Тампонажный раствор для крепления скважин

 

Изобретение относится к нефтегазодобьшающей промьшшенности и предназначено для цементирования буровых скважин в зоне залегания соленоеных и рапопроявлягощих пластов и для установки высокогерметичных цементных мостов в скважине. Цель изобретенияповышение седиментационной устойчивости , снижение водоотдачи, увеличе-7 ние времени загустевания при 50-100 С и стабилизация расширения вранние сроки твердения.Для этого в растворе в качестве добавкииспользуют молотыйизвестняк . Раствор имеет состав при следующем соотношениикомпонентов,мае.%:магнезиальный цемент 20-45, известняк 19-44, хлористый магний 10-12, остальное вода. Известняк имеет следующий средний химический состав, мае .%: СаО 53,20, SiOj 1,77, FejO 1,39, AljOj 0,27, MgO 1,48, SOj 0,20, п.п.п. остальное. Высушенный известняк смешивают с магнезиальным цементом и измельчают до удельной поверх,- ности 350+20 . Полученную смесь затворяют водным раствором хлористого магния. При использовании этой смеси получается прочный цементный камень без дефектов в структуре. W С to СП С со сх о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ)ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1258986

А1 (51)4 Е 21 В 33 138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3862073/22-0 3 (22) 22.02.85 (46) 23.09.86. Бюл. И- 35 .(71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.И. Зубков, В.Г. Мосиенко, Л.А. Крепкая, Ю.И. Петраков, В.Ф. Нагорнова, Г.Д. Дибров, А.И.Бегун и А.С. Беликов (53) 622.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 601392, кл. Е 21 В 33/138, 1973.

Авторское свидетельство СССР

В 870673, кл. Е 21 В 33/138, 1973. (54) ТАМЮНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьппленности и предназначено для цементирования буровых скважин в зоне залегания соленосных и рапопроявляющих пластов и для установки высокогерметичных цементных мостов в скважине. Цель изобретения— повышение седиментационной устойчивости, снижение водоотдачи, увеличение времени загустевания при 50-100 С и стабилиэациярасширения вранние сроки твердения.Дляэтого врастворе в качестве добавкииспользуют молотыйизвестняк.Раствор имеет состав приследующем соотношениикомпонентов,мас.X:магнезиальный цемент 20-45, известняк

19-44, хлористый магний 10-12, остальное вода. Известняк имеет следующий средний химический состав,мас.X:

СаО 53,20, Si0g 1,77, Feg0y 1,39, А1,0, 0,27, MgO 1,48, БО, 0,20, ф п.н.п. остальное. Высушенный известняк смешивают с магнезиальным цементом и измельчают до удельной поверх; ности 350+20 м /кг. Полученную смесь С затворяют водным раствором хлористого\ ° магния. При использовании этой смеси получается прочный цементный камень без дефектов в структуре. М

1 125898

Изобретение относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности, к . области бурения скважин, в частности к составам тампонажных растворов, и может быть использовано для цементирования скважин в зоне залегания соленосных и рапопроявляющих пластов и для установки высокогерметичных цементных мостов в скважине.

Целью изобретения является повыше- 1п ние седиментационной устойчивости тампонажного раствора, снижение водоотдачи, увеличение времени загустевания при 50-100 С и стабилизации расширения в ранние сроки твердения.

Пример 1. 19 мас, высушенного известняка измельчают с 45 мас.7. магнезиального цемента до удельной поверхности 350+20 м /кг. Далее

12 мас.Х хлористого магния растворяют в 24 мас.X воды. Получают жидкость затворения с плотностью

1,30 г/см .

Смесь магнезиальиого цемента и .известняка затворяют раствором хлористого магния. Водоотдача .тампонажного раствора составляет 0,42 см /мин, водоотстой не наблюдается, время загустевания при P=30 ИПа и 50 С сосо тавляет 3 ч 15 мин, при 100 1 ч

4.2 мин, 2-суточная прочность при изгибе при 100 С составляет 8,3 ИПа,расширение при

100 С через двое суток составляет 3,4Х и через трое суток расширение стабилизируется и составляет 4,27. В дальнейшем величина расширения не увеличивается.

Пример 2. 25 мас.Х высушен40 ного известняка измельчают с 38 мас. . магнезиального цемента, 11 мас.Х хлористого магния растворяют в

26 мас.X воды и получают- жидкость затворения с плотностью 1,27 г/см

Проводят все операции так, как ука.— зано в примере 1.

Водоотдача тампонажного раствора составляет 0,36 см /мин, водоотстой не наблюдается, время загустевания при Р=30 ИПа и 50 C составляет 2 ч

50 мин, при 100 С 2 ч 15 мин. 2— суточная прочность при изгибе при 100 Ñ составляет 8,9 ИПа, расширение при

100 С через двое суток составляет

2,57, через пять суток стабилизируется и составляет 3,6Х. В дальнейшем величина расширения не увеличивается.

6 2

П р и и е р 3. 44 мас.7 высушенного известняка измельчают с 20 мас.7. магнеэиального цемента.

10 мас.7 хлористого магния растворяют в 26 мас.7. воды и получают жидкость затворения с плотностью

1, 25 г/см .

Проводят все операции так, как указано в примере 1.

Водоотдача тампонажного раствора составляет 0,15 см /мин, водоотстой не наблюдается, время загустевания при Р=ЗО ИПа и 50 С составляет 4 ч

21 мин, при 100 С 2 ч 43 мин. 2 †су-, точная прочность при 100 С составляет о

6,6 1Па расширение при 100"С через двое суток составляет 1,77, через пять суток стабилизируется и составляет 2,2Х. В дальнейшем величина расширения не увеличивается.

lI р и и е р 4. В составе тампонажного раствора известняк отсутствует. 12 мас.Х хлористого магния растворяют в 24 мас.7 воды и получают жидкость затворения с плотностью

1,30 г/см .

64 мас.Х магнезиапьного цемента затворяют приготовленной жидкостью.

Водоотдача тампонажного раствора составляет 4,7 см /мин, водоотстой

1,8Х, растекаемость 18,5 см. 8Ðe загустевания раствора при Р=30 МПа и

50 С составляет 2 ч 39 мин и при

100 С 55 мин. Двухсуточная прочность при изгибе при 100 С составляет

11,6 ИПа. Линейное расширение при .10(Ñ через двое суток твердения составляет 6,47, через пять суток 7,37 и через восемь суток 8,17., т.е. непрерывно растет. На образцах появляются радиальные трещины.

Пример 5. 50 мас. Х высушенного известняка измельчают с 14 мас.Х магнезиального цемента.

10 мас.7 хлористого магния растворяют в 26 мас.Х воды и получают жидкость затворения с плотностью

1,25 г/смз . Проводят все операции так, как указано в примере 1.

Водоотдача тампонажного раствора составляет О, 15 см /мин, водоотстой не наблюдается, время загустевания при Р=ЗО МПа и 50 С составляет 4 ч

45Mme, р 100 С 3 t5 ми . 2-суточная прочность при изгибе при 00 С составляет 3,9 ИПа, расширение при

100 С через двое суток стабилизируется и составляет 1,3Х. В дальнейшем

1258986 величина расширения не увеличивается.

Пример 6. 15 мас,Х высушенного известняка измельчают с 49 мас.Х магнезиального цемента, 12 мас. Х хлористого магния растворяют в

24 мас.Х воды и получают жидкость затворения с плотностью 1,30 г/см °

Проводят все операции так, как указано в примере 1. Водоотдача там- 10 покажного, раствора составляет

0,46 см /мин, водоотстой 0,4Х, время загустевания при Р=ЗО ИПА и 50 С составляет 2 ч 30 мин при 10Р С 1.ч

05 мин, 2-суточная прочность при из- 15 гибе при t00 С составляет &,8 ИПа, распырение при 100 С через двое суток о составляет 4,0Х, через пять суток

4,8Х, через восемь суток 5,1Х.

Пример 7. 46 мас.Х высушен- 20 ного известняка измельчают с 20 мас.Х магнезиального цемента. 8 мас.X хлористого магния растворяют с плот-. ностью 1,21 г/см .

Проводят все операции так, как 25 указано в примере 1. Водоотдача тампонажного раствора составляет

О, 16 см /мин, водоотстой не наблюда,ется, время затворения при Р=ЗО ИЕа и 50 С составляет 4 ч 30 мин, при з0

100 С 2 ч 45 мин, 2-суточная прочность при изгибе при 100 С составля-. ет 3,5 ИПа, расширение при 100 С через двое суток составляет 1,5Х, через пять суток стабилизируется и состав- ляет 1,9Х. В дальнейшем величина распжрения не увеличивается.

Содержание магнезиального цемента . в количестве менее 20 мас.Х не обеспечивает необходимой прочности, содержание,в количестве более 45 мас.Х—

40 экономически нецелесообразно.

Содержание известняка в количестве менее 19 мас.Х не обеспечивает минимально необходимое время загустевания и стабилизацию расширения в ран

45 ние сроки, в количестве. более 44 мас.Х не обеспечивает необходимую прочность камня в двухсуточном возрасте.

Содержание хлористого магния в заявляемых пределах обусловлено получе50 нием раствора жидкости затворения плотностью 1,25" 1,30 г/си .

При повьппении.плотности раствора образуется труднорастворимая смесь.

Раствор с пониженной плотностью ке обеспечивает высокую прочность цементного камня.

В известном составе основной шлак содержит значительное количество стекловидной фазы, имеющей слабую водоудерживающую способность, поэтому эти составы имеют значительный во" доотстой (0,7-1,7X) и водоотдачу (4, 1-4,8 см /мин), что говорит о недостаточной седиментационной устойчи;вости этих растворов.

Наличие в составе молотого известняка в заданных дозировках обеспечивает высокую седиментационную устойчивость раствора (водоотстой равен О) и низкую водоотдачу (О,!5—

0,42 см /мик). В то же время состав тампонажного раствора без добавки известняка имеет водоотстой 1,8Х и водоотдачу 4,7 см /мин. Тампонажный состав имеет большие сроки загустевания при повышенных температурах, чем известный состав. Это позволяет применять состав тампокажного раствора без замедлителей схватывания в интервале 50-100 С. Тампонажный состав раствора позволяет получать более прочный тампокажный камень, чем известны (6,6-8,9 ИПа против t,9—

6,1 ИПа).

Линейное расширение тампонажного камня стабилизируется на четвертые-. пятые сутки твердения и дальше не растет, что обеспечивает целостность структуры.

Тампонажкый камень из магнезиального цемента без добавки известняка в течение восьми суток непрерывно расширяется, что приводит к образованию трещин.

Следовательно, тампонажкый раствор . имеет высокую седиментационную устойчивость и низкую водоотдачу, более длительное время загустевания, а расширение стабилизируется в ранний период твердеыюя, что обеспечивает получение более прочного камня без дефектов структуры.

Формула изобретения

Тампонажный раствор для крепления скважин, содержащий магнеэиальный цемент, хлористый магний, добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости, снижения водоотдачи, увеличения времени загустева-, ния при 50-100 С и стабилизации распыления в ранние сроки твердекия, В 1258986 а он в качестве добавки содервит мола- причем известняк характеризуется тый известняк при следующем соотно- следующим средним химическим состапении компонентов, мас.Ж: вом, мас. 7.:

СаО 53,20

$ i0 1,77

20-45 Ре Оз 1,39

Al О 0,27

MgO 1,48

so, 0,20 п.п.п. остальное.

19-44

10-12

Остальное

Редактор В. Иванова

Заказ 5101/33

Тирам 548 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул . Проектная, 4

Иа гне зиаль ный цемент

Молотый известняк

Хлористый магний

Вода

Составитель Л. Бестужева

Техред Л.Олейник Корректор С.йекмар