及びそれらの任意の組合せ、からなる群から選択される少なくとも1つの熱中性子吸収材を含む、請求項15に記載の流体。

請求項17

前記ポリマーが膨潤性である、請求項15に記載の流体。

請求項18

さらに水硬性セメント及び水を含む、請求項15に記載の流体。

請求項19

坑井処理システムであって:坑井孔内への導入のための処理流体であって、ベース流体とポリマー及びタグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤とを含む、処理流体;並びに、前記坑井孔において中性子ログを実行するためのロギングツール、を含む、システム。

請求項20

前記処理流体はさらに水硬性セメント及び水を含む、請求項19に記載のシステム。

背景技術

0001

実施形態は地下層で使用するためのポリマー添加剤に関し、特定の実施形態では、セメンチングなどの地下用途における、タグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤及びそのトレース可能なポリマー添加剤の使用方法に関する。

0002

セメント組成物は、地下の様々な用途で使用することができる。例えば、セメント組成物は、ケーシング及びライナーなどのパイプストリング坑井孔内で結合し得る一次セメンチング作業で使用することができる。典型的な一次セメンチング作業では、セメント組成物は、中に配置されたパイプストリングの外面と坑井孔(または坑井孔内のより大きな導管)の壁の間の環状部に圧送することができる。セメント組成物は、環状部に設定することができ、それによって、坑井孔内にパイプストリングを支持して配置し得、パイプストリングの外面を坑井孔壁(またはより大きな導管)に接合し得る、硬化した、実質的に不透過性の材料の環状シース(例えば、セメントシース)を形成するする。とりわけ、パイプストリングを囲むセメントシースは、腐食からパイプストリングを保護するだけでなく、環状部における流体の移動を防止するように機能する必要がある。セメント組成物は、パイプストリング、セメントシース、砂利パック、地下層、等においてボイド閉塞するためのセメントプラグの配置またはスクィズセメンチングにおけるような、補修セメンチング方法にも使用することができる。

0003

エラストマーなどのポリマー添加剤を、セメント組成物に含ませることができる。他の理由の中では、設定されたセメント組成物の機械的特性を改善するために、セメント組成物中にエラストマーを含ませることができる。例えば、設定されたセメント組成物の弾性及び延性を改善するために、セメント組成物中にエラストマーを含ませることができ、それにより、坑井孔内のセメント組成物が遭遇する可能性のある応力に潜在的に対抗する。いくつかの例では、水及び/または油との接触時に膨潤するエラストマーを使用することができる。これらの膨潤性エラストマーは、例えば、セメントシースとパイプストリングまたは地下層の間に発生し得るセメントシース及び/またはミクロ環状部中のクラックを閉塞するために、油及び/または水と接触して膨潤することによって、帯状孤立を維持する助けとなり得る。

0004

エラストマーがセメント組成物に含まれる場合、エラストマーは浮遊する傾向があり、エラストマーがほとんどまたは全くないセメント組成物の特定の領域が残り得るであろう。その結果、セメント組成物は、地下層に導入された場合、均一な密度分布を有することができず、セメント組成物の設計仕様満足されない可能性をもたらす。従って、セメント組成物中のエラストマーなどのポリマー添加剤の位置を決定することが望ましくなり得る。

図面の簡単な説明

0005

これらの図面は、本発明の実施形態のいくつかの特定の態様を説明するものであり、本発明を限定、または、定義するために使用されるべきではない。
図1は、特定の実施形態による、トレース可能なポリマー添加剤を含むセメント組成物を調製し、坑井孔に送達するためのシステムの概略図である。
図2は、特定の実施形態による、トレース可能なポリマー添加剤を含むセメント組成物を坑井孔内に配置するのに使用することができる地表装置の概略図である。
図3は、特定の実施形態による、トレース可能なポリマー添加剤を含むセメント組成物を坑井孔の環状部中に配置することを示す概略図である。
図4は、特定の実施形態による、坑井孔の環状部中で濃縮されたトレース可能なポリマー添加剤を含むスペーサー流体を示す概略図である。

実施例

0006

実施形態は地下層で使用するためのポリマー添加剤に関し、特定の実施形態では、セメンチングなどの地下用途における、タグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤及びそのトレース可能なポリマー添加剤の使用方法に関する。本発明の実施形態によれば、タグ付け材料(例えば、熱中性子吸収材)をポリマー添加剤に含有させることができ、そのタグ付け材料は坑井孔内に配置後にポリマー添加剤の位置を決定することを可能にするので、本明細書で開示される「ポリマー添加剤」は、「トレース可能」と呼ぶことができる。オペレーターは、トレース可能なポリマー添加剤が坑井孔内の流体で偏析しているかどうかをそれらの位置を知ることによって決定することができ、所望であれば補修対策をとることが可能になる。セメンチングに加えて、トレース可能なポリマー添加剤は、環状部の圧力上昇の低減など、他の地下の用途で使用することができる。

0007

いくつかの実施形態では、トレース可能なポリマー添加剤を、セメント組成物中に含ませることができる。セメント組成物の例は、水硬性セメント、トレース可能なポリマー添加剤、及び水を含むことができる。当業者は、セメント組成物の実施形態は、一般に、特定の用途に適した密度を有するべきであることを理解するであろう。例として、セメント組成物の実施形態は、約4ポンドガロン(「lb/gal」)〜約20lb/galの密度を有することができる。セメント組成物の実施形態は、発泡もしくは未発泡であってよく、または、中空微小球低密度弾性ビーズ、または当該技術分野で公知の他の密度低減添加剤などの、それらの密度を低減させるための他の手段を含んでもよい。いくつかの実施形態では、セメント組成物の密度を増加させるために増量剤を使用することができる。本開示の利益を有する当業者は、特定の用途に対する適切な密度を認識するであろう。

0008

地下セメンチング作業で使用するのに適した様々な水硬性セメントの任意のものを、セメント組成物の実施形態に従って使用することができる。適切な例には、設定されて水との反応により硬化する、カルシウムアルミニウムケイ素酸素及び/または硫黄を含む水硬性セメントが含まれる。このような水硬性セメントの例には、ポルトランドセメントポゾランセメント石膏セメント、高アルミナ含量セメント、スラグセメントシリカセメント、及びそれらの組合せ、が含まれるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、水硬性セメントは、ポルトランドセメントを含んでよい。いくつかの実施形態では、ポルトランドセメントは、American Petroleum Institute,API Specification for Materials and Testing for Well Cements,API Specification 10,Fifth Ed.,July 1,1990によって、クラスA、C、H、またはGとして分類される。さらに、いくつかの実施形態では、水硬性セメントは、ASTMタイプI、II、またはIIIとして分類されるセメントを含んでよい。

0009

トレース可能なポリマー添加剤は、セメント組成物の実施形態に含まれ得る。トレース可能なポリマー添加剤は、ポリマーとタグ付け材料を含む複合材料であってよい。トレース可能なポリマー添加剤は、設定後に、セメント組成物の機械的特性を改善するために、セメント組成物中に含ませ得る。例えば、設定されたセメント組成物の弾性及び延性を改善するために、セメント組成物中にトレース可能なポリマー添加剤を含ませることができ、それにより、坑井孔内のセメント組成物が遭遇する可能性のある応力に潜在的に対抗する。また、タグ付け材料を含めることによって、ポリマー添加剤は、トレース可能とすることができ、坑井孔での検出を可能にする。従って、偏析を有する任意の潜在的な問題を検出することができ、必要であれば補修対策によって対処することができる。

0010

ホモポリマーコポリマーインターポリマー、及びポリマーの混合物を含む、多様なポリマーを使用することができる。いくつかの実施形態では、ポリマーは、膨潤性ポリマーであってよい。本明細書で使用される場合、ポリマーは、油及び/または水性流体(例えば、水)と接触して膨潤する場合、膨潤性として特徴付けられる。例として、ポリマーは、原油ディーゼル油灯油など、様々な油の任意のもの、並びに油ベースの流体及び地下層に位置しているガスまたは液体炭化水素などとの接触で膨潤する油膨潤性ポリマーであってよい。さらなる例として、エラストマーは、淡水、塩水などの水性流体、並びに、水ベースの流体及び地下層に位置している水性流体との接触で膨潤する水膨潤性ポリマーであってよい。とりわけ、セメント組成物の実施形態における膨潤性ポリマーの使用は、例えば、セメントシースとパイプストリングまたは地下層の間に発生し得るセメントシース及び/またはミクロ環状部中のクラックを閉塞するために、油及び/または水性流体と接触して膨潤することによって、帯状孤立を維持する助けとなり得る。

0011

セメント組成物の実施形態での使用に適した膨潤性ポリマーは、一般に、地表における元のサイズの約50%以上にまで膨潤する。底条件下では、この膨潤は与えられた条件により多く(またはより少なく)依存する。例えば、坑底条件においては、膨潤は約10%以上であり得る。いくつかの実施形態では、膨潤は、坑底条件下で約50%以上に上り得る。しかし、本開示の利益を有する当業者は認識するであろうが、膨潤性ポリマーがセメント組成物中に含まれる場合の実際の膨潤は、例えば、他の要因の中で、セメント組成物中に含まれる膨潤性ポリマーの濃度及び存在する油及び/または水性流体の量に基いて、変化し得る。

0012

いくつかの実施形態では、ポリマーはエラストマーであってよい。天然、合成、熱可塑性、及び熱硬化性エラストマーを含む、多様なエラストマーを使用することができる。特定の実施形態では、エラストマーは膨潤性であってよい。膨潤性エラストマーのいくつかの具体的な例には、天然ゴムアクリレートブタジエンゴムポリアクリレートゴムイソプレンゴムクロロプレンゴム(choloroprene rubber)、ブチルゴム(IIR)、臭素化ブチルゴム(BIIR)、塩素化ブチルゴムCIIR)塩素化ポリエチレンゴム(CM/CPE)、ネオプレンゴム(CR)、スチレンブタジエン共重合体ゴムSBR)、スルホン化ポリエチレン(CSM)、エチレンアクリレートゴム(EAM/AEM)、エピクロロヒドリンエチレンオキシド共重合体ゴム(CO、ECO)、エチレン−プロピレンゴム(EPM及びEDPM)、エチレン−プロピレンジエン三元共重合体ゴム(EPT)、エチレンビニルアセテート共重合体フルオロシリコーンゴム(FVMQ)、シリコーンゴム(VMQ)、ポリ2,2,1−ビシクロヘプテンポリノルボルネン)、及びアルキルスチレン、が含まれるが、これらに限定されない。適切な膨潤性エラストマーの一例は、スチレンブタジエンゴムブロック共重合体を含む。油と接触して膨潤する適切なエラストマーの例には、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(HNBR、HNS)、フッ素ゴム(FKM)、パーフルオロゴムFFKM)、テトラフルオロエチレン/プロピレン(TFE/P)、及びイソブチレン無水マレイン酸、が含まれるが、これらに限定されない。

0013

いくつかの実施形態では、エラストマーは、水膨潤性であってよい。水膨潤性エラストマーは、例えば、水膨潤性ポリマーを生成するモノマーと共重合したブタジエンクロロプレン、またはイソプレンを含み得るモノマーから誘導される。追加のモノマーは、2,3−ジメチルブタジエン、1,4−ジメチルブタジエン、及びピペリレンなどの5〜8個の炭素原子を有する開鎖共役ジエンを含み得る。いくつかの実施形態では、モノマーは、不飽和重合性カルボン酸(例えば、マレイン酸フマル酸など)、スルホン酸、及びリン酸などの、エラストマーを水膨潤性にするモノマーと共重合され得る。複数のスルホン酸、硫酸、リン酸、またはリン酸基を含有する重合性不飽和分子も、モノマーとの共重合化に適切であり得る。アミド類アミン類及びヒドロキシルのような水感受性の基を有するモノマーを有するエラストマー共重合体も、いくつかの実施形態で使用することができる。そのようなモノマーの例には、限定なく、フルナラミド(furnaramide)、アクリルアミド、及びメタクリルアミドが含まれ得る。共役不飽和を含有するモノマーと上記モノマーの任意の組み合わせの共重合体は、エラストマー生成モノマーを、水膨潤性を与えるように反応し得るモノマーと共重合することによって得ることができる。そのようなポリマーには、ジエンモノマーの、アクリロニトリルアクリル酸エステル類及びアミド類、メタクリル酸エステル類及びアミド類、並びに無水マレイン酸との共重合体が含まれ得る。これらの共重合体は、不飽和化ユニット及びカルボン酸ユニットを含む共重合体を与えるために加水分解することができる。適切なエラストマーを与える他の反応は、ヒドロキシル基を与えるための酢酸ビニルの共重合体の加水分解、アミド基を与えるためのエステル基加アンモニア分解、及びスルホン酸基を有するエラストマーを与えるためのスルホン化、などの反応を含み得る。

0014

膨潤性エラストマーの組合せも使用することができる。油または水性流体に対して同様の方法で挙動する他のエラストマーも適切であり得る。本開示の利益を有する当業者は、例示のセメント組成物において使用するための適切な膨潤性エラストマーを、組成物が使用される用途及び所望の膨潤特性を含む、様々な要因に基いて、選択することができるであろう。

0015

いくつかの実施形態では、ポリマーは水膨潤性ポリマーであってよい。例として、水溶性ポリマーは、水と接触して膨潤する様々なポリマーの任意のものを含むことができる。水膨潤性ポリマーのいくつかの具体的な例には、超吸収性ポリマーポリメタクリレート及びポリアクリルアミドなど)及び非水溶性アクリルポリマーデンプンポリアクリレートグラフト共重合体及びその塩)、ポリエチレンオキシドポリマー、カルボキシメチルセルロース型ポリマー、ポリ(アクリル酸)及びその塩、ポリ(アクリル酸−コ−アクリルアミド)及びその塩、ポリ(アクリル酸)のグラフト−ポリ(エチレンオキシド)及びその塩、ポリ(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリ(2−ヒドロキシプロピルメタクリレート)、ポリビニルアルコール環状酸無水物グラフト共重合体、イソブチレン無水マレイン酸、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、及びデンプン−ポリアクリロニトリルグラフト共重合体、が含まれるが、これらに限定されない。水膨潤性ポリマーの組合せも適切であり得る。水性流体に対して同様の方法で挙動する他のポリマーも適切であり得る。本開示の利益を有する当業者は、適切な水膨潤性ポリマーを、組成物が使用される用途及び所望の膨潤特性を含む様々な要因に基いて、選択することができるであろう。

0016

ポリマーの実施形態は、二重の油/水膨潤性であってよく、この場合、ポリマーは、油膨潤性及び水膨潤性の材料の両方の組合せまたは混合物を含み得る。ポリマーは、油と接触して膨潤しかつ水性流体と接触しても膨潤する場合に、「二重油/水膨潤性」として特徴付けられる。本発明の実施形態によれば、油膨潤性材料及び/または水膨潤性材料は、エラストマーを含み得る。例として、膨潤性ポリマーは、エチレンプロピレンポリマー(例えば、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム)及びベントナイトを含むことができる。さらなる例として、膨潤性ポリマーはブチルゴム及びナトリウムベントナイトを含むことができる。

0017

タグ付け材料を、トレース可能なポリマー添加剤に含ませることができる。タグ付け材料の含有は、坑井孔内のトレース可能なポリマー添加剤の位置を決定するために、典型的な坑井孔ロギングデバイスの使用を可能にする。特定の実施形態では、タグ付け材料はポリマー中に分散させることができる。代替的な実施形態では、タグ付け材料は少なくとも部分的にポリマー上にコーティングすることができる。例えば、タグ付け材料は、樹脂コーティングなどの、ポリマー上のコーティングに含ませることができる。

0018

適切なタグ付け材料は、比較的不活性な材料及び/または熱中性子吸収材である材料も含むことができる。いくつかの実施形態では、タグ付け材料は、セメント組成物の化学的及び物理的性質に不活性であってよい。いくつかの実施形態では、これらのタグ付け材料は、セメント組成物の従来の、望ましいセメント特性に有意な変化を引起してはならず、このような性質には、密度、レオロジーポンピング時間、流体損失、静的なゲル強度透過性など、が含まれ得る。さらに、それ自体環境的に破壊的でない材料が、特定の実施形態で使用され得る。

0019

熱中性子吸収材は、トレース可能なポリマー添加剤が坑井孔に導入される前後で後方散乱中性子差異が検出され得るような大きさの熱中性子吸収能を有する任意の元素を含み得る。例示の実施形態は中性子ロギング装置で使用する熱中性子吸収材を含み得るが、しかし、タグ付け材料は、当該技術分野で公知のものを含む様々な材料を含んでよい。適切な熱中性子吸収材の例には、カドミウムホウ素、ガドリニウムイリジウム、及びこれらの混合物が含まれる。ホウ素は、炭化ホウ素窒化ホウ素ホウ酸、ホウ素高濃縮ガラスホウ酸亜鉛ホウ砂、及びそれらの混合物を含んでよい。ガドリニウムは、酸化ガドリニウム水酸化ガドリニウム、酢酸ガドリニウム、高ガドリニウム濃縮ガラス、及びそれらの混合物を含んでよい。

0020

トレース可能なポリマー添加剤の実施形態で使用されるタグ付け材料の量は、とりわけ、特定のエラストマー、特定のタグ付け材料、及びコストを含む多くの要因に、一般に、依存し得る。特定の実施形態では、トレース可能なポリマー添加剤は、約99:1〜約0.1:1のエラストマー対タグ付け材料の重量比を有することができ、あるいは、約3:1〜約.1:1の重量比を有することができる。

0021

トレース可能なポリマー添加剤は、水の添加前に水硬性セメントと乾燥混合することにより、水硬性セメントに添加される水と混合することにより、または、水の添加に連続してもしくは水の添加後にセメント組成物と混合することにより、セメント組成物の実施形態に、添加することができる。また、トレース可能なポリマー添加剤は、特定の用途に対して所望の量で、セメント組成物の実施形態に含まれ得る。いくつかの実施形態では、トレース可能なポリマー添加剤は、水硬性セメントの重量で(「bwoc」)、約0.1〜約100%の量で(例えば、約1%、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、など)、存在することができる。特定の実施形態では、トレース可能なポリマー添加剤は、約1%〜約30%bowcの量で、約5%〜約25%bowcの量で、または約15%〜約20%bowcの量で、存在することができる。特定の実施形態では、タグ付け材料は、約5%bowc以下の量で、存在することができる。

0022

また、トレース可能なポリマー添加剤は、一般に粒子の形態であってよい。本明細書で使用される場合、用語「粒子」は、明確に定義された物理的な形状を有する固体状態の材料、並びに、小板削りくず、繊維、フレークリボンロッドストリップ、球状、中空ビーズトロイドペレット錠剤、または任意の他の物理的形状の物理的形状を有する任意の粒子エラストマーを含む、不規則幾何学的形状を有する材料を指す。いくつかの実施形態では、トレース可能なポリマー添加剤は、約5μm〜約1,500μmの範囲の粒径を有し得る。いくつかの実施形態では、トレース可能なポリマー添加剤は、約20μm〜約500μmの範囲の粒径を有し得る。しかしながら、これらの開示された範囲外の粒子サイズも、特定の用途に適切であり得る。

0023

地下セメンチング作業で使用するのに適した他の添加剤も、当業者の一人によって適当と認められる場合、セメント組成物の実施形態に加えられ得る。そのような添加剤の例には、強度後退添加剤、設定促進剤、設定遅延剤、増量添加剤、軽量化添加剤、ガス発生添加剤、機械的特性増強添加剤、逸泥防止剤分散剤流体損失制御添加剤消泡剤発泡剤チキソトロピー添加剤、及びこれらの組み合わせ、が含まれるが、これらに限定されない。これら及び他の添加剤の具体的な例には、シリカ(例えば、結晶性シリカ非晶質シリカヒュームドシリカ、など)、塩、繊維、水和粘土頁岩(例えば、焼成頁岩ガラス化頁岩、など)、微小球状体珪藻土天然ポゾラン樹脂ラテックス、それらの組合せ、などが含まれる。セメントキルンダスト石灰キルンダスト、灰、スラグセメント、頁岩、ゼオライトメタカオリン軽石パーライト石灰、シリカ、籾殻灰小粒子サイズセメント、それらの組合せ、などを含むがこれらに限定されない、他の任意選択の添加剤も含まれ得る。本開示の利益を有する当業者は、特定の用途及び所望の結果のための有用な添加剤のタイプと量を容易に決定することができるであろう。

0024

例えば、セメント組成物が高温にさらされたときにセメント組成物が圧縮強度発現させられた後の強度後退を防ぐために、セメント組成物の実施形態には、強度後退添加剤が含まれ得る。これらの添加剤は、意図されるとおりにセメント組成物を形成させることができ、セメント組成物のクラックや早期破損を防止する。適切な強度後退添加剤には、非晶質シリカ、粗粒結晶シリカ微粒子の結晶性シリカ、またはそれらの組合せ、が含まれるが、これらに限定されない。

0025

設定促進剤は、例えば、設定反応の速度を増加させるためにセメント組成物の実施形態に含まれ得る。設定時間の制御は、坑井孔の条件を調製するか、または個々の作業をカスタマイズする能力を可能にすることができる。適切な設定促進剤の例は、硫酸アルミニウムミョウバン塩化カルシウム硫酸カルシウム半水石膏アルミン酸ナトリウム炭酸ナトリウム塩化ナトリウムケイ酸ナトリウム硫酸ナトリウム塩化第二鉄、またはそれらの組合せを含むことができるが、これらに限定されない。

0026

設定遅延剤は、例えば、セメント組成物の増粘時間を増加させるためにセメント組成物の実施形態に含まれ得る。適切な設定遅延剤の例は、アンモニウムアルカリ金属アルカリ土類金属、ホウ砂、リグニンスルホン酸カルシウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルローススルホアルキルリグニンヒドロキシカルボン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸塩とアクリル酸またはマレイン酸の共重合体、飽和塩、またはそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。適切なスルホアルキル化リグニンの一例は、スルホメチル化リグニンを含む。

0027

増量添加剤は、典型的には、水よりも多く計量し、セメント組成物の密度を増加させるために使用することができる材料である。例として、増量剤は、約2以上(例えば、約2、約4など)の比重を有し得る。使用できる増量添加剤の例は、ヘマタイトハウスマンナイト、及びバライト、並びにそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。適切な増量添加剤の具体的な例は、Halliburton Energy Services,Inc.から入手可能なHI−DENSE(登録商標)増量添加剤を含む。

0028

軽量化添加剤は、例えば、セメント組成物の密度を減少させるためにセメント組成物の実施形態に含まれ得る。適切な軽量化添加剤はベントナイト、石炭、珪藻土、膨張パーライトは、灰、ギルソナイト中空微小球状体、低密度弾性ビーズ、窒素ポゾランベントナイト、ケイ酸ナトリウム、それらの組合せ、または当該技術分野で公知の他の軽量化添加剤、を含むが、これらに限定されない。

0029

ガス発生添加剤は、所定の時間でガスを放出するために、セメント組成物の実施形態に含ませことができ、これは、硬化前にセメント組成物を介して地下層からのガスの移動を防止するのに有益であり得る。発生したガスは、地下層ガスと結合するかまたは地下層ガスによるセメント組成物の浸透阻害し得る。適切なガス発生添加剤の例は、アルカリ性溶液と反応してガスを発生する金属粒子類(例えば、アルミニウム粉末)を含むが、がこれらに限定されない。

0030

機械的性質増強添加剤は、例えば、十分な圧縮強度と長期構造完全性保証するために、セメント組成物の実施形態に含まれ得る。これらの性質は、地下環境からの歪み、応力、温度、圧力、及び衝撃の影響によって影響され得る。機械的性質増強添加剤の例は、炭素繊維ガラス繊維金属繊維鉱物繊維シリカ繊維ポリマーエラストマー、及びラテックス、を含むが、これらに限定されない。

0031

逸泥防止剤は、例えば、地下層への流体循環損失を防ぐ助けとするために、セメント組成物の実施形態に含まれ得る。逸泥防止剤の例は、樹皮、細かく切られたサトウキビ、鉱物繊維、マイカフレークセロファン炭酸カルシウム粉砕ゴムポリマー材料プラスチック片、細かく砕いた大理石、木材、ナッツの殻、フォーマイカトウモロコシ穂軸、及び綿の外皮、を含むが、これらに限定されない。

0032

分散剤は、セメント組成物の実施形態に含まれ得る。存在する場合、分散剤は、とりわけ、セメント組成物のレオロジーを制御するために、作用しなければならない。当業者に公知の様々な分散剤が特定の実施形態において使用され得るが、適切な分散剤の例は、ホルムアルデヒドとのナフタレンスルホン酸縮合物アセトン、ホルムアルデヒド、及び亜硫酸塩縮合物;ホルムアルデヒドと縮合したメラミンスルホン酸塩;それらの任意の組合せ、を含むが、これらに限定されない。

0033

流体損失制御添加剤は、例えば、地下層に失われる流体の量を減少させるために、セメント組成物の実施形態に含まれ得る。セメント組成物の性質は、その含水量によって著しく影響され得る。流体の損失は、セメント組成物に設計特性劣化または完全な破壊をもたらし得る。適切な流体損失制御添加剤の例は、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸とアクリルアミドまたはN,N−ジメチルアクリルアミドの共重合体、並びに、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アクリロニトリル、及びN,N−ジメチルアクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むリグニンまたは亜炭及びペンダント基骨格を含むグラフト共重合体、を含むが、これらに限定されない。

0034

消泡添加剤は、例えば、セメント組成物の混合及び加圧の間にセメント組成物が発砲する傾向を減少させるために、セメント組成物の実施形態に含まれ得る。適切な消泡添加剤の例は、ポリオールシリコーン化合物を含むが、これに限定されない。適切な消泡添加剤は、D−AIR(商標)消泡剤の製品名で、Halliburton Energy Services,Inc.から入手可能である。

0035

発泡添加剤(例えば、発泡界面活性剤)は、例えば、発泡を助長し、及び/またはそれによって形成される得られる発泡体を安定化するために、実施形態に含まれ得る。適切な発泡添加材の例は、以下を含むが、これらに限定されない:アルキルエーテルサルフェートアンモニウム塩コカミドプロピルベタイン界面活性剤コカミドプロピルジメチルアミンオキシド界面活性剤、塩化ナトリウム、及び水の混合物;アルキルエーテルサルフェート界面活性剤のアンモニウム塩、コカミドプロピルヒドロキシ界面活性剤、コカミドプロピルジメチルアミンオキシド界面活性剤、塩化ナトリウム、及び水の混合物;加水分解されたケラチンエトキシル化アルコールエーテルサルフェート界面活性剤、アルキルまたはアルケンアミドプロピルベタイン界面活性剤、及びアルキルまたはアルケンジメチルアミンオキシド界面活性剤の混合物;アルファオレフィンスルホネート界面活性剤及びベタイン界面活性剤水溶液;並びにそれらの組合せ。適切な発泡添加剤の例は、ZONESEALANT(商標)2000剤であり、Halliburton Energy Services,Houston,TXから入手可能である。

0036

チキソトロピー添加剤は、例えば、希薄なまたは低粘性の流体として加圧輸送可能とすることができるが、静止状態のままにしておくと比較的高い粘性を達成するセメント組成物を提供するために、セメント組成物の実施形態に含まれ得る。とりわけ、チキソトロピー添加剤は、自由水を制御し、スラリーセットとして迅速なゲル化を生成し、逸泥に対処し、環状の円柱における後退を防止し、ガスの移動を最小にするのを助長するのに使用され得る。適切なチキソトロピー添加剤の例は、石膏、水溶性カルボキシアルキルヒドロキシアルキルカルボキシアルキルセルロースヒドロキシアルキルセルロースの混合物、多価金属塩、ヒドロキシエチルセルロースとのオキシ塩化ジルコニウム、またはそれらの組合せ、を含むが、これらに限定されない。

0037

水硬性セメント、トレース可能なポリマー添加剤、及び水を含むセメント組成物は、様々なセメンチング用途に使用することができる。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、水硬性セメント、トレース可能なポリマー添加剤、及び水を含むセメント組成物を提供すること;及び、そのセメント組成物を設定させること、を含み得る。上記のように、トレース可能なポリマー添加剤はエラストマー及びタグ付け材料を含み得る。理解されるように、セメント組成物は、セメント組成物が硬化した塊に設定することを所望され得る任意の適切な位置に設定させることができる。例として、セメント組成物は、地上及び地下の両方の様々な位置に設定させることができる。

0038

また、セメント組成物の実施形態は、一次及び補修セメンチングを含む様々な地下作業に使用され得る。いくつかの実施形態では、水硬性セメント、トレース可能なポリマー添加剤、及び水を含むセメント組成物を提供することができる。セメント組成物は、地下層に導入し、そこで設定させることができる。本明細書で使用される場合、セメント組成物を地下層に導入することは、限定なく、地下層に穿孔された坑井孔に、坑井孔周囲の坑井孔近傍領域に、またはそれら両方に、を含む、地下層の任意の部分に導入することを含む。いくつかの実施形態では、タグ付け材料が坑井孔内でどこに位置しているかを示し得る、坑井孔ログ(例えば、セメントボンドログ)を準備することができる。このログは、オペレ−タが、坑井孔内のタグ付け材料の偏析が起っているかどうかを決定するのを可能にし得る。

0039

一次セメンチングの実施形態では、例えば、セメント組成物は、坑井孔内に配置された導管と坑井孔(及び/または坑井孔内のより大きな導管)の間の環状空間に導入することができ、ここで、坑井孔は地下層を貫通している。セメント組成物は、硬化セメントの環状シースを形成するように、環状空間内に設定させることができる。セメント組成物は、坑井孔内の流体の移動を防止するバリアを形成することができる。セメント組成物は、例えば、坑井孔内の導管を支持することもできる。

0040

補修セメンチングの実施形態では、セメント組成物は、例えば、スクィズセメンチング作業またはセメントプラグの配置において使用することができる。例として、セメント組成物は、地下層中の、砂利パック中の、導管中の、セメントシース中の、及び/またはセメントシースと導管の間(例えば、微小環状部)の開口(例えば、ボイドまたはクラック)をふさぐために、坑井孔内に配置することができる。

0041

前述の議論は、セメンチング方法におけるトレース可能なポリマー添加剤の使用を指向しているが、当業者は、トレース可能なポリマー添加剤は、掘削流体仕上げ流体刺激流体、スペーサー流体、及び坑井クリーンアップ流体を含む、様々な異なる地下処理でも使用し得ることを理解するであろう。トレース可能なポリマー添加剤は、これらの坑井処理流体中に、坑井処理流体体積で約1%〜約60%を含む、特定の用途に対して任意の適切な量で、含まれ得る。一実施形態によれば、トレース可能なポリマー添加剤は、スペーサー流体に含めることができる。例えば、スペーサー流体は、坑井孔内に含まれる、または坑井孔内で加圧されることになる2つの流体の間に配置することができる。間にスペーサー流体が利用される流体の例は、セメント組成物と掘削流体の間に、掘削流体交換中の異なる掘削流体間に、及び掘削流体と仕上げブラインの間に、含まれる。とりわけ、スペーサー流体は、坑井孔の壁からの掘削流体及びフィルターケーキの除去を増強し、置換効率を高め、並びに化学的に不適合な流体を物理的に分離するのに使用することができる。例えば、セメント組成物と掘削流体は、セメント組成物が坑井孔内に配置されたときに、スペーサー流体によって分離され得る。本発明の実施形態によれば、スペーサー流体は、セメント組成物と掘削流体の混合を防止、または少なくとも部分的に減少させることができ、セメント組成物による掘削流体の置換中の、坑井孔の壁からのフィルターケーキ及びゲル化した掘削流体の除去を容易にすることができる。他の実施形態によれば、トレース可能なポリマー添加剤を掘削流体に含ませることができる。例として、ある方法は、坑井孔を拡大するためにドリルビットを使用すること;及び、ドリルビット後に削りくずを除去するために、トレース可能なポリマー添加剤を含む掘削流体を循環させること、を含み得る。

0042

当業者によって理解されるであろうが、トレース可能なポリマー添加剤の実施形態は、逸泥を制御するのに使用することができる。いくつかの実施形態では、掘削流体(または他の処理流体)が失われ得る逸泥ゾーンが発生し得る。逸泥ゾーンは、処理流体が失われるフラクチャーまたは他の開口を含む地下層のゾーンを含む。その結果、坑井処理(例えば、掘削)は、典型的には、例えば、補修処理の実施で終了しなければならない。実施形態によれば、トレース可能なポリマー添加剤は、逸泥ゾーンを閉塞し、例えば、逸掘削流体、クロスフロー、地下噴出などの、逸泥ゾーン中へのまたは逸泥ゾーンからの制御されない流体のフローを防止するために、地下層を貫通する坑井孔に導入することができる。実施形態では、トレース可能なポリマー添加剤を含む処理流体を、逸泥ゾーンに導入することができる。一実施形態では、処理流体は、掘削パイプストリングの端部の1つまたは複数の開口を通して圧送され得る。例えば、処理流体は、ドリルビットを通して圧送することができる。掘削流体に加えて、実施形態は、例えば、仕上げ流体(例えば、仕上げブライン)、フラクチャリング流体、及び坑井孔に配置され得るセメント組成物、などの他の流体で遭遇する逸泥問題に対処するのにも、使用することができる。

0043

いくつかの実施形態では、トレース可能なエラストマー粒子は、環状の圧力上昇に対処するのに使用することができる。地表に生成され得る炭化水素(例えば、油、ガス、など)は、ケーシングチューブを通って上にフローし、従って坑井孔へのパイプストリングを通して熱を伝達するので、高温であり得る。このことは、坑井孔環状部の流体を膨張させ得る。例えば、セメントシースの上部の坑井孔環状部に残っているスペーサー流体は、熱くなり、膨張し得る。そのような膨張は、坑井孔環状部内の圧力の上昇を引起すことができ、これは、一般に、「環状部圧力上昇」と呼ばれる。環状部圧力上昇は、典型的には、環状部体積が固定されているときに起る。例えば、坑井孔環状部は、環状部の外側から環状部中の流体を単離するために閉じる(例えば、トラップする)ことができる。坑井孔環状部の閉鎖は、セメンチング作業の終了の近くで、スペーサー流体及びセメント組成物などの坑井仕上げ流体が配置された後に、生じ得る。例として、坑井孔環状部は、バルブを閉じる、シールを活動させる、などによって、閉じることができる。しかし、流体が閉じた坑井孔環状部内にトラップされると、温度上昇を経験し、環状部の体積は固定されているので、大きな圧力上昇が予想され得る。いくつかの例では、この圧力上昇は、坑井孔内のセメントシース、ケーシング、チューブ状体、または他の機器への損傷など、坑井孔への損傷を引起し得る。

0044

環状部圧力上昇に関する問題を軽減するために、坑井孔内に残されるトレース可能なエラストマー粒子を流体(例えば、スペーサー流体)に含ませることができる。例えば、トレース可能なエラストマー粒子を含む流体は、坑井孔環状部にトラップされた状態になり得る。トレース可能なエラストマー粒子の実施例では、坑井孔環状部にトラップされたとき、高温で圧縮力のさらされたときに体積が減少する必要がある。圧縮力が解放されると、トレース可能なエラストマー粒子の実施形態では、それらの元の形状及び体積に戻ることができ、従って、環状部の圧力上昇の次の場合に再使用することができる。いくつかの例では、圧縮力は、例えば、温度上昇のために坑井孔環状部内にトラップされた流体または他の流体の膨張によって発生し得る。いくつかの実施形態では、坑井孔内の炭化水素の生成は、環状部の温度の上昇を引起すことができ、従って、結果として生じる圧縮力による坑井孔内の処理流体または他の処理流体の膨張を引起す。理論によって限定されることなしに、トレース可能なエラストマー粒子の体積の減少は、坑井孔環状部内である量の膨張体積を与えるはずであり、従って、圧縮力による任意の潜在的圧力上昇を減少させると考えられる。

0045

さらなる実施形態は、添加剤が、例えば、坑井孔内に配置された、セメント組成物、スペーサー流体、または他の流体において、坑井孔に導入された後に、トレース可能なポリマー添加剤の地下位置を検出することを含み得る。いくつかの実施形態では、ログはトレース可能の位置を検出することができる坑井孔内で実行され得る。いくつかの実施形態では、ログは中性子ログであってよい。中性子ログの実行は、高速中性子の坑井孔への放射を含み得る。従来の二重間隔中性子ツール(一般にDSNツールと呼ばれる)は当業者に周知であり、地下層の中性子ログを実行するためにこれまで利用されてきた。そのようなツールは、一般に、高速中性子を放射する中性子源、長い間隔の熱中性子検出器及び短い間隔の熱中性子検出器を含む。高速中性子が放射される源を含むDSN中性子ツールまたは他のツールが坑井孔内に下げられ、そこで高速中性子は坑井内の元素と反応し、それによって熱化される。発生した熱中性子は、坑井内で後方散乱され、ツールの熱中性子検出器によって検出される。検出器は、坑井孔内の1つまたは複数の選択された長手方向の地下の間隔、すなわち、坑井内で処理が行われた後にトレース可能なポリマー添加剤が位置しているであろうと予想される、坑井孔内の間隔、にわたって、検出された熱中性子を表すカウントを発生する。

0046

トレース可能なポリマー添加剤の地下の位置は、導入後に発生したカウントと、導入前の坑井内の1つまたは複数の地下の間隔を表すカウントの差に基いて、決定することができる。すなわち、トレース可能なポリマー添加剤中のタグ付け材料は、それらの導入後に坑井孔内で発生する熱中性子のいくらかを吸収するので、カウントが発生した位置に関連した上記の前後のカウントの比較は、トレース可能なポリマー添加剤の地下の位置を示す。

0047

トレース可能なポリマー添加剤の導入前の坑井孔内の対象の位置にわたる熱中性子のカウントは、そこでの前の処理などの実行の結果として入手可能であり得る。もしなければ、導入前カウントは、坑井孔へのトレース可能なポリマー添加剤の導入の前に決定することができる。すなわち、高速中性子源を含むツールは坑井孔内に下げることができ、そこで高速中性子は坑井内の元素と反応し、それによって熱化される。坑井孔内で生成され後方散乱された熱中性子は、上記のように熱中性子検出器で検出することができ、坑井孔内の1つまたは複数の選択された地下の間隔にわたる検出された熱中性子を表すカウントが生成され得る。

0048

一実施形態は坑井処理の方法を開示する。その方法は、坑井孔へのトレース可能なポリマー添加剤を含む流体の導入を含むことができ、ここで、トレース可能なポリマー添加剤はポリマー及びタグ付け材料を含む。

0049

一実施形態は、ベース流体;並びに、ポリマー及びタグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤:を含む、坑井処理流体を開示する。

0050

一実施形態は、ベース流体、並びに、ポリマー及びタグ付け材料を含むトレース可能なポリマー添加剤を含む、坑井孔への導入のための処理流体;及び、坑井孔内で中性子ログを実行するためのロギングツール:を含む坑井処理システムを開示する。

0051

トレース可能なエラストマー粒子を使用する例示的な方法が、図1〜4を参照してここでより詳細に説明される。図1は、水硬性セメント、トレース可能なポリマー添加剤、及び水を含むセメント組成物を調製するため、並びに特定の実施形態に従って坑井孔へその組成物を送達するためのシステム5を示す。図示のように、セメント組成物は、例えば、ジェットミキサー再循環ミキサー、またはバッチミキサー、などの混合装置10のなかで混合し、次いでポンプ装置15を介して坑井孔に圧送することができる。いくつかの実施形態では、混合装置10及びポンプ装置15は、当業者には明らかであろうように、1つまたは複数のセメントトラック上に配置することができる。いくつかの実施形態では、水硬性セメント及びトレース可能なポリマー添加剤を含む嵌挿混合物を、例えば、坑井孔に圧送されているときに水と連続的に混合するために、例えば、ジェットミキサーを使用することができる。

0052

地下層に設定遅延セメント組成物を配置するための例示的な技術が、図2及び3を参照してここで説明される。図2は、特定の実施形態に従って、設定遅延セメント組成物を配置するのに使用することができる地表装置20を示す。図2は、一般にベースの作業を示しているが、当業者は、本明細書に記載の原理は、本開示の範囲から逸脱することなしに、フロートまたは海上プラットフォーム及びリグを用いる海中作業にも同様に適用可能であることを理解するであろう、ということが注目されるべきである。図2で示すように、地表装置20は、1つまたは複数のセメントトラックを備えるセメンチングユニット25を含むことができる。セメンチングユニット25は、当業者に明らかであろうように、混合装置10及びポンプ装置15(例えば、図1)を含み得る。セメンチングユニット25は、水硬性セメント、トレース可能なポリマー添加剤(例えば、図3の40)、及び水を含み得るセメント組成物30を、供給パイプ35を通してセメント組成物30を坑底に運搬するセメンチングヘッド36に、圧送することができる。

0053

ここで図3に戻って、トレース可能なポリマー添加剤40を含み得るセメント組成物30は、例示的実施形態に従って、地下層45に配置することができる。図示のように、坑井孔50は、1つまたは複数の地下層45に掘削することができる。坑井孔50は、一般に、1つまたは複数の地下層45に垂直に伸びるように示されているが、本明細書に記載の原理は、水平及び斜めの坑井孔などの、1つまたは複数の地下層45を通ってある角度で延びる坑井孔にも適用可能である。図示のように、坑井孔50は壁55を含む。図示の実施形態では、地表ケーシング60は、坑井孔50に挿入されている。地表ケーシング60は、セメントシース65によって坑井孔50の壁55に接合することができる。図示の実施形態では、ここでケーシング70として示される追加の導管(例えば、中間ケーシング生産ケーシング、ライナー、など)も、坑井孔50内に配置することができる。図示のように、ケーシング70と坑井孔50の壁55及び/または地表ケーシング60との間に形成された坑井孔環状部75がある。1つまたは複数のセントラライザー80を、例えば、セメンチング作業の前及びその際中に、ケーシング70を坑井孔50内に集中させるために、ケーシング70に取付けることができる。

0054

図3を続けて参照して、セメント組成物30は、ケーシング70の内部を下方に圧送することができる。セメント組成物30は、ケーシング70の底部のケーシングシュー85を介して、ケーシング70の内部を下方に流動させることができ、坑井孔環状部75へケーシング70の周りで上方に流動させることができる。セメント組成物30は、例えば、坑井孔環状部50内のケーシング70を支持して位置決めするセメントシースを形成するために、坑井孔環状部75内に設定させることができる。図示されていないが、他の技術も、セメント組成物30の導入のために利用することができる。例として、ケーシング70を通す替りに坑井孔環状部75を経由してセメント組成物30を地下層20に導入することを含む、逆循環技術を使用することができる。

0055

セメント組成物30は、導入されると、ケーシング70及び/または坑井孔環状部75の内部に存在し得る掘削流体及び/またはスペーサー流体などの、他の流体90を置換することができる。置換された流体90の少なくとも一部は、フローライン95を介して坑井孔環状部75を出ることができ、図2に示すように、例えば、1つまたは複数の保持ピット100(例えば、マッドピット)に堆積させることができる。再び図3を参照して、底部プラグ105は、例えば、セメンチング前にケーシング70の内側に存在し得る他の流体90からセメント組成物30を分離するために、セメント組成物30の前に坑井孔50に導入することができる。底部プラグ105が着地カラー110に達した後、ダイヤフラムまたは他の適切な装置は、セメント組成物30が底部プラグ105を通過することを可能にするために、破裂する必要がある。図3には、底部プラグ105が着地カラー110上に示されている。図示の実施形態では、上部プラグ115は、セメント組成物30の後に坑井孔50内に導入することができる。上部プラグ115は、置換流体120からセメント組成物30を分離することができ、底部プラグ105を介してセメント組成物30を押圧することもできる。

0056

ここで図4を参照して、トレース可能なポリマー添加剤40は、特定の実施形態に従って、坑井孔環状部75中のスペーサー流体125に配置されているのが示されている。前述のように、トレース可能なポリマー添加剤40は、例えば、環状部の圧力上昇に関する潜在的問題を軽減するために、スペーサー流体125に配置することができる。図示のように、スペーサー流体125は、セメントシース130の上の坑井孔環状部75に配置されているのが示されている。坑井孔環状部75は、坑井孔50とケーシング70の間に示されている。前述のように、固定された体積を有する坑井孔環状部75は、スペーサー流体125及びセメントシース130がそこにトラップされ得るように、閉じることができる。セメンチング作業が完了した後のある時点で、坑井孔55から、炭化水素の生成が開始し得る。図示のように、セメントシース130内の開口135は、矢印150で示されるように、炭化水素を、1つまたは複数の地下層45の生成ゾーン140からケーシング70を通して上方に、地表145まで、流動させることができる。生成チューブ155は、炭化水素の通過のための導管を生成するために、ケーシング70内に配置することができる。前述のように、炭化水素は、ケーシング70を通して上方に流動するときに高温になることができ、スペーサー流体125などの流体を加熱し膨張させる。そのような膨張は、例えば、体積が固定されている場合、坑井孔環状部75内の望ましくない圧力上昇を引起し得る。スペーサー流体125中のトレース可能なポリマー添加剤40の少なくとも一部は、圧力上昇を望ましく緩和、または防止し得るように、崩壊または体積を減少することができる。

0057

本明細書に開示されたるトレース可能なポリマー添加剤40は、その調製、送達、再捕捉リサイクル、再使用、及び/または開示されたトレース可能なポリマー添加剤の廃棄に関連した1つまたは複数の部品または複数の装置に、直接または間接に影響を及ぼし得る。例えば、トレース可能なポリマー添加剤40は、例示のトレース可能なポリマー添加剤40及びそれを含有する流体を生成し、貯蔵し、モニターし、調節し、及び/または再調整するのに使用される、1つまたは複数のミキサー、関連する混合装置15、マッドピット、貯蔵施設またはユニット、組成セパレーター熱交換器センサーゲージポンプコンプレッサー、などに、直接または間接に影響を及ぼし得る。開示されたトレース可能なポリマー添加剤40は、例えば、トレース可能なポリマー添加剤40を1つの場所から他の場所へ組成的に移動させるのに使用される、任意の輸送容器、導管、パイプライン、トラック、管状物、及び/またはパイプなどの、トレース可能なポリマー添加剤40を坑井サイトまたは坑底に搬送するのに使用される任意の輸送または送達装置、トレース可能なポリマー添加剤40またはそれを含む流体を駆動して運動させるのに使用される、任意のポンプ、コンプレッサー、またはモーター(例えば、上部側または坑底)、トレース可能なポリマー添加剤40(またはそれを含む流体)の圧力または流速を調節するのに使用される、任意のバルブまたは関連するジョイント、並びに任意のセンサー(すなわち、圧力及び温度)、ゲージ、及び/またはそれらの組合せ、などにも、直接または間接に影響を及ぼし得る。開示されたトレース可能なポリマー添加剤40は、坑井孔ケーシング70、坑井孔ライナー、仕上げストリング、挿入ストリング、掘削ストリングコイル巻きチューブ、スリクラインワイヤライン、掘削パイプ、掘削カラー、マッドモーター、坑底モーター及び/またはポンプ、セメントポンプ、地表搭載モーター及び/またはポンプ、セントラライザー、ターボライザースクラッチャー、フロート(例えば、シュー、カラー、バルブ、など)、ロギングツール及び関連テレメトリー機器、アクチュエータ(例えば、電気機械装置水力機械装置、など)、スライディングスリーブ、生産スリーブ、プラグ、スクリーンフィルターフロー制御装置(例えば、流入制御装置、自律流入制御装置、流出制御装置、など)、カップリング(例えば、電気油圧湿式接続、ドライ接続、誘導カップラー、など)、制御ライン(例えば、電気、光ファイバ、油圧、など)、監視ライン、ドリルビット及びリーマー、センサーまたは分散センサー、坑底の熱交換器、バルブ及び対応する作動装置、ツールシール、パッカー、セメントプラグ、ブリッジプラグ、及び他の坑井孔分離装置、または構成要素、などの、これらに限定されないが、トレース可能なポリマー添加剤40と接触するようになり得る様々な坑底装置及びツールにも、直接または間接に影響を及ぼすことができる。

0058

簡潔にするために、特定の範囲のみが、本明細書に明示的に開示される。しかし、任意の下限からの範囲は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために、任意の上限と組合せることができ、並びに、任意の下限からの範囲は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために、任意の下限と組合せることができ、同様に、任意の上限からの範囲は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために、任意の上限と組合せることができる。また、下限と上限を有する数値範囲が開示されるときはいつも、その範囲に入る任意の数値及び任意の含まれる範囲が具体的に開示されている。特に、本明細書に開示される(「約a〜約b」、または、「近似的にa〜b」、または、「近似的にa−b」、の形の)すべての数値範囲は、明示的に列挙されていなくても、より広い数値範囲に包含されるすべての数値及び範囲を表していると理解されるべきである。従って、すべての点または個々の値は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために、任意の他の点または個々の値または任意の他の上限または下限と組合せられたそれ自身の下限または上限として、資することができる。

0059

従って、本発明は、記載した目的及び利点、並びに本明細書に内在するもの、を達成するのに、十分適合している。上に開示された特定の実施形態は、本発明は、本明細書における教示の利益を有する当業者には明らかな、異なるまたは等価の方法で修正及び実行することができるので、単に例示的なものである。個々の実施形態が説明されているが、本発明は、すべてのそれらの実施形態のすべての組合せをカバーする。さらに、以下の特許請求の範囲に記載されている以外、本明細書に示されている構成または設計の詳細には、限定は意図されていない。特許請求の範囲における用語も、特許権者によって、別途、明示的にかつ明白に定義されなければ、平易な通常の意味を有する。従って、上で開示された特定の例示的な実施形態は変更または修正することができ、すべてのそのような変形は本発明の範囲及び精神内にあると考えられることは明らかである。本明細書と参照により本明細書に組込まれ得る1つまたは複数の特許またはたの文献において、単語または用語の使用に任意の矛盾がある場合、本明細書と一致する定義が採用されるべきである。

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