Тампонажный материал

Тампонажный материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ, содержащий пяжущее, песок и баритовьй концентрат, отличающийся тем, что, с целью снижения газопроницаемости тампонажного камня, повышения его прочности и коррозионной стойкости в сероводородсодержащей среде, он дополнительно содержит твер дый гидрофобизатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: 30,00-64,79 Вяжущее 0,01-19,00 Песок Баритовый 35,00-50,00 концентрат Твердый гид0 ,20-1,00. рофобизатор 2. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого гидрофобизатора он содержит парафин или церезин, или озокерит, или озокеритовую руду.

сОоэ сООетсних

РЕСПУЬ Лик заВ Е 21 В 33 138

Госуддрстеенный комитет сссР по делив изоьРетений и отнРытьй. .1 д

Н ARTOPCNOMV СЮЧВТЕПЬСТВУ (21) 357322?/22-03 (22) 28.01.83 (46) 15.09.84. Бюл. Ф 34 (72) Д.Ф.Новохатский, В,Т.Филиппов, Р,И.Федосов, Н.А.Иванова, А,К.Куксов, М.А.Егоров и С.Н.Шандин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 814919, кл. С 04 В 7/14.

2. Авторское свидетельство СССР

В 558559, кл. Е 21 В 33/138, 1977 (прототип). (54)(57) 1. TAMIIOHNKHbN МАТЕРИАЛ, содержащий вяжущее, песок и баритовьф концентрат, отличающийся

„.SU.„11 516 А тем, что, с целью снижения гаэопроницаемости тампонажного камня, повышения его прочности и коррозионной стойкости в сероводородсодержащей среде, он дополнительно содержит твердый гидрофобиэатор при следующем соотношении компонентов,. мас.Ж:

Вяжущее 30,00-64,79

Песок О, 01-19, 00

Баритовый концентрат 35,00-50,00

Твердый гидрофобиэатор 0,20-1,00.

2. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого гидрофобиэатора он содержит парафин или церезин, или оэокерит, кпи озокеритовую руду.

16 2 твердого гидрофобизатора до удельной поверхности 1 =2000-3000 см /г и последующего тщательного перемешивания гидрофобизованного таким образом вяжущего с измельченным до той же степени песком и баритовым концентратом.

Вид вяжущего и содержание песка выбирается в зависимости от температуры применения тампонажного материала.

При температурах использования материала до 100ОС вяжущим служит тампонажный портландцемент, помол клинкера которого осуществляется совместно с твердым гидрофобизатором.

При температурах выше 100 С используются смеси шлаков металлургических заводов с песком. Допустимо также применение серийно выпускаемых шлакопесчаных цементов ШПЦС-120 и

ШПЦС-200, помол которых проведен совместно с твердым гидрофобизатором (парафином, церизином, озокеритом, озокеритовой рудой). Добавка баритового концентрата в цемент осуществляется в указанных выше пределах (35507) в зависимости от требуемой плотности тампонажного раствора.

Пример 1. В шаровую мельницу загружали 489,9 r портландцемент" ного клинкера Новороссийского цемзавода и 10 г парафина, совместный помол которых вели в течение 45 мин, после чего измеряли удельную поверхность полученного материала, которая составляла 1 =2500 см /r. К полученной массе добавляли 500 r барита с удельной поверхностью 1 =3000 см /г и

0.1 г молотого кварцевого песка (I =

=2500 см /г), все тщательно перемешивали, после чего тампонажный материал считали готовым и из него приготавливали тампонажный раствор добавлением

32 мас.% жидкости затворения. Смесь перемешивали на механической мешалке и получали тампонажный раствор плотностью Р =2, 18 г/см . Растекаемость по конусу АзНИИ 18 см. Прочность при изгибе/сжатии двухсуточного срока твердения при 50 С и давлении О, 1 ИПа равна 4,3/6,8 KIa, газопроницаемость 0,4, коэффициент корроэионной устойчивости 0,82. Этот же раствор при 100 С дает тампонажный камень двухсуточной прочности при изгибе/сжатии 5, 1/21,5 МПа, газопроницаемость которого К=0,35, коррозион" ная стойкость 0,80, Пример 2. В шаровую мельницу загружали 552,7 r гранулированного

1 .11135

Изобретение относится к тампонажным материалам,.применяемым при креплении буровых скважин в условиях сероводородной агрессии.

Известен тампонажный материал, содержащий гранулированный кислый никелевый шпак, кварцевый песок, едкий натр и хромовокислый калий (13.

Однако данный материал содержит токсичные компоненты — едкий катр, хромовокислый калий, а тампонажный, раствор из этого материала обладает предельной плотностью 1,8-1,9 г/см и в условиях аномально высоких пластовых давлений (АВПД) использован

15 быть не может.

Наиболее близким к предлагаемому является тампонажный материал содержащий вяжущее, песок и баритовый концентрат 323.

Однако известный материал такжв не может применяться при цементировании сероводородсодержащих скважин в условиях АВПД, так как тампонажный раствор из него имеет предельную плотность 1,85-1,95 г/см .

Цель изобретения — снижение гаэопроницаемости тампонажного камня, повышение его прочности и коррозионной стойкости в сероводородсодержащей среде.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный материал, содержащий вяжущее, песок и баритовый концентрат, дополнительно содержит твердый гидрофобизатор при следующем со- 35 отношении компонентов, мас.7.:

Вяжущее 30,00-64,79

Песок О, 01-19, 00

Баритовый концентрат 35,00-50,00

Твердый гидрофобиза" тор 0,20-1,00.

В качестве твердого гидрофобизатора материал содержит парафин или церезин, или оэокерит, или оэокеритовую руду.

При использовании озокеритовой руды ее количество берется из расчета обеспечения концентрационных пределов 50 по содержащемуся в ней озокериту, а песок, внесенный с рудой, учитывается при достижении концентрационных пределов по песку, входящему в состав тампонажного материала. 55

Тампонажный материал с добавкой твердого гидрофобизатора готовят путем совместного помола вяжущего и

1113 з шлака, 95,2 г кварцевого песка и

20 г церезина, совместный помол которых вели в течение 45 мин. В результате получали 647,9 r (64,79Х от массы предлагаемого материала) вяжущего

ШПЦС-120, обработанного церезином.

Далее к .полученному материалу добавляли 350 r (357 от массы предлагаемого материала) барита и О, 1 г (0,01 мас.7) молотого кварцевого пес- 1р ка. Смесь гомогенизировали, после чего корроэионностойкий тампонажный материал готов к использованию. Из него при добавлении 38 мас.7., жидкости затворения получали тампонажный раствор плотностью (=200 г/см, растекаемостью 19 см. Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточного срока твердения при 120 С и давлении

40 ИПа равна 5,3/17,4, гаэопроницаемость K=0,02, коэффициент корроэионйой стойкости 0,77.

При 160 С и давлении 60 ИПа из этого раствора получается цементный камень двухсуточной прочности при из-2 гибе/сжатии 7,2/21,5 ИПа, газопроницаемость которого K=O 06, коэффициент коррозионной стойкости 0,78.

Пример 3. В шаровую мельницу загружали 482 r шлака, 2 r озокеритовой руды, совместный помол которых осуществляли в течение 45 мин. К полученной массе добавляли 430 г барита и 86 г молотого кварцевого песка.

Смесь тщательно гомогениэировали, после чего тампонажный материал считали готовым и на его основе готовили тампонажный раствор добавлением

35 мас.Ж воды затворения. Полученный раствор имел плотность (=2,15 г/см, растекаемость 20 см. Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточ51á 4 ного срока твердения при 160 С и давлении 50 ИПа равна 6,1/15,4 ИПа, газопроницаемость K=0,73, коэффициент коррозионной стойкости 0,76.

Пример 4. В шаровую мельницу загружали 300 г шлака, 1О г оэокерита, совместный помол которых вели в течение 45 мин. К полученному составу добавляли 500 г барита и 190 г молотого кварцевого песка, все перемешивали до гомогенного состояния.

Потом к полученному материалу добавляли 35 мас.7. воды затворения и получали раствор плотностью /=2,21 г/см, растекаемостью 19 см. Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточного срока твердения при 250 С и давления

80 ИПа равна 9,0/31,0 ИПа, газопроницаемость К=0,08, коэффициент коррозионной стойкости 0,82.

Сроки охватывания тампонажных составов при необходимости могут регулироваться добавками общеизвестных регуляторов сроков схватывания (КБЖ— концентрат бардяной жидкий, хромпик виннокаменная кислота, и т.д.), введение которых осуществляется в жидкость затворения. Величины добавок регуляторов сроков схватывания устанавливаются рецептурой и на качество (коррозионную стойкость) предлагаемого материала не влияют.

С целью исследования устойчивости полученных (примеры 1-4) образцов тампонажного камня к сероводородной агрессии балочки, сформированные по

ОСТ39-051-77, подвергались воздействию пластовой сероводородсодержащей воды в течение двух лет, а в другом случае в течение шести месяцев.

Результаты исследований представлены в таблице.

О О O O O

° ас о о л а 3

o o o ф л л р О о С!

О сч ° O N Л а» an О 4 1»е фа б 0 е- б а б ° б б б В б

aCt t N Ф а ф O O Ю аФ л ю чс е в л сч о а ч«

В б б ао аФ м

4С!

° а» в б

an an

Ф аФ 1

1 е б

С С4 В

1 1;о о

Я М сч

О СС О м м

I 1 1

СЧ СЧ С 4

N 44

° ее» а»

В б в б

° е» б . ° а» а» в

° ° » е е

О о о о о о о

4С4 Ф N л е е о

О an an о мъ у л t t» ю an an an

С Л ti Л С» о о

О О О О О ф CO CO ф ф

° ° °

СЧ N СЧ СЧ N

О О О О О

»«ф ф CO ф а ° » сЧ СЧ СЧ сЧ

CO CO з 3

СЧ С 4 СЧ N

«L !.1

ac!I uCt a

О а а О е е е в б ф ф CO CO о о е фа ф\ а о в в ф ф

° °

О СС! е в ф CO со а

Са1 Са1

О О

М Са1 м м е °

О О

М Са1 М М М

М М М М е е е е в

О О О О О сч м

М 4"Ъ е . °

О О

СЧ Р О е е е

О О

ag» a

«4 44 «4

1 1, !

1 1 I I ь

° I I сч ю

° °

О О

I 1 1 1 сч о о

О

° 1

I 1 I I

1 I 1 1 сч Ф О сЧ б В ° б

О О О о о

О

СС! м я о я R И о о о

an an an

О сч а» °

О о о. в о а» е а» а» ° ° в б б а» а ае б б о

° ° °

° в в

o o o о с о o o

e e а aCj сч фа ф

° сс л в ф аФ ф Сс

Ф сч

° ° фа Оа ф фс фа фа СЧ O

8 л

«

Ф ее 45%

ы е «!

Р

Ф

О С4 СС4 е е о ф ф сч

М М а М е б б

О О О о о Ь О О О О D О

N c an a an с б б в O в а а о Ф а и\

Ь О О О т an .« «an йъ а

О О О О O О О о g

° «а а»

О «4 О

3 ф сч аФ 5 а

«с, g «

1113516

° Ф

1 ! Огк

° С о а а о о д an

O о о

С Ъ С Ъ о о в « о о.б an о о в в о о.

4«1 л

CO о в о

4 Ъ Ф еч

O в о О °

Ю « а х е о

gI СЧ

3 х

О

О* I а Ic cc аоо

О Х 1» к fa v

СЧ В л л о о о

В ф а в о о о\ «»

С CO

« в о о еч

CO В

« в о о еч со в о

° О л о л В л л о о и о к

41 а

I» х е

Ф х

О

1 а

I «

I Ю X ф

15!И.

° an еч «

° °

1

1 о о о о в ч

4 Ъ С«1. о о а М СЧ ф а «

С Ъ М ф Ф

Ю в

an в

1 -еФ

3 Cl Е

« «

ЕС Е1 еч о

fa

O Э

О О, Oa Cl

Ф««!

1 I (I 2

I Х !

° - 4СЪ в ч о еч

Се а о со Ф 44 в в

СО О4

О СЪ

О СЪ

О в

Оа о со а в О Ф

9 х х

И I х о«!.1, о о 4

«« в о о о. о о о о

I I вЪ an

I че

«О an о о

М 41 е Ъ 4«1 о о о о о ! 1 сп еч о о о

1 1 м о о м еч

1 I

4 Ъ М

CCO I ц О а1 е 43 ах14cxс е са 1 «I * %

: 2 1 — -4 — *—

4О 1 41 хо! еа

««о о о

an 44ъ

СЧ СЧ о о О 1О ю о о

44Ъ иъ еч

О

an

СЧ о о

an an

С 4 Саа о о О со о сч

СЧ

4СЪ ЪСЪ

Саа Са4 еч еч о о

1 сч сч 1

О сЪ со

° » о иъ

СЧ о о о ф о\

° Ca4

44Ъ ЧЪ

СЧ .CV

СЧ СЧ

ЧЪ 44Ъ еч сч

44 44 з ov

O, V Ц O 33 а: 1!"= х

Е О

X С3 1 1 сС 3» Е sO

v!

CC4C1ИЭИХ

4C V O V

О О а а

О1 Cfa

О 4СЪ

ССа ф о

О

СЧ о в ос о

« «

С3а В о о в в ос о1 о

«4 МЪ о о

° в м м в а о о

44Ъ

4 Ъ

D о о

С Ъ М в о о о о м м в в о о

Са4 м в

D о о с \ м в а о о

1". = 3

o, 43«а

e vв каэк о«ао

Ф О а о еч а о

I I

3 !

I 1 сч аО

° б

О О

° Ч о е О а

3 е х

О

o j ф

3 I

1 I! 1! I . 1 о а о

1 I еч о

O в о еч а о

1 I

1 1 1

1 !

3.«хх

43 О О Е

IO I К а !

О Я о

an о я я я я 3 о еч е

If и х а

О3

° О а

О О

О О о о о о о о еч еч

;ii

В Ф О

В в б о е о \«Ъ С Ъ

Ф D а б

ФЪ ОЪ

С Ъ М еч

Ю о а

О4 Cfa

4 Ъ.о О б б оъ оъ е Ъ М

О CO в а

О О

1О м

О О О О О О О О О О О О

CO В CO ф О О CO СО ф Ф О О

О

33

СС

Ф о

О а

О

С!

3 а е

v з

h х е

Ф е

«х е а 1О ео

C3 °

О сО

О е о с1 Л х 0 и и

33

О

II

3 а

О

С3

О

43

О

О

° S

3 х е

Cl

4С о v х

О v

Х I» х а и е «

zv

vv о ф

О 1»

3"4 IC

11135

Составитель Е.Тангалычев

Редактор В. Ковтун Техред О.Неце

Корректор Г.Огар

Заказ 6542/26 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4

Иэ таблицы видно, что добавка твердого гидрофобиэатора наряду со снижением водоцементного отношения способствует повышению прочности и снижению газопроницаемости камня„ а также повышает его коррозионную стойкость к сероводороду по сравнению с прототипом. Кроме того, введение тверд@го гидрофобизатора эа счет его пластифицирующего эффекта позволяет 1р повысить содержание баритового концентрата в тампонажном материале до

507, что дает возможность получить тампонажные растворы плотностью ф =

=2,21 г/см, пригодные для использо- 1 вания в условиях аномально"высоких пластовых давлений.

Гаэопроницаемость камня снижается вследствие уплотнения его при крис- 2р таллизации за счет уменьшения относительных размеров образующихся крис" таллов, что связано с наличием в твердеющей системе высокодисперсных частиц твердого гидрофобизатора (па- 2 рафина, церезина, оэокерита, озокери"

16 l0 товой руды), которые являются "затравкой" кристаллообразования - центрами кристаллизации в тампонажном растворе. Кроме того, частицы твердого гидрофобизатора кольматируют и гидрофобиэируют поровое пространство образовавшегося камня, что также снижает его газопроницаемость и обеспечивает высокую коррозионную устойчивость цементного камня к действию сероводорода.

Более высокая коррозионная стойкость тампонажного камня в условиях сероводородной агрессии позволит вести разработку месторождений нефти и газа с аномально-высокими пластинами, давлениями и высокими температурами при наличии сероводородной агрессии, повысит качество крепления и долго" вечностью крепи этих скважин обеспечит высокий уровень безопасности работы на скважинах и охраны окружающей среды. Технология применения предложенного тампонажного материала не меняется по сравнению с известной для традиционных тампонажных материалов.