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Cement technology - 1. Improvements in techniques and equipment address cement issues

Crook, R.J. / Calvert, D.G.

Bei der Öl- und Gasexploration werden komplexere Gebiete, wie tiefere Gewässer im Golf von Mexiko, erschlossen, die neue Entwicklungen bei der Zementierung benötigen. So ist Schaumzement erfolgreicher beim Abdichten dieser Bohrlöcher als konventioneller Zement. Durch hohe Drücke und Temperaturen der Fluide kann das Rohr expandieren und Risse im Rohr hervorrufen. Beim Einsatz von Schaumzement wird der Aufbau von Drücken von mehr als 1000 psi bei Temperaturen bis zu 300 Grad F verhindert. Zementschlamm mit Schäumungsmittel und Gas hat die Elastizität und Druckfestigkeit, um diesen Kräften zu widerstehen. Schaumzement hat ein kleineres Gewicht (runter bis zu 4 ppg Dichte) als normaler Zement und kann Temperaturen bis zu 600 Grad F aushalten. Flexible Versiegelungen sind ein schnelles und effektives Mittel, um Zirkulationsverluste zum Stillstand zu bringen und so Kosten einzusparen. Je nach Anforderungen gibt es sie auf Wasser- oder Ölbasis. Wenn zusätzliche Festigkeit benötigt wird, kann Zement hinzugefügt werden. Da die Versiegelungsmittel sehr reaktiv sind, soll vor und nach der Versiegelung ein Spacer plaziert werden. Die Versiegelungen bleiben 2 h bei bis zu 300 Grad F stabil, bei Zugabe von Stabilisatoren oder Tensiden sogar bis zu 415 Grad F. Elastomerzement ist gegenüber CO2 resistent und zersetzt sich nicht wie Portlandzement. In einem Fall dichtete der Elastomerzement mehr als 2 Jahre lang eine Verlustzone ab. Hochpermeable Formationen mit geringer Zugfestigkeit sind sehr anfällig gegenüber Scherbeanspruchungen. Wenn dann noch Querströmungen zwischen den Zonen auftreten, kann die konventionelle Zementverschalung brechen und der Zement in der Verlustzone verlorengehen. In diesem Fall wird ein Bohrlochformations-Stabilisierungssystem eingesetzt. Dieses besteht aus einem Harz auf Wasserbasis und einem Aktivierungsmittel. Dies verhindert Scherungen durch Reduzierung der mechanischen Inkompatibilitäten zwischen der Formation und dem Zement. Das Stabilisierungssystem kann in die Formation eindringen, ohne dass es Brüche in der Formation verursacht.