Способ ускорения схватываниятампонажного pactbopa

Способ ускорения схватываниятампонажного pactbopa

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ81 7215

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2006.79 (21) 2783809/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 3рр381 Бюллетень М12

Дата опубликования описания 300381 51)М. К .

Е 21 В 33/138

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.245. .42(088.8).

- .ae(! q ;,.;.;;...., A.А. Клюсов и P È. Медведский

t "" т = -ЙИчуя(% я а ":" )

Тюменский государственный научно-исследовательскййс - и проектный институт, природных газов 4юВщр (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ СХВАТЫВАНИЯ TANIIOHAXHOI О РАСТВОРА

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к цементированию скважин, в частности, в многолетнемерзлых породах.

Известен способ ускорения схватывания тампонажного раствора путем введения хлорида кальция до трех процентов к весу цемента (1j.

Недостатки этого способа — низкая прочность в интервале температур о от 0 до -3 С и отсутствие схватывао ния при температурах ниже -4 С в связи с замораживанием жидкой фазы в тампонажном растворе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ускорения схватывания тампонажного раствора путем введения десяти про-. центов хлорида кальция к весу цемента и последующего охлаждения раство- 2О ра. Повышенной концентрацией хлорида кальция обеспечивается быстрое схватывание тампонажного раствора и нарастание начальной прочности цементного камня при низких .положительных (5-0 С) и отрицательных (менее -5 С) температурах (2) .

Однако повышенное содержание хлорида кальция вызывает черезмерную усадку и трещинообразование в цементной ЗО кольце, приводящее с течением времени к разрушению камня. Эти недостатки способствуют разгерметизации затрубного пространства и образованию каналов для выхода газа.

Причиной усадки и трещинообразования в цементном камне является высокая экзотермия процесса гидратации цемента с повышенным содержанием хлорида кальция, приводящая к быстрому разогреву всей массы раствора в эатрубном пространстве и ее резкому охлаждению до температуры окружающих мерзлых пород. Резкое охлаждение раствора вызывает: во-первых, возникновение температурных деформаций, следствием чего является образование микротрещин, развивающихся со временем в макротрещины; во-вторых, усадку еще неокрепшей аморфной цементной матрицы, которая,.в свою очередь способствует трещинообразованию за счет возникновения растягивающих усилий в результате различного температурного коэффициента линейного расширения камня и обсадной колонны.

Цель изобретения — предотвращение усадки и трещинообразования в цементном кольце.

817215

Поставленная цель достигается тем, что скорость охлаждения раствора в период после достижения им максимальной температуры экзотермического эффекта поддерживают в пределах 0,5-1,0 град/ч.

Плавное регулирование охлаждения раствора (после достижения им максимального экзотермического эффекта) в пределах 0,5-1,0 град/ч позволяет произвести равномерное охлаждение всей массы раствора и дает возможность бездефектного формирования кристаллической структуры камня, в том числе и на границе раздела тампонажный раствор - мерзлая порода.

При этом первоначальное расширение раствора за счет экзотермии процесса гидратации остается фиксированным и незначительно уменьшается лишь после двух суток твердения за счет температурной усадки кристаллическо — 29 го каркаса без возникновения растягивающих усилий ° Плавное снятие температурных напряжений способствует, хорошей адгезии цементного камня с колонной. На модели скважины проводят д пять опытов с тампонажным раствором, .содержащим десять процентов хлорида кальция к весу цемента, при скорости охлаждения, соответствующей граничным (0,5 град/ч и 1,0 град/ч и промежуточному (0,7 град/ч) значениям, а также ее значениям ниже нижнего (0,2 град/ч) и выше верхнего (1,5 град/ч) пределов. Кроме того, проводят опыт с тем же раствором по известному способу. Температура окружающей среды составляет -5 + 0,5 С.

Свойства цементного камня при применении известного и предлагаемого способов приведены в таблице

Как видно из таблицы, способ ускорения схватывания тампона>кного раствора предотвращает трещинообразование, а объемное расширение цементного раствора достигает 0,2-0,4Ъ по сравнению с известным способом ускорения схватывания, вызывающего усадку раствора (до О, 1Ъ). При скорости охлаждения ниже нижнего (0,2 град/ч) и выае верхнего (1,5 град/ч) пределов в первом случае наблюдается увеличение периода охлаждения до трех суток, что ведет в свою очередь, к возрастанию времени ОЗЦ, во втором — усадка с образованием микротрещин.

817215

3 I ..

Х 1

Хф! йе! яа! > Н I сп 0

o5

I Х

5. е Ф

an О !» о

I

1

1

I

1

I

1 .Г

I и!

> н и! а

Ф

И

Е

9 н о е х х е

И х ." и .6 ао о е о х х

Ц х х

1 х и!

Ц и! о

СЧ т-3 с

Ю Ю

1!

1 (Ч»"! с с

Ю Ю

+ 1

%-! с

Ю

1 м с

Ю

СЧ с

Ю

СЧ с

К I . 1 х

Е 1 O

» с

Ю

1 м с

О

СЧ с

СЧ с

+ х х а х

5 о

9 а

M 9

Е

5 0 — — — »

0 1 о 1

Р\ и

Н 1 с Э

»-1 с

Ю

1 м с

Ю

СЧ с

Ю

СЧ СЧ»-» с с с

О Ю О

+ + 1

1

1

1

1

I

o Е б I а г=

Э о х

Е

9 д

».» о

1 м с о

+ Ф с

СЧ СЧ Ю с с с

Ю O Ю

+ н

СЧ

I

I

1 1

1 1

O I

1ю 91

Е 1

o м е

Е I

0 — —

1 I

1 о с

С5

О с

СЧ

Ю

Сс

СЧ

Ю О с

СО

СЧ Г4

О1 с м 1

»-»

Ю I с !

»-С

СЧ

Ю х

4 л Х

Х _#_ и! с! хх и д их но о

СО с

Ch о

СЧ

СЧ

Ю с м

СЧ

Ю 3л с

СЧ СЧ

СС) с

%»

Ю с

»-»

Ю с

Ch -! о с

СЧ

Ю с

О\

° »!

Ю с

Г»

Ю с

\О

%-»

lA с м 1 с-» 1

1 Д 1

I н Ф Оп ;Хе

00Х4

1 Ц 1

ops

1 Х Х о с

1О

Ю с

Сс о с

Ю

Ю . Ю с с

О Ю г.!»-»

<Ч

1 !!1 а . "оо

4 и а3 о ф иха о х

Ю Д

»-» g охоа—

4 ЭИ.Х

Эldп\ $

62Х 9 QI ка не аОКх4

<" Ийк о

С» 1 о х I

ld х о о m

Опп д

oo g

-око Ч а 4 Е Х аееп!Фн

dIИИххе нка еп!

OnОКИсп и! Ф Ц Х Э Х ацх еа1 1 М оох ао х х х

Id Х х е х и!

О Э 2 о ан оое охп!

4оХ

С.1> V а Ф пй и ах х хо

Э Х

Ф 9 ю и! н о

ОЮ о о се

4 х

v x о а

О 9

Е =1

Э д и! а

4 О юхн

ld

goa— по 4d ихЕ п

Н Ф с-1 гахн е н о евое э е одах х. дсп п3 g 9 о х и! н еу2о в1:йй хох

Н и! 9

Е Е

9 х и! с Э .х а.ие

9оо е

Х Р\iA 9

Э Н 1

z u o

9 65 4 аnхо и и! о и! о

040Å о х ц йй!ао, ехое хохн х о

Оехв

ld g Х

ОН gе

Н Х ld х х 1

9 х:>, Е 9 а lo

Е й! н х

u v

lg о к

IKI и х

Ф а о

oа4 V I

ООХ»9! х ы Е 1 о о Н 1 а ь 1

М СЧ О 1

o o o с с с

lA с3 сй

«-»

В С- Ю Л с с с с с

О Ю О»-!»-»

817215

Составитель Е.Молчанова

Техред Ж.Кастелевич Корректор Г.Решетник

Редактор М. Ткач

Заказ 1272/40 Тираж 627 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения

Способ ускорения схватывания тампонажного раствора путем введения хлорида кальция и последующего охлаждения раствора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью предотвращения усадки и трещинообразования в цементном кольце, скорость охлаждения раствора в период после достижения им максимальной температуры экзотермического эффекта поддерживают в .пределах 0,5-1,0 град/ч.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Серенко И.A. н др. Регулирование свойств тампонажных растворов

5 за рубежом. ВНИИОЭНГ, 1978, с.39.

2. Никитин В. Н. Влияние добавок электролитов на трещинообразование в цементном кольце. "Р ефератив ный сборник" Бурение газовых и газоконденсатных скважин, 1978, Р 4, с,28.