Тампонажный раствор для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин

 

ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМ ПЕРАТУРНЫХ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН, содержащий в качестве основы тампонажный цемент, воду в зеленую патоку, отпвчаюшвйся тем, что, с целью увеяичеявя времени начала схватыв шш в щжышвнвя прочности оемевтного камня в диапазоне температур 8О-16С С, он дополвитепько сое(ержит вермавганат калия при следующем cooiS ншиенвв внгредвевтов, мас.%: Тамвоиажяый цемент 65-68 Зепекая патока0,О6-О,64 Пермат ват калия О,О2-О,3 ВодаОстальное 9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК удр E 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ kOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 341 81 27/22-03 (22) 25.01.82 (46) 07.07.83. Бюп. Ne 25 (72) Е. П. Катенев, А.А.Остапенко, А. Н. Высотенко, 11l.И. Фидаров и А.И. Бринmes (71) Фипнап Северо-Кавказского государственного н проектнОГО ннстнтута нефтяной промышленности (53) 622.245.42 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

% 697691, кп. Е 21 В 33/138, 1978.

2. Шадрин Л.H. Технология н организация крепления скважин. М., Недра, 1975, с. 120 и 125.

3. Шадрин Л.Н. Технология и органи зация крепления скважин..М., Недра, 1975, с. 126.

4. Авторское свидетельство СССР

М 909124, кп. Е 21 В 33/138, 1980 (прототип) .

„SU„„, 102?367 A (54) (57) ТАМЗЮНАЖНЫЙ PACTBOP

ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМ . ПЕРАТУРНЫХ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ

СКВАЖИН, содержавший в качестве основы тампонажный цемент, воду и зеленую патоку, о т л н ч а ю щ н и с я тем, что, с целью увеличения времени начала скватывання и ловьняения прочности цементного камня.в днапазонв температур

80-160 С, он дополнительно содержит иерманганат калия прн спедукицем соотношении ингредиентов, мас.%:

Тамионажный цемент 65- 68

Зеленая патока 0,06 -0,64

Перманганат калия 0,02-0,3

Вода Остальное е ганата калия совместно с зеленой патокой в укаэанных концентрациях достигается эффективное замедление схиатыва9 ния тампонажных растворов до 160 С.

Применение перманганата калия в коу честве меньше 0,02 мас.% невозможно, так как i19 проявляется его действие как замвдпит9ля т&мпонажных растВороВ а

1, 1 10273

Изобретение относится к нвфтепромыс-. ловому делу, к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть применено в первую очередь при цементировании ййфтяных и газовых скважин.

Известен тамцоиажный раствор дпя горячих саважии (1), содержащий s качестse осноВЫ портландпемент и добавкузамедлитепь схватывания, в качества ко» торой, с целью вффективного замедления 10 начала и конца схватывания и увеличения

Вреыеии загустевания при высоких температурах i давлениях, используют древесную. смолу цри следующем соотнупении комиаиектов Вес,ч»1 15

Порт паидцемеит 100

Вода 45-50

ДрВВЕСИВЯ сиопа 0,3-0,6

Однако тампонажный раствор применим тольке дпя скважин с температурой 20 ие вьиие 120 С.

Известен тампонажный раствор, содержа1иий добаикузамедлитель, сульфитспЩътовую барду (ССБ) с бихроматом калия. Сульфит спиртовая барда с бихро- 25 матом калия применима дпя цементировании скважин до 170ОС g2).

Недостатками являются: сильное вспеииваиие тампоиажиых .растворов, что .ТрвбуВТ Щжмеиэиия пеиогаситвпей> и наста» 3Q бильиасть действия. Кроме того, влияние

СС6 иа иемеит разных заводов неодинаиойо И В узде случаев даже ускоряет сиийтыэаяие

Иээейгеа те1цие тампонажиый раствор, еа ержайцФ добзвкузамедлитель гипан с «реыпииом, которая применима ass кееппепия скважин до 1700С 131.

Кроме тою.о, известен тампонажный рас ФВер @пи иементирования ВысокОтвм - 4О эературных и9фтяник и газОвых скважин сзящикащий В- качестВ9 оснОВы тампОнаж иый пвмеит, воду и добавкузауедпнтепь. зеюную патоку с хромпиком (ЗПХ), коо 45 при 75-250 С1 41.

Йвдостатком известного раствора является то, что В интервале температур 80160 С он имеет малые сроки схватывания и прочность, н, кроме т.ого, хроматы

В последние i îàí стали дефицитными материалами, что снижает качество цвИЮНЕ ЩЮВа НИЯ с

Иелью изобретения является увеличение speM99a начала схватывания и повы- .

55 венке прочности цементного камня в диапазоне температур 80-160 С.

Укаэанная цель достигается тем,. что тампонажный раствор, содержащий в ка67 г с чествв основы.тампонажный цемент, воду и зеленую патоку, дополнительно содержит перманганат калия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Тампонажный цемент 65-68

Зеленая патока 0,06-0,64

Перманганат калия 0,02-0,3

Вода Остальное

Зеленая патока является отходом производства глюкозы и выпускается cornacно ТУ1Ь УССР 415-75. По внешнему виду osa цредставпяет собой сиропообразную жидкОсть твмнокоричн9ВОГО цвета со специфическим запахом, хорошо растворяется в воде. По химическому составу Она является смесью продуктов гидролнза крахмала: глюкозы, продуктов рввврсни глюкозы н неполного гндролнза крахмала. Звленая патока нетоксична, используется в медицине. Пврманганат калия .кристаллическое вещество темно-фиолетового.цвета, с плотностью 2,7 г/см, при нагревании до 240 С разлагавтся, растворим в воде, выпускается согласно

ГОСТ,5627-65, нетоксичен.

Технология введения рвагвнта зеленой патоки с перманганатом калия (ЗПК) в тампонажный раствор следующая: зеленая. патока и перманганат калия (ЗПК) растворяются в воде, на которой готовится раствор Вяжущего .(нз портпандцвмента ипи шлака).

Исследования показали, что добавки зеленой патоки и пврманганата калия по. эвопяют замедлять начало схватывания тампонажны х растворов прн 80-1 60 С до2 3. ч.

ВзаиМосвязь реагентов, входящих в тврмостойкнй замвдпитвпь, следующая.

Индивидуальное действие зеленой патоки н перманганата калия на растъоpbI Вяжущих н99ффектиВно

Перманганат калия как эамедпитель не исцопьзуется.

Зеленая потока способна незначитвпь йо замедлять схватывание тампонажного портпандцвмеита до 80-90 С. Прн более высоких температурах зеленая потока не замедляет схватывание портпандлвмвита.

При введении s воду затворения перман27367

3 10 выше 0,3 мас.% экономически непепесообразно.

Действие зеленой патоки в копичестве менее 0,06 масЛ на тамнонажные растворы йе проявляется, а бопее чем

0,64 мас.% нецепесообразно.

Оптимапьный состав для портпандпементных растворов прн 100 С, вес.%: о

Портландцемент 68

Перманганат капия 0,1

Зеленая патока . 0,25

Остальное Вода

Оптимапьный состав дпя портпандпементных растворов 1204С, вес.%:

Портландпемент 68

Перманганат капня 0,1 5

Зепеная патока 0,38

Вода Оста пьное

Оптнмапьный состав дпя растворов

ШПБС-120 прн 120оС, вес.Ъ:

ШПЦС-1 20 68

Перманганат капия 0,06

Зепенвя патока 0,25

Вода Оста пьное

Оптимапьный состав. дпя растворов

ШПБС -120. прн 140 С, вес.%:

Ш НБС-1 20 68

Перманганат. капия 0,12

Зеленая патока 0,38

Вода Оста пьное

Граничный. состав дпя портпандиементных растворов при 80 C, sec.%:

Портпанаиемент 65-69

Перманганат капия 0,02

Зеленая патока О,06

Вода Остальное

Граничжй cocras при 160 С, вес.%:

ШПЦС -120 67-69

Перманганат капня 0,17

Зепеная патока 0,64

Вода Оста пьное

Состав дпя ортпандпвментных растворов при 130 С, вес.%:

Портпандпемеит . 65

Перманганат капни 0;3

Запевая патока 0,6

Boga Остальное

При содержании 65 вес.% аортнвид

t5 иемента камень имеет низкий арефеи прочности (41 кгс/см на изгиб и

121 кгс/смР иа сщатие через 2 сут} и рекомендуется в матмответствеюаах сиучаях.

Состав таииоиажщн о раствора иа ос нове ШПИС-12О йри 160 G, иес.%с

ШПИС-120 вв-Ва

Пврмвийзиат навив О,З

75 « ивиии патоки 0е "

Вода Оста ньиве

Увеличение содержания иермаигвиата существенно ие впияет на иачестае.камня, а топько удорожает стоимость тетю

8 табпице приведема давние виияиия реагеита ЗПМ иа -Физико-мзхзиичеасие свойства тампоацкньк смесей о,ое

0,02

0,06

0+0

О 64

0,26 0,10

01Е О ОЗ

° 446 26 3

0,02 0,6 21

0,6 21

0,6 20 6

0910 0о5 21 еб е 0,6 21 ,0 6. 2©,6

0,16 I 0,6 22: !

0.5 Ф1,6

0,20 . 0 6 24

0,6 2%а е

0,4Â 1Е

0,03 0,46 1$

046 18

6,43 18

1ДВ ЭО

14С 69

1,В1 60

1,81 109

З.,М МЗФ

1ДВ 160

l. Â1 120

1,М 120

1,®1 . ИЮ

1,Ы 166

1,М 130

i,79 100

1,79 100

1РЕ 100

1 79 120

1027367

Йреаеакеюе тебааы

Ра@те-. мОсть

Аяет изсть г/см

To34lapa туре, ° с

Дееее

МЭЭ кгс/см Яюеюав

Лвумеа

1 еиит ни,Ъ

Офб 0,46 16 6.0,46 1i

0,-46 16

Ое3;2 Ов46 1 6 6 е 0,46 18,6. е," 046 16

0,17 046 19

046 19

1 79

1 79

О,Э6 0,12

0,64

1,79

1,79

0 64 0,17 йроцевкееее табанил ее 161

75 208

62 192

55 . 17о

51 233

ВО 19О

32 125 ее, 269

65 . 199

73 21 1

59 174

1 8О 2-ЗО

4-08 . 5-ОО

4-ОО О

0-45 1 10

4 15 430

3-00 3-30

О 20 0-40

3 30 618

112

79

121 г-18 2 8о

87 аз

4-10 3-35

Z-8О 2 0

2-00 248

41 105

48 101

ЗЕ 112

47 120

53 144

50 139

51 162

59 190

87 200

ВВ 2ОЕ

70 219

71 212

4 38 5ОО

1 38 2-10

3-18 4-ОО

2 50 340

1Оо

4-го

4-ОО

140

8-08

О-3О

5-аО

4-8О превосходят реагеит земная патока с хромпиком в диапазоне температур 80160 С, так как прн ревазах добавках на

Добавки реагента зеленой патоки с перманганатом капия по эффективности воздействия на тампонажный раствор

72 1 90 вз, г19

77 214

67 182

94 240

72 го4 . 26 75

1О1 285

76 2 1 2

90 234

68 - 201

60 129

ВЕ 138

55 130

7О 153

81 166

64 170

76 164

Ео 221 .74 218

65 го7

ЕЭ 222

76 220

160 ее

9г

76

96

1О5

111 .

119

12О

100 гвз гз4.

324

265 270

24Â

162

177

201

218

233

223

274

269

245

1027367

Составитель В. Никулин

Редактор О. Юрковепкая Текред К.Мыпьо Корректор О. Тагор

Заказ 4696/36 Тираж 603 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Рауяская наб., g. 4/S филиал ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4 чапо схватывания наступает значительно позднее, чем у ЗПХ. Цементный камень, получаемый иэ тампонажных растворов с добавками реагента зеленой патоки с перманганатом калия, обладает более высокими показателями на изгиб и сжатие, чем в случае применения реагента зеленой патоки с хромпиком. Уменыненный расход реагента зеленой патоки с перманганатом калия но сравненюо с эеле5 ной патокой с хромпихом деназот его применение более I пепесообраэныи..