Способ приготовления пеноцементного состава для ограничения водопритоков в скважину

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для капитального ремонта скважин и может быть использовано для ограничения водопритоков в скважине. Цель - снижение проницаемости и повышение прочности цементного камня. Состав готовят путем смешивания портландцемента, твердого эмульгатора, поверхностно-активного вещества (ПАВ), жидкости затворения и газа. При этом твердый эмульгатор предварительно насыщают в течение 2-6 ч в 2-4%-ном водном растворе ПАВ, полученную смесь перемешивают 15-30 мин и обрабатывают магнитным полем напряженностью 600-1000 э в течение 0,8-1 мин, причем в качестве твердого эмульгатора используют кальцит в количестве 2,8-3,2% от массы портландцемента. В качестве ПАВ могут быть использованы алкиларилсульфонаты-сульфонол НП-3, сульфонол-Б, а также другие ПАВ - ОП-10, "Айка". Данный способ обеспечивает получение пеноцементного камня, характеризующегося пониженной плотностью, низкой проницаемостью, высокой прочностью. 5 табл.

СОЮЗ СОВатоких

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИМ

„„Я0„„1559112 А f (51) 5 E 2) В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО.ИЗОИРВ НИЯМ И ОТН1 БЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4310151/23-03 (22) 01 07,87 (46) 23.04.90. Бюл, 9 15 (7l) Туркменский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) P.À.Àëëàõâåðäèåâ, Н.В.Резников, Р,Д,Худайкулиева и А,Д.Мирзеханов (53) 622,245.42(088.8) (56) Бакшутов В,С, Минерализованные тампонажные растворы для цементирования скважин в сложных условиях, М.: Недра, !986, с,95, 187-194, Дон Н.С. и др. Разобщение пластов в нефтяных и газовых скважинах.

М.: Недра, 1973, с,164-166, (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОЦЕМЕНТНОГО СОСТАВА ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКОВ В СКВАЖИНУ (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и.предназначено для капитального ремонта скважин и м,б, использовано для ограничеИзобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к капитальному ремонту скважин, и может быть использовано для ограничения водопритоков в скважину, а также при креплении призабойной эоны пластов, сложенных слабоцементированными коллекторами;

Цель изобретения — снижение проницаемости и повышение прочности цементного камня.

Способ приготовления неноцементного состава для ограничения водопри2 ния водопритоков в скважине, Цель снижение проницаемости и повышение прочности цементного камня, Состав готовят путем смешивания портландцемента, твердого эмульгатора, поверхностно-активного вещества (lIAB),жидкости затворения и газа, При этом твердый эмульгатор предварительно насыщают в течение 2-6 ч в 2-4Х-ном водном растворе ПАВ, полученную смесь перемешивают 15-30 мин и обрабатывают магнитным полем напряженностью 600-1000 Э в течение 0,8-1 мин, причем в качестве твердого эмульгатора используют кальцит в количестве

2,8-3,27 от массы портландцемента.

В качестве ПАВ могут быть использованы алкиларилсульфонаты — сульфонол

НП-3, сульфонол-Б, а также другие

ПА — ОП-10 "Айна". Данный способ обеспечивает получение пеноцементного камня, характеризующегося пониженной плотностью, низкой проницаемостью, высокой прочностью, 5 табл, токов в скважину включает смешивание портландцемента, твердого эмульгато.— ра поверхностно-активного вещества, ( жидкости затворения и газа, при этом твердый эмульгатор предварительно выдерживают в течение 2-6 ч в

2-4Х-ном водном растворе поверхностно-.активного вещества, полученную смесь перемешивают 15-30 мин и обрабатывают магнитным полем напряженностью 600-1000 Э, причем в качестве твердого эмульгатора используют каль

1559112 цит в количестве 2,8-3,2% от массы портландцеиента, Спбсоб приготовления пеноцементного состава в промысловых условиях осуществляют следующим образом, Вариант 1, На поверхности обычным способом готовят цементный раствор с добавкой замедлителя схватывания, например КСДБ (концентрат сульфитдрожжевой бражки) в количестве 0,20,6% от массы цементного раствора, В механическую или гидравлическую мешалку добавляют 2,8-3,2% кальцита, 2-4% ПАВ, остальное воду, Выдерживают кальцит в водном растворе ПАВ в течение 2-6 ч до глубокого насьпцения ПАВ. При выдержке кальцита в водном растворе ПАВ мснее 2 ч вследствие адсорбции и хемосорбции ПАВ развивающееся так называемое расклинивающее давление не оказывает существенного влияния на процесс образования трещин, дислокаций в теле кальцц та, а при выдержке его в водном раст- 25 воре ПАВ свыше 6 ч дальнейшего усиления процесса расклинивающего давления практич;ески не происходит. Опти мальное время насьпцения с целью- раз рушения кальцита нахЬдится в преде1 лах 2-6 ч. Затем пульпу перемешивают

1в течение 15-30 мин. На выходном пат-!

)рубке мешалки устанавливают магнитный аппарат промышленного назначения напряженностью 600-1000 Э, Обработан3г ную пульпу с кальцитом прокачивающим агрегатом, например ЦА-320, закачивают в емкость,, Вариант 2, В отдельную емкость добавляют 2,8-3,2% кальцита, 2-4% ПАВ, остальное воду, пульпу выдерживают в течение 2-6 ч. На выходном от емкости патрубке с фланцем устанавливают магнитный аппарат промышленного назначения напряжеппостью 600-1ООО Э„ а с помощью второго фланца соединяюг с приемом прокачивающего агрегата, например ЦА-320, с,одной из емкостей, Производят тщательное перемешивание кальцита в течение 15-30 мин, 50

С помощью перекачивающего агрегата, например ЦА-320М, смесь кальцит— цементный раствор — ПАВ тшательно пе ремешивают и подают в аэратор,туда же подают сжатый воздух от компрессора, йапример УПК-80 или природный газ от газораспределительной бата-. реи, В лабораторных условиях с целью диспергирования частиц взвешивают

100 г кальцита (фракции 0,63-1,0 мм), и помещают в стекляный сосуд, куда доливают 200 r воды и добавляют

3%-ный (9 г) ПАВ, например "Айна", Стеклянной палочкой перемешивают содержимое стекляного сосуда и вые держивают в течение 6 ч, после чего содержимое переливают в стальной стакан и с помощью мешалки ИР-25 при числе оборотов и = 700 об/мин перемешивают в течение 20 мин. После разрушения пены в стакане отфильтровывают воду, а кальцит разделяют по фракциям, Результаты экспериментальных исследований приведены в табл,!, . Из табл.1 видно, что в результате обработки кальцита происходит разрушение частиц в 3%-ном водном рас гворе IIAB-, количество фракций кальцита, определенного с помощью сито.=ого анализа, размером 0,06-0,05 мм увеличилось в 2,31 раз, При этом зпачительно увеличилась суммарная поверхность кальцита, заряженная электрическим полем, Время перемешивания кальцита составляет 15-30 мин и является оптимальным, При перемешивании пульпы калъцита менее 15 мин образование фракций при ситовом анализе размером 0,050,063 мм ие начительно, а при перемешивании более 30 мин дальнейшее диспергирование фракций размером 0,050,063 мм практически не происходит, А волокнистые гидросиликаты и особенно р 2Са0 х Si0 при твердении пецоцемента происходит из наиболее мелких фракций кальцита размером 0,050,063 мм.

При наложении же магнитного поля напряженностью 600-1000 Э процесс упрочнения и кристаллизации гидросиликатон кальция значительно ьозрастает за счет усиления реакционной способности электромагнитных моментов частиц (ионов) .Ca+, разрушенных в водном растворе ПАВ, Наведенная на электрически заряженные частицы кальцита напряженность

1 магнитного поля является оптимальной в диапазоне 600-1000 Э, а при наведенной напряженности поля меньше

600 Э полученное поле недостаточно для возбуждения мощного электромагнитного момента и создания в водной прослойке при твердении пеноцемента

Таблица 1

Размер фракций кальцита, мм при выдержке в морской воде

6 ч и последующей обработке в ЗЖ-ном

Размер фракций кальцита, лай при выдерж ке н морской всде б ч и последующей обработке в мешалке течение 30 мин

Средне весово содержание, г реднее есовое держае, г водном растворе ПАВ в течении 30 мин

0,63-1

0,40-0,63

0„20-0,40

0 16-0,2

0,10-0,16

0,06-0,10

0„05-0,06

57,4

23,7

9,8

3,7

2,4

1,8

l,l

0,63-1

0,4-0,63

0,2-0,4

0,16-0,2

0,1-0,16

0,06-0,10

0,05-0,06

48,9

26,9

12,1

1 8

2,7

3,1

З,б мощных суммарных ориептационных электромагнитпых сил, способствующих значительному увеличению роста гидросиликатов кальцйя, При напряженности магнитного поля больше 1000 3 дальнейший рост гидро-силикатов вызывает рост больших внутренних напряжений в цементном камне и образование трещин.

Физические характеристики пеноцементного камня с добавкой 37. кальцита, обработанного водными растворами различных видов ПАВ в магнитном поле, приведены в табл,2, Для приготовления пеноцементных составов использованы алкиларилсульфоиаты — сульфонол НП-З, Б,. но могут использоваться и другие — ОП-10

"Айна".

Свойства пеноцементных растворов, приготовленных в лабораторных условиях в соответствии с предлагаемым способом, прецставлены в табл,3, Оптимальное время, в течение которого пульпа, содержащая кальцит, подвергается магнитообработке, составляет 0,8-1 мин. Прочность на сжатие пеноцементных составов, содержащих

ЗХ кальцита, обработанного 37.-ным водным раствором НП-3 при обработке . пульпы кальцита магпитным полем, в

59112 6 зависимости от времени приведены в табл, 4, Результаты сравнительного анализа пеноцвментных растворов на основе

5 . известного и предлагаемого способов (при 60 С ) представлены в табл,5.

Предлагаемый способ обеспечивает получение пеноцементного камня, ха10 рактеризующегося пониженной плотностью, низкой проницаемостью и высокой прочностью, Формула изобретения

Способ приготовления пеноцементного состава для ограничения водопритоков в скважину, включающий смешивание портландцемента, твердого эмульгатора, жидкости затворения, поверхностно-активного вещества и газа, отличающийся тем, что, с целью снижения проницаемости и повышения прочности цементного камня, твердый эмульгатор перед смешива25 вием предварительно выдерживают в течение 2-6 ч в 2-4Х-ном водном растворе поверхностно-активного вещества, полученную смесь перемешивают 1530 мин и обрабатывают магнитным полем напряженности 600-1000 Э, причем в качестве твердого эмульгатора используют кальцит в количестве 2,8-3,2Х от массы портландцемента, 1559112

Таблица 2

ПАВ

Прочность на сжатие, МПа

Плотность пеноцементного камня, кг/м

Температура твердения камня, Ос

НП-3

: Сульфонол Б

ОП-10

4,46

1025

5,477

3,31 . 1,52

520

6,0

2,19

" 27.-ный водный. раствор, T

Врем виде ин я ня я ие л

60 С сут

Время витус теааия я ° ч иня илъность х

Пульни аальд;нте 1 оо раяотаяцае а иатяитнои лола, наирияениостъв 1100 Э а

17Ь4 874 4"40 23 00 3 ° В 300 3 аараоотаяная е матин?мои лоле, налряаимность» 1000 Э а течение 1 инн

39 745 4-10 23-30 1.,55

Пулам& иальцита °

2 800 0,6 Вода+2,72 7 еалацята+

+12 НП З ЗЗ

3 800 0,6 Вода+2,82 .. 4 17,5 яалъцята+ тгг НП-3

22,5 4 800 0„6 Вода+3,02 .6 и аль цнтаа аэх ип-з

5. 8OO О,б Вода+3,22 2 яальцйтаа а 42 an-З

6 80о О,6 Вода+3, зх яальцнта+ . ъЭХ НП"3 !

ИУлъйа йалъцзятаа

7 880 . О,б Вод+2.72 иалъцитаь

4!Х нп-З зэ

8 800 0>б Вода+2,82 . 4 17,8 я&лъцнта+

+22 НП-З

22 ° 5

9 :800 0,6 В да+э,ОХ 6 17,5 иальцятеа

+зх нп-з

ЭО

10.: .800 0,6 Bona+3,22 2 22,0 налъцитаа а 42 НП-Э

l5

31 800 0,6 Вода+3,31 I 24ЬO яальцята+

+52 НП 3

14

Пульаа, обработаяна

12 800 0,6 Вода+2 ° 72 7 яалъця?а+ а!Х an ç зз

l9-2О

2,62

О,l

18"10 3 20 0,08

22 10

1 ° 70 100

18.0 733 гз-ЗО . ИЮ Э

17.8 воо 4-го 23 20 3,78 3

710 б-!О l0O 3 ооработаяяая я цагин?ион лоле, иалряяеаностьв. 800 Э в, l8 l BI0, 4-00 23-00 1,60 100 . Э

4-ЗО

1,60

19-00 4,93 0,027

100

I9-.OÎ 4,45 О,об

16-05. 1, И 0,40

19,0

22 15

1t96 тачанка.1 иня

1900 2,35

О, 015 З 2ООО: З,В о,о1г!

9-!5 4,! непроницаем иря давления яа устаковяе

1,0 НПа .

17"ОО 3,7

775 5"00 22-00 1>90 IOO

700 7 00 24-00 2>0 ..

° t и г,о!

7-ОО а я иатинтиои дола,яалряяекяостьи 600 Э, и течение 1 ияя

17,3 840 3-32 23-32 l t5 100 3 20-00 г,7

Нелроницааф

I 800 Отб Вода+2>ВХ 4 яальццтеа

+22 НП-З

22,5

Обработка магнитным полем напряженностью 800 Э в течение 1 мин при ди-, спергировании 30 мин, насьпцении 4 ч

Прочность Плотность, на сжатие, кг/м

МПа

862

1109

Гт а б л н ц ° э 1

?e а пп рл яость иос тъ аи» яа К 1О-".

6е снятие, и! ри Нна течеяне 1 инн

18-60 2,94 0,035 в7о з-зо 23-30 1,70 . 3оо

840 4 15 23 30 IЬИ 100

1559112

Продолжение табл.3

hp.à тРастекаечость по коСос llop

Добавка пульгы кальпита,котоПлотность

Сроки схватываниа, ч

СтабильодоПроч- 11ронипаеВремя

Вренч гав ность пенопементлого выпер*- аагускн кам- теаанч н ба нна, ность масть

К 10

1 ене ентраствора, кг/м а ность, 7 начало 1 конан на ое перемепива ° 1 насьааают, мин ют, мнн

2 саатне

Кпа оотnmeнусу

АзНИН, см ч-мнн не нрн

60 С, расааора не сут

0.02

I 6 100 3 19-50 3,1

Вода+2,82 кальпнта+ а22 НП-3

22,5

ВодааЗ,ОХ кальпита+

ЗХ НП-3

Вада+3,22 капьцнтаа

+42 НП-3

Вода+3,32 кальцитаь

+52 НП-3

14

Пульпа,обр

Вода+ 2 ° 82 кальпнта+

+22 НП-3

22,5

13 800

19 ° 0 730 4-10 24-00

19-40 3,2

0,01

1,62

l4 800 0,6

18,7 740 4-20 24-00

1,5Р

21-00 2.8

0,06

20.0 645 3-20 24-20

15 800 О 6

0,07

3 16-00 1.5

1,70 100

24,0 580 6-20 22-20

16 800 0 6 аботаннав в нагннтнон"поле,напрнвенносаью 500 1 н аечение 1 чнн

4 17,4 . 675 3-40 23-40 1,95 100 3 20-00 2,6

0.055

17 800 0.6

Т а б л и ц а 4

Время об- Прочность на сжатие, Г1Па, при обработке работки, пульпы в магнитном поле напряженностью, Э мин

500 600 800 1000 1100

1,58

1,73

1,89

2,10

2,20

1,6

l 4

Таблица 5

Сроки сква ть1ва1тия, Содерз:ание компонентов, нас.

Пло1- Прочность ость через г/и 2 сут, г1Па

5 аст аена

Жидк О стекл

os" "Неф5ае ух абадс кая глина

Беэиеии ский ц мент ст ч иии

CM рн при с%а нз» тни гиб нача- коне

ЛО

Известныйй 100

Предлагаемый )00

5,0 50 0,03 2,0 - 0,25 l-50 2-20 16 860 6,28 2,20 0,083

1а0 50 0,03 - 3 - 7"!5 16-25 !9 900 9,27 Эа06 0,06

Составитель Л,Бестужева

Техред M.Äöäûí.

Корректор Т.Малец

Редактор А,Мотыль

Заказ 826

Тираж 471

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, ул. Гагарина, 101

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2.1, 72

2,61

3,65

3,60

4,00

1,8

1,6

1,8

2,7

3,8

4,1

5,2

2,1

1,75

1,7 1,65

1,85 1,77 . 3,7 3,48

4,0 3,65

3, 75 3,60

1,75 1,64

1,62 1,50