Тампонажный раствор
Изобретение относится к бурению скважин. Цель - снижение проницаемости цементного камня при одновременном увеличении термостойкости за счет стабилизации фазового состава. Раствор содержит компоненты, мас.%: металлургический магнезит 59-61 хлористый магнит 11-12 сульфид натрия 0,19-0,25 двойной суперфосфат 0,5-0,9 вода остальное. Магнезит смешивают с сульфидом натрия и двойным суперфосфатом. Остальные добавки растворяют в воде, на которой затем затворяют сухую смесь. При взаимодействии добавок образуются сульфид железа и гипс, кольматирующие поровое пространство камня. Раствор может быть использован в условиях аномально высоких давлений и агрессии пластовых вод. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/138
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ВЕ(103ЧЩ
ПИЕФ; й4уз- 4 ; у."311ЕФЩЧ 1;Б i, .,f< ., ; A
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4722504/03 (22) 24.07.89 (46) 07.07,91. Бюл. ¹ 25 (71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов (72) А.А.Перейма и Л.В.Перцева (53) 622,245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 840293, кл. Е 21 В 33/138, 1979.
Авторское свидетельство СССР
hL 1258987, кл. Е 21 В 33/138, 1985. (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к бурению скважин. Цель — снижение проницаемости цементного камня при одновременном
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для цементирования скважин с аномально высокими пластовыми давлениями в зоне рапоносных пластов.
Цель изобретения — снижение проницаемости цементного камня при одновременном увеличении термостойкости за счет стабилизации фазового состава.
Тампонажный раствор содержит компоненты при следующем соотношении. мас. (,;
Металлургический магнезит 59-61
Хлористый магний 11 — 12
Сульфат двухвалентного железа 0,6 — 1,2
Сульфид натрия 0,19 — 0,25
Двойной суперфосфат 0,5-0,9
Вода Остальное
В результате взаимодействия добавок образуются осадки сульфида железа и гипса, кольматирующие поровое пространство камня, что приводит к значительному уменьшению его газопроницаемости. Кроме того. продукты гидролиэа и взаимодействия су„„SU„„1661371 А1 увеличении термостойкости за счет стабилизации фазового состава, Раствор содержит компоненты, мас,j: металлургический магнезит 59 — 61; хлористый магний 11 — 12; сульфид натрия 0,19 — 0,25; двойной суперфосфат 0,5-0,9; вода остальное. Магнезит смешивают с сульфидом натрия и двойным суперфосфатом. Остальные добавки растворяют в воде, на которой затем затворяют сухую смесь. При взаимодействии добавок бразуются сульфид железа и гипс, кольмаирующие поровое пространство камня.
Раствор может быть использован в условиях аномально высоких давлений и агрессии пластовых вод. 1 табл. перфосфата с серной кислотой, характеризующиеся малой растворимостью и гелеобразным состоянием, защищают . цементирующие новообразования камня, способствуя поддержанию низких значений рН паровой жидкости, при которых образу- а ются и стабильно существуют оксихлориды. О. .й
Од вюзи
Отсутствие интенсивной перекристаллиэации, когда метастабильный пентаоксихлорид магния переходит в стабильный триоксихлорид, способствует сохранению структуры цементного камня (стабилизации фазового состава) в течение 28 сут твердения без следов разрушения, в то время как перекристаллизация сопровождается изменением обьема новообразований, возникновением внутренних напряжений, последующим растрескиванием и разрушением образцов. Визуальным методом ана-. лиза не выявленны трещины цементного камня, кроме того, прочность цементного камня практически не изменяется в течение
28 сут твердения при 100 — 180 С.
1661371
Пример 1. 590 г (59 мас. ) металлургического магнезита, предварительно измельченного до удельной поверхности
35020м /кг, смешивают с 2,5 r (0,25 мас. ) сульфида натрия и 9 г (0,9 мас. ) двойного 5 суперфосфата. В 266,5 г (26,65 мас.$) воды вводят 120 r (12 мас. ) хлористого магния, после растворения которого в раствор добавляют 12 г (1,2 мас,7) сульфата двухвалентного железа. Образующимся 10 раствором солей затворяют полученную сухую смесь.
Полученный цементный камень 4еухсуточного возраста твердения имеет газопроницаемость: при 100 С 0,37. 10 мкм, 15
150 С 0,30 10 мкм2, 180 С 0,28 10 мкм2, прочность при 100 С 22,7 10 МПа, 150 С
28,3. 10 МПа, 180 С 30,2 10 МПа. а в возрасте 28 сут: при 100 С 20,2 10 МПа, 150 С 27,4. 10 1 МПа, 180ОС 28,5 10 1 МПа. 20
Наблюдают отсутствие трещин цементного камня, коэффициент коррозионной стойкости его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,86.
Пример 2. Проводят все операции по 25 примеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, r (мас. $):
Металлургический о магнезит 610 (61)
Хлористый магний 110 (11) 30
Сульфат двухвалентного железа 6 (0,6)
Сульфид натрия 1,9 (0,19)
Двойной суперфосфат 5 (0,5)
Вода 267,1 (26,71) 35
Полученный цементный камень двухсуточного возраста твердения имеет гаэопроницаемость при 100 С 0,29 .10 мкм, 150 С 0,25 10 мкм, 180 С 0,08 10 мкм, прочность при 100 С 27,9 10 МПа, 150 С 40
44,3 .10" МПа, 180 С 56,3 10 МПа, а в возрасте 28 сут: при 100 С 25,7 10 МПа, 150 С40,8 10 МПа, 180 С51,0 10 МПа.
Наблюдают отсутствие трещин цементного камня, коэффициент коррозионной стойко- 45 сти его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,90.
Пример 3. Проводят все операции по примеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, г (мас.$):
Металлургический магнезит 600 (60)
Хлористый магний 115 (11,5)
Сульфат двухвалентного железа 9 (0,9) 55
Сульфид натрия 2 (0,2)
Двойной суперфосфат 7 (0,7)
Вода 267 (26,7) Полученный цементный камень двухсуточного возраста твердения имеет гаэопроницаемость пдои 100 С 0,26 10 мкм, -4 2
150 С0,20 10 мкм,180 С0,14 10 мкм, прочность при 100 С 25,0 10 МПа, 150 С
356 10 МПа, 180 С 46,5 10 МПа, а в возрасте 28 сут: при 100 С 20,7 10 МПа, 150 С31,8 10 МПа, 180 С40,7 10 МПа, Наблюдают отсутствие трещин цементного камня, коэффициент коррозионной стойкости его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,88, Пример 4. Проводят все операции по примеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, г (мас. ):
Металлургический магнезит 620 (62)
Хлористый магний 100 (10)
Сульфат двухвалентного железа 13 (1,3)
Сульфид натрия 1,8 (0,18)
Двойной суперфосфат 10 (1,0)
Вода 255,2 (25,52)
Растекаемость раствора составляет
15,0 см. Раствор непрокачиваемый.
Пример 5. Проводят все операции по примеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, r (мас, ):
Металлургический магнезит 580 (58)
Хлористый магний 130 (13)
Сульфат двухвалентного железа 5 (0,5)
Сульфид натрия 2,6 (0,26)
Двойной суперфосфат 4 (0,4)
Вода . 278,4 (27,84)
Получаемый цементный камень двухсуточного возраста твердения имеет газопроницаемость: при 100 С 1,43 10 мкм, 150 С1,25 10 мкм,180 С0,98 10 мкм, прочность при 100 С 17,5 10 МПа, 150 С
23,7 10 МПа, 180 С 26,5 10 МПа, а в возрасте 28 сут: при 100ОC 13,2. 10 МПа, 150 С 18,6 10 МПа, 180 С 20,8 10 МПа.
Наблюдают отсутствие трещин цементного камня, коэффициент коррозионной стойкости его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,79.
Составы и свойства тампонажного раствора приведены в таблице.
Содержание в тампонажном растворе . металлургического магнезита в количестве менее 59 мас не обеспечивает формирования структуры цементного камня с достаточной прочностью и низкой проницаемостью, а более 61 мас, — необходимой для практического применения растекаемости тампонажного раствора.
1661371
Содержание в тампонажном растворе хлористого магния в пределах 11-12 мас. обусловлено необходимостью получения жидкости эатворения с определенной плотностью, обеспечивающей образование низ- 5 копроницаемого цементного камня с заданной прочностью.
Содержание в тампонажном растворе сульфата двухвалентного железа в количестве менее 0,6 мас., сульфида натрия ме- 10 нее 0,19 мас., двойного суперфосфата менее 0,5 мас. не обеспечивает достижения цели изобретения. Содержание в тампонажном растворе сульфида двухвалентного железа в количестве более 15
1,2 мас. ф, сульфида натрия более 0,25 мас. и двойного суперфосфата более 0,9 мас. (, отрицательно влияет на структуру цементного камня, газопроницаемость и его механическую прочность. 20
Использование тампонажного раствора в скважинах с аномально высокими пластовыми давлениями при наличии минералиэованных пластовых вод повыша25 ет срок службы скважины и увеличивает межремонтный период.
Формула изобретения
0,6 — 1,2
0,19 — 0,25
0,5-0,9
Остальное
Тампонажный раствор, включающий металлургический магнезит, хлористый магний, сульфат двухвалентного железа и воду, отличающийся тем, что, с целью снижения проницаемости цементного камня при одновременном повышении термостойкости за счет стабилизации фазового состава, он дополнительно содержит сульфид натрия и двойной суперфосфат при следующем соотношении компонентов, мас. ;
Металлургический магнезит 59-61
Хлористый магний 11 — 12
Сульфат двухвалентного железа
Сульфид натрия.
Двойной суперфосфат
Вода
1661371 ь
О1 с ь л
IKI ь
Оа л о со со с о л
С с
D м л
1 D
СЪ О с о с о сЪ О м
СО с
Ф ! л сО
D с о
Ф с о
Юь с
D о
СО
СО о"
0Ъ
Ф
С4
Ф
l!
С4 с
С Ъ с о м о о
С4
all
СЧ о
00 с
С4
С4
С4 с ь
С Ъ
00 с о
00 л с
CÎ с
\ Ъ с о л м о
Ф1
N с
D О
СЧ
A ь
СЪ
С4 с ь
ССЪ
00 а
I м
00 с м
In
4 ф ф
Д. 1
I1
Р СЧ pc
0l о а4
1 ... ! о а сч
0а с» и ф
=р
ВВ
K о
an с
an ь
С 4
СЧ
ССЪ
СЧ с
СЧ
1 Р о о
С4
СС
0Ъ
СЧ
an а
С4
ИЪ
СЧ
С Ъ с
С4 ас4
01 Ч й,. ь
ОХ
И ° о л щ л
1 о аае
ОО ко
О
01
i о
Ф
I м D с0
С4 о
С4
0Ъ
С4
СС С4
° 1 1
Ра . СЧ
1 м о с
00 ь с
О с
Оа
0Ъ с
О ЪСЪ с, с
an 00 о о
СЧ с с
С4 о с л
1О
СЧ
СЧ с
СЧ л
С4 с
СЧ
D,сСЪ СЧ
° с
Сч С4 л
СС с
СЧ со
СЧ
СЧ
С4 с
СЧ
С с
Сч с
СЧ
I 1
В 0
I 1
* о л с ь
Ol с о о. с т
Ol с о
40 с о сО с ь о с
0Ъ ь
СЧ
0Ъ
СЧ о
0Ъ
С4 с о еь
D О
СЧ о
СЧ
С о" ес
Ос
СО о О с о
СЧ
Оа о
ССЪ о м о с с
° С Ъ
С4 с т
D с
СЧ с о о о о
° с
С"Ъ о СЪ с о с
ССс с
1 с с
С4 о
ЮЪ
ФВ айФ
М а М CO О C4 СЪ 00 Л
1,v K о ак аi
СС 0! о а
СО 13
Сч!
С и
СС с
О an
К СО
1 с0 сЧ
1л
О Оо
О С.
К 0Ъ 0l CO
K 1 k
00 С!3 о
К 1 0"
К "1 кюа
СЪ КОС
Ц 10
11
fgx
Ф
