Тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтяных скважин и способ его приготовления

Тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтяных скважин и способ его приготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е 21 В 33/138 (23) ПриоритетГооударстоапай комитет

СССР оо долам изобретений и открытий

Опубликовано 30. 06. 82. Бюллетень №24

Дата опубликования описания 30. 06. 82 (53) УЙК622.245..42(088.8) А.П.Тарнавский, П.ф. Цыцымушкин, В. И. Авилов., В.С.Данюшевский, А.А.Иихайленко, Б.П.Ситков, А.М.Селиханович и С.Н.Горонович

) (72) Авторы изобретения

Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (7I ) Заявитель (54) ТАИПОНАИНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

ГАЗОВЫХ И НЕФТЯНЫХ С1(ВАЖИН И СПОСОБ

ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к креплению газовых и нефтяных скважин, в частности к облегченным тампонажным растворам на основе цемента и может быть использовано для цементирования глубоких скважин различного назначения в условиях аномально низких пластовых давлений.

Известны т ампонажные растворы пониженной плотности на основе портландцемента и облегчающих добавок, например бентонита (1 j.

Недостатками известных тампонажных растворов являются низкая трещиностойкост ь образующего цементного камня и его пониженная адгеэия к металлу.

Наиболее близким по технической сущности и по составу компонентов к предлагаемому является тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтеносных скважин, содержащий тампонажный цемент 66,6566,66с15 вес.i добавку - нитролотриметилфосфоновую кислоту 0,00050,02 вес.3 и воду $2).

Известен также способ приготовления тампонажного,раствора путем перемешивания цемента, добавки, наполнителя и воды (3).

Недостатками известных тампонажных растворов являются низкие адгезионные свойства цементного камня, высокая плотность (1,84 г/смо) и значительная усадка (более 53), что при цементировании скважин раствором плотностью выше 1,6 г/см в условиях аномально низких пластовых давлений приводит к гидроразрыву

l5 пласта, и как следствие, к поглощению тампонажного раствора и гаэопроявлениям.

Цель изобретения - уменьшение усадки цементного камня и плотности раствора и повышение адгезионных свойств цементного камня, Поставленная цель до тигается тем, что тампонажный раствор допол939729

30

Таблица 1

Сост авы, вес.Ф

Компоненты

55,8

0,025

54,05

55,5

0,035

0,05

2,0

1,75

3,5

Остальное

Вода нительно содержит асбест при следующем соотношении компонентов, вес.3:

Тампонажный портландцемент 54,0-55,8

Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,025-0,05

Асбест 1,75-3,5

Вода Остальное

Способ приготовления тампонажного раствора заключается в том, что пред варительно готовят суспензию асбеста на водном растворе нитрилотриметилфосфоновой кислоты, после чего ее перемешивают с цементом.

В качестве асбеста раствор содержит низ косортный полужесткий асбест волокнистый материал, составляющие молекулы которого в одном направлении связаны очень прочно, а в другом — весьма слабо, вследствие этого асбест легко расщепляется на тончайшие гибкие и эластичные волокна.

Пучки волокон содержат большое чи,сло микрощелей и микротрещин, обладаю щих большой адсорбционной поверхностью и адсорбируют, главным образом, гидратные новообразования, возн кающие при взаимодействии цемента с жидкостью затворения.

Асбестовые волокна способствуют образованию волокнистой структуры, что способствует в конечном итоге повышению адгезии к металлу труб и породам, слагающим стенки скважин, а также уменьшению усадки цементного камня.

Облегченный тампонажный раствор готовят следующим образом.

Предварительно готовят суспензию асбеста и нитрилотриметилфосфоновом водном растворе, которую используют затем для зат ворения цемента, вместо

Тампонажный портландцемент

Нитрилотриметилфосфоновая кислота

Асбест низкосортный полужесткий обычно применяемого перемешивания компонентов в сухом виде, с последующим затворением полученной смеси водой .

Для этого в расчетное количество воды вводят в указанных количест вах

Киембаевский низкосортный полужесткий асбест и нитрилотриметилфосфоновую кислоту. Все тщательно перемешивают с помощью циркуляционного насоса или насосной группы цементировочного агрегата. Затем на приготовленной суспензии затворяют (перемешивают) цемент по обычной технологии.

Составы образцов из данного тампонажного раствора приведены в табл. 1.

В табл.2 приведены свойства цементных образцов, полученных из предлагаемого состава.

Результаты проведенных исследований показывает, что при добавлении низкосортного полужесткого асбеста к известному составу, плотность облегченного тампонажного раствора колеблется в интервале 1,54-1,6 г/см, адгезия цементного камня к металлу труб находится в пределах 0,120,36 ИПа и усадка затвердевшей массы составляет 0,6-0,8i.

Как видно, введение асбеста в известный тампонажный раствор снижает его плотность на 13-16, повышает адгезию и снижает усадку цементного камня в 6 раз.

Использование предлагаемого облегченного тампонажного раствора в условиях низких пластовых давлений значительно повышает надежность и качество крепления газовых и нефтяных скважин, что дает значительный экономический эффект.

939729

Таблица 2

ТемпеСоставы

РастеПлотПрочность при сжатии, МПа

Адгезия к меУсадка затвердевшей массы, ност ь, г/см

Ч ратура гидратации,о С каемост ь, мм таллу, ИПа

1,54

0,6

0,8

250

0 30

0,86

0,12

0,32

0,14

0,36

1,56

240

0,32

0,72

0,94

Ю 34

0,9

1,60

236

0,13

0 7

0,84

0,92

0,33

Известный

1,84

186

4,2

0,37

1,04

0,1

0,32

5,1

Формула изобретения

54,05-55,8 4о

Составитель Е. Гришанов

Техред 3. Палий Корректор IO,Ìàêàðåíêo

Редактор А. Власенко

Заказ 4623/46 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал П(И1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтяных скважин, включающий тампонажный цемент, до" ЭО бавку - нитрилотриметилфосфоновую кислоту и воду, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью уменьшения усадки цементного камня и плотности раствора и повышения адгезионных свойств цементного камня, он дополнительно содержит асбест при следующем соотношении компонентов, вес.3:

Тампонажный цемент

Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,025-0,05

Асбест 1,75-3,5

Вода Остальное

2. Способ при готовления тампо" нажного раствора по п.1, путем перемешивания цемента, добавки, наполнителя и воды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что предварительно готовят суспензию асбеста на водном растворе нитрилотриметилфосфоновой кислоты, после чего ее перемешивают с цементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иадрин Л.Н. Технология и организация крепления скважин. М., 1975, "Недра", с.100-101.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2753031/22-03, кл. Е 21 В 33/138, 1979 (прототип).

3.Чеховский Ю.В. Понижение проницаемости бетона, M., "Энергия", 1968, с.95 (прототип).