Тампонажный раствор с минерализованной жидкой фазой
Авторы патента:
Тампонажный раствор с минерализованной жидкой фазой для цементирования скважин, вскрывших хемогенные отложения, содержит, мас.%: портландцемент 41,46 - 50,65; тонкодисперсный отход алюминиевого производства (ТОАП) 9,62 - 11,61; сульфат натрия 0,71 - 1,29; насыщенный водный раствор хлорида натрия - остальное. 2 табл.
Изобретение предназначено для использования в геологоразведочной, нефте- и газодобывающих отраслях промышленности при цементировании скважин.
При вскрытии пластов на многих разведочных площадях, нефтяных и газовых месторождениях в карбонатных или терригенных отложениях встречаются пропластки солей. Почти повсеместно над продуктивными горизонтами покрышки представлены хемогенными отложениями. В таких условиях одним из наиболее распространенных подходов к созданию герметичного цементного кольца в затрубном пространстве скважин является минерализация жидкой фазы тампонажных растворов - ввод в них солей, что исключает растворение проходимых хемогенных отложений и предотвращает образование в связи с этим зазоров вокруг цементного кольца. В случаях, когда без перекрытия обсадной колонной вскрытых пород осуществляется разбуривание и соленосных, и расположенных под ними пластов с низкими давлениями, возможны поглощения тампонажных давлений, превышающих пластовые. При затворении тампонажных материалов минерализованными до насыщения хлоридом натрия жидкостями плотность образующихся растворов увеличивается на величины, достигающие 150 - 200 кг/м3, что способствует возрастанию опасности поглощений. Исходя из этого плотность наполнителей должна быть особенно низкой, чтобы в условиях утяжеления за счет соли тампонажных растворов исключить возможность их ухода в пласты. Но не только это является важным для рассматриваемых случаев. С точки зрения получения в скважине герметичного и долговечного цементного кольца должна быть и химическая совместимость всех компонентов облегченной тампонажной системы. Особенные сложности возникают в значительном числе случаев, когда ставится задача получить минерализованные облегченные тампонажные растворы не только для действующих ускоряюще высоких температур (эта задача решалась многими исследователями и весьма успешно), но и для низких, поскольку наибольшие объемы буровых работ приходятся на северные регионы. А низкие температуры замедляют процессы гидролиза и гидратации вяжущих систем, приводя к ухудшению их свойств, в частности к удлинению сроков схватывания, увеличению водоотделения раствора, снижению прочности, повышению проницаемости камня. Данные отрицательные явления усугубляются при вводе облегчающих наполнителей, которые в большинстве случаев не обладают вяжущими свойствами и этим осложняют получение качественного тампонажного раствора и камня, к аналогичным последствиям приводит и высокая минерализация цементных систем, например, хлоридом натрия. Известны составы тампонажных растворов с минерализованной жидкой фазой, приготавливаемые с использованием в качестве вяжущей основы портландцемента, в которые для снижения плотности вводят мел [1]. Однако плотность такого раствора составляет 1740 кг/м3 и выше, что не исключает возможности поглощений при цементировании скважин, имеющих в своих разрезах пласты с низкими давлениями. Известен также состав тампонажного цементного раствора, в который для снижения плотности вводится глинопорошок, содержащий бентонит [2]. При низких положительных температурах такой раствор при удовлетворении по технологическим свойствам требованиям стандарта и вводе в жидкую фазу хлорида натрия до насыщения имеет минимальную плотность 1680 кг/м3. Эта величина хотя и меньше, чем при вводе в тампонажный цементный раствор мела, но также не может обеспечить исключение поглощений при цементировании в условиях низких пластовых давлений. Кроме того, в связи с тем, что глинопорошок, содержащий бентонит, не солестоек, технологические параметры такого тампонажного раствора и камня при вводе хлорида натрия ухудшаются. Наиболее близким из аналогов является тампонажный раствор с минерализованной жидкой фазой для цементирования скважин, в том числе при вскрытии хемогенных отложений, содержащий портландцемент, насыщенный водный раствор NaCl, облегчающую добавку и хроматный шлам [3]. Решаемой задачей является уменьшение при низких температурах плотности тампонажного раствора с минерализованной жидкой фазой, улучшение прочностных и герметизированных свойств камня для пластов с низкими давлениями. Задача решается за счет того, что тампонажный раствор с минерализованной жидкой фазой для цементирования скважин, вскрывших хемогенные отложения, содержащий портландцемент, насыщенный водный раствор хлорида натрия и облегчающую добавку, содержит в качестве облегчающей добавки тонкодисперсный отход алюминиевого производства (ТОАП) и дополнительно сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 41,46 - 50,65 ТОАП - 9,62 - 11,61 Сульфат натрия - 0,71 - 1,29 Насыщенный водный раствор хлорида натрия - Остальное Пример. Для получения вяжущих смесей берут пробы тампонажного портландцемента Спасского завода, ТОАП Братского алюминиевого завода, сульфат и хлорид натрия квалификации ч. д.а. Для сопоставительных опытов в качестве облегчающего наполнителя был использован глинопорошок (ГП) Черногорского завода, а портландцемент и химические реагенты взяты те же. Физические и химические характеристики облегчающих наполнителей приведены в табл. 1. Все опыты проводились посредством затворения порошкообразных материалов 30%-ным водным раствором хлорида натрия. Количества ТОАП и сульфата натрия в рецептурах увеличивали до получения механической прочности, соответствующей ГОСТ 1581-91 и несколько меньшей. При этом тампонажный раствор должен был обладать необходимой прокачиваемостью (растекаемостью по конусу АзНИИ). Полученные результаты сопоставлялись со свойствами облегченных цементно-глинистых растворов. Минимальное количество ТОАП принималось исходя из требований получения тампонажного раствора, считающегося по этому ГОСТу облегченным. Данные об опытах приведены в табл. 2. Граничные значения количеств компонентов в предлагаемом тампонажном растворе найдены исходя из следующего. При содержании портландцемента менее 41,46 мас.% (группа опытов N 11) прочность цементного камня меньше, чем допускается по стандарту, а при содержании портландцемента более 50,65 мас.% (группа опытов N 2) плотность больше, чем определено ГОСТом для облегченных тампонажных растворов. Исходя из данных экспериментальных работ с предлагаемыми составами, граничные значения количеств компонентов следующие, мас.%: Портландцемент - 41,46 - 50,65 ТОАП - 9,62 - 11,61 Сульфат натрия - 0,71 - 1,29 Насыщенный водный раствор хлорида натрия - ОстальноеОблегченный тампонажный раствор, принятый за контрольный (прототип), имеет значительно более высокие плотности (минимальная 1640 кг/м3 против 1490 кг/м3 у предлагаемого). Результаты экспериментальных работ показали, что предлагаемый состав облегченного тампонажного раствора с минерализованной хлоридом натрия жидкой фазой имеет по сравнению с прототипом следующие преимущества:
- достигается значительно более низкая плотность;
- при вводе одних и тех же количеств облегчающего наполнителя прочность камня с ТОАП выше. Повышение прочности цементного камня с ТОАП обусловлено тем, что в этом случае действует следующий механизм взаимодействия компонентов. При вводе в вяжущую систему сульфата натрия он вступает в реакцию с известью гидратированных минералов портландцемента, образуя тонкодисперсный гипс и гидроксид натрия. Такой гипс, обладая высокой реакционной способностью, взаимодействует с трехкальциевым алюминатом, что за счет образования дополнительных количеств гидросульфоалюминатов кальция приводи к ускорению твердения цементного камня. Образующиеся гидроксид натрия, а также Ca(OH)2 минералов портландцемента связываются диоксидом кремния ТОАП, что придает цементному камню повышенную коррозионную устойчивость. В связи с избытком диоксида кремния в системе и полным связыванием извести происходит образование низкоосновных гидросиликатов кальция, придающих способность цементному камню длительно твердеть во времени.
Формула изобретения
Портландцемент - 41,46 -50,65
ТОАП - 9,62 - 11,61
Сульфат натрия - 0,71 - 1,29
Насыщенный водный раствор хлорида натрия - Остальноез
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Способ стабилизации подземных формаций (варианты) и композиция для стабилизации подземных формаций // 2109922
Изобретение относится к стабилизирующим композициям, которые можно закачивать в трещины и щели в подземной формации и к способам стабилизации подземных формаций для предотвращения обвала кровли, затопления
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в нефтяных скважинах при ремонтных работах
Изобретение относится к нефтяной промышленности и направлено на улучшение тампонирующих свойств состава за счет увеличения количества осадка и устойчивости его к пластовым флюидам и температуре
Способ приготовления тампонажного раствора // 2106479
Способ борьбы с поглощением скважин // 2106478
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и касается области борьбы с поглощением бурового раствора при бурении скважин
Способ изоляции водоносных пластов // 2106477
Изобретение относится к бурению скважин и добычу нефти, а именно к способу изоляции каналов водоносных пластов, в частности с минерализованными пластовыми водами
Способ изоляции зон поглощения // 2106476
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области изоляции зон поглощения при бурении скважин
Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин, а именно к получению расширяющихся тампонажных материалов
Состав для блокирования водоносных пластов // 2103500
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к составам для блокирования или ограничения водопритоков в скважины и зон поглощения как в терригенных, так и в карбонатных коллекторах и для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах
Утяжеленный тампонажный раствор // 2109924
Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании обсадных колонн глубоких нефтяных и газовых скважин в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур
Изобретение относится к бурению скважин в нефтегазовой промышленности, а именно к составам для изоляции водопритоков в условиях низкопроницаемых коллекторов
Изобретение относится к разработке скважин в нефтегазовой промышленности, а именно к составам для изоляции водопроницаемых пластов и трещин
Тампонажный материал // 2111340
Расширяющийся тампонажный материал // 2111341
Изобретение относится к тампонажным материалам для цементирования нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов
Вяжущее для тампонажных растворов // 2114980
Изобретение относится к составам вяжущих для приготовления тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин
Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности, к технологическим составам, используемым при заканчивании скважин, их капитальном ремонте в качестве жидкости глушения, перфорационной среды, жидкости гидроразрыва и песконосителя, а также в качестве вязкоупругого разделителя при цементировании скважин
Изобретение относится к устройству для испытания различных свойств закупоривающей текучей среды, затвердевающей под воздействием сдвигающего усилия, используемой для закупоривания пластов под землей в зоне вокруг буровой скважины или для блокирования скважины в случае непреднамеренного проникновения в нее воды
Способ разработки нефтяной залежи // 2117143
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам добычи нефти из неоднородных пластов на поздней стадии разработки нефтяных месторождений
Буферная жидкость // 2119040
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к буферным жидкостям для удаления глинистых корок, полимерных и нефтяных пленок и направлено на расширение функциональных возможностей