Тампонажная смесь

Тампонажная смесь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

COIO3 COBETCKV!X

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Г(СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) : --дМЗН40

""" "" " : ": !ГНИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (54) ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ (21) 5012035!03 (2 ) 24.07.91 (46) 30.08.93. Бюл. ¹ 32 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нЕфтяной промышленности (7к) Д.А.Хисаева, В.А. Блажевич, B.Ã.Óìåòáàe6, И.В.Л егостаева, В.А. Стриж нев и Г.М. Рукавишников (73) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (56) Титков Н.И, и Дон H.Ñ; Технология цементирования нефтяных скважин. М,: Гостбптехиздат, 1960, с. 35 — 36.

Данюшевский и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. M.:

Недра, 1987. с. 178.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть иСпользовано при изоляции зон поглощения в процессе бурения скважин, первичнОм цементировании колонн.и проведении ремонтно-изоляционных работ по исправлЕнию негерметичности и доподъему цементного кольца за эксплуатационной кОлонной и кондуктором, восстановлению герметичности эксплуатационных колонн.

Целью изобретения является сокращение сроков схватывания цементногО раствора при одновременном повышении прочностных и адгезионных свойств цементного камня.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажная смесь, включающая тампо,„,!Ж 1838583 АЗ (57) Использование: нефте- и газодобывающая промышленность, в частности для изоляции зон поглощения в процессе бурения скважин, первичного цементирования эксплуатационных колонн и кондукторов, проведения ремонтно-изоляционных работ.

Тампонажная смесь содержит, мас. ч,: тампонажный портландцемент 100, хлористый кальций 3 — 5, невзрывчатое разрушающее средство MPC-1 на основе активной смеси

СаО и Mg0 4-5. Готовят жидкость затворения, добавляя в водопроводную воду хлористый кальций. Перемешивают раствор до полного растворения. Отдельно смешивают портландцемент и HPC-1. Затворяют смесь на жидкости затворения при водоцементном отношении 0,5. Применение тампонажной смеси обеспечит повышение эффективности проводимых тампонажных и ремонтно-изоляционных работ в скважинах. 1 табл. нажный портландцемент и хлористый кальций, содержит дополнительно невзрывчатое разрушающее средство (HPC — 1) при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Тампонажный портландцемент

Хлористый кальций

Невзрывчатое разрушающее средство Н РС вЂ” 1 на основе активной смеси СаО и Mg0 4 — 5

Невзрывчатое разрушающее средство

HPC-1 представляет собой порошкообразный материал чаше всего серого цвета, пылящий, негорючий, невзрывоопасный, обладающий щелочными свойствами (рН

12,5); насыпная обьемная плотность — 1.21,3 г/см, водопотребность — 277,.

1838583

Кальций хлористый технический выпускается в соответствии с ГОСТ 450-77 для применения в химической, лесной и дерево обрабатывающей, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и в других областях народного хозяйства. Хлористый кальций выпускается трех марок: кальцинированный, плавленый и жидкий с массовой долей хлористого кальция не менее 90-96,5, 76-78;

35-38% соответственно. Для предлагаемой тампонажной смеси может быть использован хлористый кальций всех марок.

Портландцементы тампонажные, предназначенные для цементирования нефтяных, газовых и специальных скважин, выпускаются в соответствии с ГОСТ 158185, Проведенными лабораторными исследованиями показана, чта введение в тампонажную смесь, включающую тампанажный портландцемент и хлористый кальций, в качестве ускорителя сроков схватывания раствора реагента НРС вЂ” 1 обеспечивает получение цементного раствора, характеризующегося короткими сроками схватывания при одновременном повышении прочностных и адгезионных свойств и увеличения обьема образующегося цементного камня.

Кроме того, введение в тампонажную смесь реагента HPC-1 приводит к значительному сокращению времени от начала до конца схватывания раствора.

В таблице в качестве примера приведены результаты экспериментальной проверки заявляемой тампонажнай смеси при

22 С, Цементный раствор иэ заявляемой тампонажной смеси готовился следующим образом.

Вначале готовилась жидкость затворения: в техническую (например, водопроводную) воду вводилось заданное количества хлористого кальция и раствор перемешивался до полного ега растворения. Отдельно тщательно смешивались портландцемент и

НРС вЂ” 1. На полученной жидкости затворения затворялась смесь цемента с HPC npu водоцементном отношении 0,5.

Сроки охватывания полученного раствора определялась с помощью прибора Вика.

Прочностные свойства образующегося иэ раствора цементного камня определялись стандартными методами: с помощью прибора Михаэлиса с применением — "восьмерок" — на растяжение, с применением образцов — призм — на изгиб; с помощью гидравлического пресса с применением образцов кубической формы — на сжатие, Адгезия образующегося из раствора цементного камня с поверхностью металла, смоченной различными жидкостями (нефть, глинистый раствор), определялась на при5 боре с цилиндрическими формой (обоймой) и пуансоном по известным схеме и методике, Прочностные свойства образующегося цементного камня и его адгезия с поверхностью металла (сталь марки Д по ГОСТ 632—

88) определялись после двухсуточного хранения образцов в пластовой воде.

Объемные изменения образующегося цементного камня определялись расчетным путем при сравнении объема затвердевшего образца после 30-и суточного его хранения в пластовой воде и исходного объема приготовленного раствора. Величина обь- емнага изменения вычислялась из соотношения

ЛV = 100, Vo где Л V — величина обьемного изменения затвердевшего образца, « ;

Vo — исходный обьем приготовленного раствора, смз;

V — обьем затвердевшего образца, см, з

Дпя оценки объемного изменения образующегося цементного камня приготовленный цементный раствор в обьеме 100 см з заливался в полиэтиленовые формы — стаканчики. После затвердевания раствора полиэтиленовые формы-стаканчики

35 осторожно разрезались, образцы затвердевшего раствора помешались в ппастовую воду и хранились 30сут, Затем определялся обьем затвердевших образцов по количеству вытесненной жидкости и рассчитывалась величина объемного изменения.

Все исследования проводились при температуре 22 С.

Как видно из таблицы, тампонажный цементный раствор из предлагаемой тампонажной смеси обладает свойствами, определенными поставленной целью изобретения, Приведенные данные обосновывают оптимальную рецептуру заявляемой тампонажной смеси. мас. ч.:

Тампонажный портландцемент 100

Хлористый кальций 3 — 5

Невзры вчатое разрушающее средство HPC — 1 на основе активной смеси СаО и Mg0 4 — 5

Приготовленный тампонажный цементный раствор из тампонажной смеси указанной рецептуры по сравнению с прототипом характеризуется величиной времени начала схватывания примерно в 2 раза короче и времени от начала до конца схватывания

1838583

3 — 5

Тампонажный портландцемент

Хлористый кальций

Невзрывчатое разрушающее средство НРС-f на основе активной смеси СаО и MgO еаеисимость сроков схватывания ценентиых растворов и прочностных и адгезнониых свойств образусиегося ценентного кання а зааисиности от рецептуры рвстеорое

Прочностные свойства зат» аердъвыего ценента

Адгезия (Нда) с поверхностьо неталла, смоченной

Величина объемного уаеличе ния, ь

Опыт

Рецептура раствора, мас.ч. Сроки схватывания, ч"нин

СаС1 НРС-1

Цемент

Сода

Начало Конец

Растаяв- Изгиб Снятие иие неотьа гпинистын растаорон

4, 5

5

4С5

4,5

3 б

4,5

4,5

3

5

С

4

2 б

5,80

: !о

5,07

6,19

5,оо

4,20

0,30

2,86

3 ° 00

1.77

2,60

0,29

1 ° 14

С,20

9

s э

О

1

4 э е

0,80

С,Е5

0,90 о,Е3

О,Е«

1,04

0>25

0,48

0,50

0,50

С,45

0,43

0,23

13,2 !

3,0

13,5

12,5

12 ° 8

9,0

«.9

1 100

2 100

1СС

4 100

5 100

6 100

100

B 100

9 100

10 1СС

50 -20

50 1 "20

5о

50 1 "30

50 1-20 пС 5 5

50 "-40

5О 3 20

50 4-40

50 С-30

2" I O

2-05

2т00

2-10

2-10

> 7-00

4 30

4-50

> 5-00

1-40

11 100 l2 100

13 100

Мементный раствор по прототипу

5,24

5,02

4,92

1;66

1 ° 70 !

,49

9,6

11,2

О,4о а, 43 о,36

0,14

0 ° 17

0i OB

50 2-50 5-50 1

50 235 505 1

5О 2 10 4 20 !

Примечание. Прочностные свойства и адгезия определены после двухсуточного яранания Образцов в пластоеой воде. более чем в 3 раза короче. Образующийся цементный камень из смеси указанной рецептуры характеризуется повышенными прочностными и адгезионными свойствами по сравнению с прототипом: предел прочности на сжатие. растяжение и изгиб соответственно на 40 — 50; 19 — 200 и 3-25; ; величина адгезии с поверхностью металла, смоченной нефтью и глинистым раствором соответственно в 2,2-2,5 раэ и.5,3 и более раз. Величина увеличения объема образующегося -цементного камня из заявляемой тампонажной смеси примерно в 8 раэ больше, чем цементного камня из.раствора по прототипу.

Пределы возможного изменения содержания в заявляемой смеси добавок хлористого кальция и невзрывчатого разрушающего средства определены иэ результатов, приведенных в таблице, Уменьшение содержания в смеси хлористого кальция менее 3 мас.ч. приводит к увеличению времени начала схватывания получаемого цементного раствора (опыт 9), увеличение более 5 мас.ч. — к черезмерному сокращению времени начала схватывания получаемого цементного раствора.

Уменьшение содержания HPC-1 менее

4 мас,ч. и увеличение более 5 мас.ч. приводит к увеличению времени начала схватывания получаемого иэ смеси цементного раствора {опыты 7 и 8 соответственно).

Заявляемая тампонажная смесь применима при изоляции эон поглощения в ïðoцессе бурения скважин, первичном цементировании колонн и проведении ремонтно-изоляционных работ по исправлению негерметичности и доподъему цементного кольца за эксплуатационной ко5 лпнной и кондуктором, восстановлению герметичности эксплуатационных колонн.

Сокращение сроков схватывания растворов на основе заявляемой смеси,dóâåëèчение объема и повышение прочностных и

10 адгезионных свойств образующегося камня обеспечивает повышение эффективности проводимых тампонажных и ремонтно-изоляционных работ в скважинах с их использовацием. Увеличенный объем

15 образующегося камня и повышенные прочностные и вдгезионные его свойства обеспечивают надежное разобщение пластов в. заколонном пространстве, исключает необходимость в проведении повторных ремон20 тных работ, повышает степень экологической надежности скважины.

Формула изобретения

Тампонажная смесь, включающая тампонажный портландцемент, и хлористый

25 кальций, о тл ич а ю ща я с я тем, что она дополнительно содержит невзрывчатое разрушающее средство НРС-f на основе активной смеси СаО и МдО при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: