Тампонажный раствор

 

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при креплении нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение седимеитационной устойчивости раствора при одновременном увеличении сероводородостойкости цементного камня. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: тампонажныйцемент 52,6-62,5; хромфтористые отходы производства полупроводников 2,9-6,6; вода остальное. Добавку растворяют в воде, затем затворяют цемент. Раствор имеет пониженную плотность , может быть использован при цементировании зон поглощения. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721159/03 (22) 19.07.89 (46) 07.10.91. Бюл, М 37 (71) Московский институт нефти и газа им И.М. Губкина (72) О.К. Ангелопуло, Т.Л. Шередина, К,А, Джабаров, А,А. Русаев, Е,А. Коновалов и В.Е. Карцев (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1121395, кл. Е 21 В 33/138., 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 927971, кл. Е 21 B 33/138, 1980. (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при креплении нефтяных и газовых скважин, в разрезе которых встречаются пласты с аномально низкими пластовыми давлениями в условиях сероводородной агрессии, т,е. в таких случаях необходимо применять облегченные коррозионно-стойкие тампонажные материалы, обладающие высокой седиментационной и суффозионной устойчивостью при большом водосодержэнии цементных растворов, а также твердеющие с высокой скоростью.

Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости раствора при одновременном увеличении сероводородостойкости цементного камня, Тампонэжный раствор содержит тампонажный цемент (портландцемент или шлакопесчаный цемент), воду и добавку— хромфтористые отходы производства полу„„5Q ÄÄ 1682531 А1 (57) Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при креплении нефтяных и газовых скважин. Цель— повышение седиментационной устойчивости раствора при одновременном увеличении сероводородостойкости цементного камня. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас. : тампонажный цемент 52.6-62,5; хромфтористые отходы производства полупроводников 2,9-6,6; вода остальное. Добавку растворяют в воде, затем затворяют цемент. Раствор имеет пониженную плотность, может быть использован при цементировании зон поглощения. 1 табл. проводников(ХФО) при следующем соотношении компонентов, мас. :

Тампонажный цел.ант 52,6 — 62,5

ХФО 2,9-6,6

Вода Остальное

Спец;1фическое действие ХФО. являющихся осадками оборотных вод, получаемых при нейтрализации кислых сливов передела травления кремния и кислых слИвов злектрохимической обработки, объясняется их высокой дисперсностью (уд,поверхность 1500 м /кг) и их особым химическим составом.

Так, например, средний химический состав ХФО следующий, мас. : А1(ОН)з 3-15;

Са$04 10-12 .; Сад(Р04)2 2-3; CaFz 40 — 42;

$!02 20 — 30; йаС! 2-4; Ре(ОН)з 0,8; !ча2СОз

2-4; Сг(ОН)з 3-5: СаСОз 4,5-5,5, ХФО представляют собой пасту зеленого цвета с влажностью 40-60 . Введение в жидкость затворения, входящих в состав

1682531

ХФО нерастворимых тонкодисперсных гидроксидов алюминия, железа, хрома повышает седиментационную и суффозионную устойчивость тампонажных растворов с высоким водосодержанием, так как тонкая дисперсия гелей гидроксидов придает поровой жидкости свойства тонкоструктурированной дисперсии, в частности такая жидкость приобретает сдвиговую прочность. За счет этого твердые частицы порошкообраэного материала удерживаются во взвешенном состоянии даже при высоком водосодержании тампонажного раствора.

Наличие сдвиговой прочности у поровой жидкости препятствует возникновению фильтрациойных каналов поддействием перепада давления и суффозионному каналообразованию.

Повышение коррозионной стойкости цементного камня в условиях сероводородной агрессии после введения в жидкость затворения высокодисперсных хромфтористых отходов обьясняется тем, что входящие в состав этих отходов гидроксиды железа и хрома реагируют с сероводородом с образованием сульфидов железа и хрома, а также коллоидно-дисперсной серы, Образовавшиеся в результате окислительно-восстановительной реакции с сеооводородом сульфиды железа, хрома и серы нерастворимы в поровой жидкости и нейтральны по отношению к цементному камню. За счет благоприятной морфологии кристаллов этих соединений они более эффективно кольматируют поровое пространство (в результате реакции взаимодействия с сероводородом сульфиды хрома, железа, а также сера дают более плотную упаковку кристаллов, чем гидроксиды железа и хрома, входящие в состав хромфтористых отходов), препятствуют дальнейшему проникновению сероводорода вглубь цементного камня, повышая тем самым коррозионную стойкость цементного камня.

Помимо повышения коррозионной стойкости цементного камня, повышения суффозионной и седиментационной устойчивости тампонажнык растворов введение в жидкость затворения хромфтористых огходов повышает термостойкость цементного камня (за счет входящего в значительном количестве в состав ХФО гидроксида кремния) и существенно уменьшает сроки схватывания, что позволяет испольэовать тампонажный раствор в условиях поглощения. Такое уменьшение сроков схватывания цементных растворов, а следовательно, увеличение скорости твердения после введестый натрий) 10

20

Полученный таким образом цементный

25 раствор доводят до заданных параметров, добавляя воду, если растекаемость ниже

ЗО

55 ния в жидкость затворения ХФО обьясняется тем, что в состав ХФО входят компоненты, являющиеся ускорителями твердения (сульфат кальция, карбонат натрия, хлориПриготовление тампонажных растворов осуществляют следующим образом.

В зависимости от условий крепления скаважин задают плотность тампонажного раствора и, ориентируясь на результаты опытов, приведенные в таблице, устанавливают приблизительное количество добавки

ХФО и водоцементное отношение требуемого раствора. Определяют влажность пастообразных хромфтористых отходов путем высушиваания до постоянного веса и рассчитывают количество данной пасты с учетом содержащейся в ней воды, Рассчитанное количество пасты хромфтористых отходов помещают в воду, предназначенную для затворения цемента, тщательно перемешивают и затворяют на полученной суспензии цемент. требуемой, или ХФО, если велик водоотстой, llo окончательным значениям концентраций компонентов цементного раствора

его готовят на буровой по известной технологии.

Составы и свойства раствора приведены в таблице.

Тампонажный раствор имеет высокую суффозионную и седиментационную устойчивость при высоком водоцементном отношении и низкой плотности, высокую скорость твердения и термостойкость, повышенную сероводородостойкость, что обеспечивает улучшение качества крепления скважин.

Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент, воду и добавку, о тличающийся тем„что,сцелью повышения седиментационной устойчивости раствора при одновременном увеличении сероводородостойкости цементного камня, он в качестве добавки содержит хромфтористые отходы производства полупроводников при следующем соотношении компонентов, мас. 7:

Тампонажный цемент 52,6-62,5

Хромфтористые отходы производства полупроводников 2,9-6,6

Вода Остальное

1682531

1

> рястекпе focTb,i коэффициент м, волоотлеле-! ння, 2

Темпе аТНачало

При- Тампонаяньп1 мер материал (Т!!) Состав цементного раствора, мас.2 отпасть ментного створа>

Ъ кгlмэ

P тура нс-! питания

С схватывания, ч

TU ХФО Вола воды

3-4 75

0,6 65,2 2,3 32,5 1,77-1,73

0,22-0,23

Портландцемент для

"горячих" сквакин

0,6

65,2 2,5 32,3

55,6 5,3 39,!

13S

О,8

0 85-0 ° 87

6,1-6,4

240

1,2

245

0,72

4-20

6,1

0,5

О 18

0,83-0,86

0,22-0,24 4-5 100

2 йПЦС-120 80

О ° 6 62>5 2 ° 8 34 ° 7 75-1 76

0,85-0,87

0,90-0,92

1,5-2,0 100

0,5-1,5 100

0,6 62,5 2,9 34,6 1,77-1,78 0,21-.0,22

0,20-0,21

100

0,75

0,88-0,90

0,18-0,20 1,5-2,0 100

Be црокэчиваемый раствор

160

0>9!

0,9

1,91

0,9

5-20

100

5,0

0>18

0,4

Составитель Л. Бестужева

Редактор И>Дербак ТехредМ.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Заказ 3390 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Холнчест- д/!! во вилкой добавки

ХСО,кгlм

45,4 !0,6 44,0

45,5 10,7 43,8

СОС1>, 66,7 0,5 32>8

57, 1 3 ° 9 39 ° О

52,6 6,6 40;8

52,6 6 ° 7 40 ° 7

Сн ь !103 31

71,4 О ° 8 27,8

1 ° 75-1>76

1,65-1,67

1>54-1,55

1,56-1,57

1,82

1, 68-1, 70

1,65-1,67

1,67-1,68

01902123 75

О ° 20-0,22 1-2 75

О,!8-0,20 О ° 5-1 5 75

Не прокачиваемый раствор

3 5-3,8

3,3-3,5

4,4-4,6

5,0-S,2

5,5-6,0

4,0-5,3

6,5-6,8

7,0-7,5

Хоэбфицяеят ! стойкости в сероводородиой среде, KC

Предел прочностя при нэгиое через

2 сут, !!Пэ

13 1-13,3 0,72-0,76

13iC-13,6 0,75-0,80

10,2-10,5 0,80-0,85

5 5-5,7

6, 1-6,4

4,8-5,0

3,2-3,4