Тампонажный раствор для нефтяных и газовых скважин

Тампонажный раствор для нефтяных и газовых скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик нц87696О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200979 (21) 2821767 /22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень No 40

Дата опубликования описания 30.1081 (51)М. Кл

Е 21 Н 33/138

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.245.42 (088 . 8) 4" " Ъ

В.К.Галабурда, И.И.Лиштван, Г.С.Евтушенко, Ь.Ш.Шмазонянц, Л.К.Бруй, П.A.Êîðøóíîâ и М.Ç.Лопотко

I

Гомельское отделение Белорусского научно-ис ледовательского геологоразведочного института и Инст а торфа .

AH Белорусской CCP

1 (72) Авторы изобретения (71) 3 аяв ител и (54) TANIIOHAKHblA РАСТВОР ДЛЯ НЕФТЯНЫХ

И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к бурению, в частности к облегченным тампонажным растворам для крепления нефтяных и газовых скважин в условиях пластовых давлений близких к гидростатическ ому.

Известен облегченный тампонажный раствор на основе цемента, воды затворения и бентонита, содержащий указанные ингредиенты в следующих количествах, вес.ч.:

Цемент 100

Вода 64-84

Бентонит 5-7, 5

Эта смесь (1 ) имеет следующие 15 физико.-технические характеристики:

Плотность, г/см 1,76-1,68

Начало схватывания, от 12-30 тт-мин до 13-05 предел прочности 20 цементного камня на изгиб через 2 сут, кгс/см 11,0-5 0

Недостатками этой смеси являются сравнительно высокая плотность, длительные сроки схватывания и низкая прочность цементного камня на изгиб, что отрицательно сказывается на качестве разобщения пластов в скважинах, приводит к увеличению времени зат- 30 вердевания смеси и существенно замедляет темп проводки скважин.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является облегченный тампонажный раствор, содержащий портланд — цемент, облегчающую забавку торф, ускоритель схватывания — хлористый кальций и воду, содержащий ингредиенты в количествах, вес.ч.:

Цемент 20-22,3

Торф 0,5-2,7

Хлористый кальций 2-7,3

Вода 23-.30,3

Данный тампонажный раствор P2 ) имеет следующие физико-технические характеристики:

Плотность, г/см 1,40-1,50

Начало схватывания, ч-мин 8,00-16,00

Предел прочности цементного камня на изгиб через 2 сут, кгс/см 9,00-10,00

Недостатками этого тампонажного материала являются очень большие сроки схватывания, недостаточная прочность цементного камня и применение дополнительного химического реагента (хлористого кальция) для ускорения времени схватывания.

876960

Цель изобретения — уменьшение сроков схватывания и увеличения прочности цементного камня.

Указанная цель достигается тем, что раствор в качестве облегчающей добавки содержит сапропель при следующем соотношении ингредиентов, вес.ч.:

Вода — 0 8

Ж

60

Полученная тампонажная смесь имеет следующие характеристики:

Растекаемость, см

Плотность, г/см

17

1,61 65

Портландцемент 51,6-46,4

Сапропель 24,2-26,8

Вода Остальное

Сапропели могут использоваться в качестве связывающего вещества благодаря своим физико-механическим свойствам и химическому составу: высокой дисперсности и пластичности, способности легко адсорбироваться на поверхности песчаных частиц, прочно связывая их в единую массу, а также наличия в сапропелях гуминовых веществ и битумов.

I 20

Запасы сапропелей в БССР оцениваются до 3,0 млрд.м З.

Целесообразность и .неотложность .разработки сапропелей многих озер согласуется с необходимостью их очистки и восстановления как источников чистой воды и рабохоэяйственных угодий.

Технология получения тампонажной смеси состоит в следующем.

Портландцемент для "горячих" 30 скважин просеивается через сито 0,08.

Для работы используется сапропель с влажностью 95% °

Отмеренные сапропель и вода смешиваются, образуя сапропелевую пуль- 35 пу. Затем, используя как жидкость затворения, ее добавляют к цементу и тщательно перемешивают лопаткой в сферической чаше в течение 3-5 мин.

В результате лобараторных иссле- 40 дований выяснено, что оптимальное отношение кЬличества воды и сапропеля равно единице (В(С= () . Изменяется жидкая фаза, Ж отношение ---- †----- ---)от 0,8 твердая фаза Т до 1 2.

В состав жидкой фазы входит вода сапропеля+добавляемая водопроводная вода. В состав твердой фазы входит цеь ент+твердая часть сапропеля (сухой вес сапропеля). 50

Примеры получения тампонажных смесей.

Пример 1. Тампонажную смесь готовят следующего состава, в вес.Ъ: ортландцемент 55,4 55 апропель 22,8 (1% тв.фазы и 21,8% жидкой фазы)

22,8

1,45

Водоотстой, %

Время загустевания при

75 С, р = 500 атм, ч-мин 1-20

Сроки схватывания при

75 C :р = 500 атм, ч-мин начало конец

Предел прочности на изгиб через 48 + 2 ч о твердения при 75 С, р = 500 атм, кгс/см 23

Пример 2. Исходные вещества

3-15

4-15

51,6

24,2 (1,2% твердой фазы, 23Ъ жидкой фазы)

24,2

Вода

Ж

0 9

Полученный тампонажный раствор имеет следующие характеристики:

Растекаемость, см 19

Плотность, г/см 1,57

Водоотстой, % 1,73

Время загустевания при

75 С, р = 500 атм, ч-мин

Сроки схватывания при

75 С, р = 500 атм, ч-мин начало конец

Предел прочности на изгиб через 48+2 ч твердения при 75 С, р = 500 атм, кгс/см

2-50

Пример 3. Состав тампонажный смеси готовят в следующих количествах ингредиентов, в вес.Ъ|

Портландцемент 48,8

Сапропель 25,6 (1,3% твердой фазы, 24,3% жидкой фазы}

25,6

Вода

Ж

Т

Полученная тампонажная смесь имеследующие характеристики:

Растекаемость, см 20

Плотность, г/см 1,53

Водоотстой, % 2,0

Время загустевания прн

75 С, р = 500 атм, ч-мин 3-30

Сроки схватывания при

75 С, р = 500 атм, ч-мин начало 4-00 конец 5-00

Предел прочности на изгиб через 48+2 ч твердения при с = 75 С, р = 500 атм, кгс/см 16 ет для приготовления тампонажного раствора взяты в следующих количествах, в вес. %:!

Портландцемент

Сапропель

876960

Пример 4. Тампонажную смесь готовят следующего состава, вес.%:

Портландцемент 46,4

Сапропель 26,8 (1,34% твердая фаза, 25,46 жид-.5 кая фаза) 4-30

6-45

Вода 26,8

Ж

1 1

Полученная тампонажная смесь имеет следующие характеристики:

Растекаемость, см 21

Плотность, г/см 1,50

Водоотстой, % 2,4

Время загустевания при

75 С, р = 500 атм, ч-мин 3-40

Сроки схватывания при

75 С, р = 500 атм, ч-мин начало конец

Предел прочности на изгиб через 48+2 ч о твердения при с = 75 С, р = 500 атм, кгс/см 12

Пример 5. Состав тампонажной смеси, вес.%:

Портландцемент 44

Сапропель 28 (1,4% твердой фазы, 26,6% жидкой фазы)

15

4-20

5-35

25

ЗО

Вода

Ж

1 2

Полученный тампонажный раствор имеет следующие характеристики:

Растекаемость, с

23

Плотность, г/см 1,47

Водоотстой, % 4,3

Наэв ания озер

Характеристики

Судобль, Минской области

Вечер, Минской области

Червоное, Гомельской об ласти

Органический

Кремнеземис- Смешанный тый

Тип сапропеля

ОПП-остаток после

12,7

51,2

50 0

9,2

22,5

42 0

1,2

3,3

2,0

Fe

FeZO>

СаО+МО

2,9

9,0

4,7

1 7

9,5

1,6

0,3

2,1

0,6

09 прокаливания

Валовый состав золы, % на сухое вещество FeO

Время загустевания при е = 75 С, р = 500 атм, ч-мин 4-10

Сроки схватывания при

t = 75 С, р = 500 атм, ч-мин начало конец

Предел прочности на изгиб через: 48+2 ч твердения при t = 75 С, р = 500 атм, кгс/см 11

В табл. 1 приведен химический состав сапропелей. В табл. 2 физикомеханические характеристики цементносапрополевых растворов, в табл. 3 физико-механические свойства облегченных цементно-сапрополевых растворов и камня с использованием цемента для "холодных" скважин и сапрополей различных озер. как видно иэ таблицы 2, наилучши ми характеристиками обладают тампонажные смеси 2, 3, 4. Тампонажный раствор 1 имеет невысокую растекаемость, низкие сроки загустевания и схватывания. Тампонажный раствор 5 обладает плохой седиментационной устойчивостью.

На основании этого тампонажные смеси 2, 3 и 4 взяты в качестве опти мальных составов, отвечающих требованиям ГОСТа (ГОСТ 1581-63) и утвержденным ТУ на облегченные тампонажные растоворы.

Для получения цементно-сапропелевого раствора пригодны кремнеземистые, смешанные и органические сапропели. Однако как видно из табл. 3, .более стабильные результаты получены с кремнеземистыми сапропелями.

Т а б л и ц а

876960

Продолжение табл.1

Название озер

Характеристики

Судобль, Минской области микроэлементы, мг/кг

471,0

313,9

219,9

7,1

6,8

5,5 рН

1,2

4,2

2,9

Гуминовые вещества, Ъ на. ОВ(органическое вещество) 58,3

Гуминовые кислоты, Ъ на

58,8

34,4

7,1

28,6

14,5

0В

18,2

33,6

25,5

Гидролитическая кислотность, 44,3

24,5

65,6 мг/экв/100 г

Сумма обменных оснований, мг/экв/100 г .

51,2

85,4

85,8

Степень насыщенности оснований, %

77,4

65,8

56,8

П р и м е ч а н и я. Химический состав сапропелей приведен по данным института торфа AH БССР.

Естественная влажность сапропеля определяется в каждой пробе отдельно.

ЯЪ

Битумы, Ъ на сухое вещество

Легкогидролиз ируемые соединения, Ъ на сухое вещество

Червоное, Гомельской области

Вечер, Минской области

876960

1 о.

Pi

В с а A арво аw нсвт

И» Я еоо

М,О

1 Мео

O4О 4

О 03 .131 Х ххах

<Ч 3 Е

1

1

1

g м н

Щ х aaj уь

l ! „"1

I В

1 Х ! о ! 14 а an o

Г Ъ Е Ю

1 1 1

an Ю CO а ю ь

<Ъ Ю

I 1 I

° Ф с3 an на

Ф И

1 оо

I, Р !О

1 1 3е Ю Ю

CV (Ъ

I I Р сФ

Ю ь

1 (Ч т-4 а ю ю

ГЪ Ю

1 I 1

РЪ < Ъ Ф

Р I Р ! е

t Ж

I Х 3. о !! а оЮ Ю

° Ф т4

С Ъ cP

Ю Ю Ю (с3 а а-!

I I 1 с! <Ч

Cg о он

Ною он ао

an РЪ

Ю с с с а ч1 CV

° ф С Ъ с с

4Ч Ф

Ю с

Ю

C)

С"Ъ с т-М

Ф33 ннй

000

g 0.

Ю Га э с с

3 -3 !. С Ъ

1О а an с с с

+ с аО н о во нйЕ ово е Aj а х сЧ (Ъ

Зс3 (с3 (и

1

ЪО CO с а ю со

С4 СЧ

Ф СЧ с с

СЧ 3

СЧ (Ч (О Ф с с

СО Ю 3 Ф Ф a3 Ю с с

an а а

О о о о

1 и с3

3 о! еь х

gaO аь е 4 Ф 13 t» а Я Я ае еж Il !I н 1 а3ЪНХ" аеэ! о

<Ф 1 IA o в чэ

O3I а о с Я-у х о в!0

X I а4

0! ИЦ

1 Ф е ! 1.3Х

33!

aO н

o х о в

Е, (Ll !

1.

1

1

I

I

l

1 со Оъ ю %-3 nl с с с с

Ю Ю г4 rl rl

00 (ч ao co а с с с с с (Ч Ф an Ю CO P

Зч 3ч nI сч

I I 1 I an

l с

СЧ и й.

v е !

33 й

876960

Ф

О, Х Õ 9 Î Id на I х их»х

О ФИЕ ххо Ц ххеа, ой ое и а3m dIr Õ5I.

1. м

1

1d

«1 1

Ф

1 »

ХХ I х х 1

»de! e ф 1 Х

2 !о

Н 1 Х

»»» с ф Ф I хх! о

OX!

Х" I Р» х Ф 1 е

ОЦ1ж ас о х

О

С»

I !»

»-»

О а О с3» м м

1 I 1

».С» »!»»С»

О а О а сч, О

1 1 1 !»»С» а

Ю

Ю

СО о ф х х х

1 Н

»d o хоХ

ego

Н 9

I и

Ф а

СЧ (Ч

Ц

Е о х а

e

o °

1

1

1

1

Ц о о

1 о

Ц о ф! н о ! х

ОС»» н Е

o o ох С»

О О О а а а

М

»»»-»»-»

О О а а с

»-»»-»

lA

» !

О а

»-»

1 1 их ох2 х хн5 н х

А3 х . х

Ц и

1»-!! х о

Е х

Ц о

IO О

Ю Ю О

М М

Ю О Ю

»Ч ГЧ

О Ю

М %

Ю Ю

СЧ ГЧ

Ю

О (,!

М м (Ч ю х

»Ч ф

Ф 0»

Ц о

СС!

e а о, а

1 I 1

1 !

1 Ф

1иО

1 Я

1.9 ф

1,о

32 Д

u e

Ф I оео!

Х Я ф I

»d Ne н 1

ХИфИ I

» 1 и Ф

4 оо

Х О» ф 1»

rd Ф аи

lA

СЧ»О с %

О Ю а

M М СЧ

М с

Ю С О

Ю

C) I E» е х

M Ф

Е а

Г Г

О» Ch О1

»-»»-» rE

iJ1

Г» 3»

ОЪ Ch

»-»» !

Ю

О (Ч

2 Е цо о х х о е ф ф н н

o o

Ф 9

1 н х и

Ф о

Х ф

Х 1

9 1 сю ф»d .Ц с

o а

I 1

»5 01

1 (Ч с3

О1 и

9 н и ф ф

1-» к и е о о а

И

Щ и н х и х х Х

Е и

Ф I e

Я С

Ф х х х

Е »!!

Ф Г»

0 а

М о ж

1 2 х

I Х

»d а

Е и х

2 х н и

К

Ф о 4 х

О = 0 ф о

Ц

Ф 1 »

Ь» v

9 х х

Ф ф

fd ж

1 0

Ф

9

СС!

I а

Я о

P) о

1

I

1

I !

1

1 !

1

1

1

I

1

1

1 !

I

I

I

1 ь» и

Ф I ф

I с х

9 1

o ф I

Ф I н 1

O.1 о !

СС» О СО О В О О

»-» » »-»»-»

О О О О О О

Ю А»» (Ч е М

I I 1 1

СО»О СО Ю !»Р

I--!

Ю Ю

СЧ СЧ С%

I !

1

1

1

1

1 !

1

1

I

1 ! ! !

1 !

I

I !

I !

I

I ! ! !

I л о и х х цо х

Ц Ф о о ф Ц о а ае

2 но

2 Ц х о

om

Е а

876960

Формула изобретения

Составитель В.Никулин

Редактор Е.Лушникова Техред ;А.Ач Корректор М.Коста

Заказ 9544/45 Тираж 630 Подписное

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

Тампонажный раствор для нефтяных и газовых скважин, содержащий портландцемент, облегчающую добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью уменьшения сроков cxsaтывания и увеличения прочности це» ментного камня, в качестве облегчающей добавки, он содержит сапропель при следукщем соотношении ингредиентов, вес.Ъ:

Портландцемент 51,6-46,4 Сапропель 24,2-26,8

Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Данюшевский В.C. и др. Справочное руководство по тематическим материалам, М., "Недра", 1973, с.6877.

2. Авторское .свидетельство СССР

Ю 613083, кл. Е 21 В 33/138, 1973 (прототип).