Облегченная тампонажная смесь

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн газовых, газоконденсатных или нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву пород. Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка облегченной тампонажной смеси, позволяющая получить облегченный раствор с низкой скоростью фильтрации. Облегченная тампонажная смесь включает портландцемент тампонажный, облегчающую добавку - алюмосиликатные микросферы, понизитель скорости фильтрации - микрокремнезем конденсированный неуплотненный МК-85 и гранулированный хлорид кальция при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент тампонажный 72,7-81,0, алюмосиликатные микросферы 11,7-14,6, микрокремнезем конденсированный неуплотненный МК-85 4,9-9,7, гранулированный хлорид кальция 2,4-3,1. 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, может быть использовано при цементировании обсадных колонн газовых, газоконденсатных или нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву пород.

Известна облегченная тампонажная смесь, включающая вяжущее и кремнеземсодержащую добавку, в качестве последней содержит отход производства ферросилиция, образующийся в процессе восстановления кварца в электрической дуге (авт. св. №1507954, кл. Е 21 В 33/138, опубл. 15.09.89, бюл. №34).

Существенным недостатком этой облегченной тампонажной смеси являются повышенная скорость фильтрации, т.к. тампонажный раствор, получаемый из этой смеси, требует повышенного содержания воды, и, как следствие, низкая прочность камня, которая находится в пределах 0,9-1,2 МПа при плотности раствора 1,34-1,52 г/см³.

Наиболее близкой по составу и назначению является облегченная тампонажная смесь, содержащая портландцемент, вспученный вермикулитовый песок и алюмосиликатные микросферы - продукт сепарации зол ТЭЦ (патент RU №2187621, кл. Е 21 В 33/138, опубл. 20.08.02).

Указанная смесь хотя и характеризуется снижением водоотделения тампонажного раствора, однако ей присуща также высокая скорость фильтрации раствора по сравнению с предлагаемой облегченной тампонажной смесью. Благодаря добавкам-понизителям фильтрации предотвращается обезвоживание тампонажного раствора в интервале залегания проницаемых пород, а следовательно, и возможность образования пробок, препятствующих движению раствора в затрубном пространстве. В свою очередь, предотвращение пробкообразования устраняет возможность гидроразрыва пластов и уход в них тампонажного раствора.

Кроме того, при затворении тампонажных растворов предлагаемой смесью плотность последних можно снизить до 1,35 г/см³, при одновременном снижении скорости фильтрации и обеспечении остальных технологических параметров раствора и камня.

Задачей изобретения является повышение качества крепления скважин за счет снижения скорости фильтрации облегченного тампонажного раствора. Как известно, снижение скорости фильтрации раствора позволяет исключить поступление фильтрата в проницаемые пласты и более успешно цементировать колонну.

Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка облегченной тампонажной смеси, позволяющая получить облегченный раствор с низкой скоростью фильтрации.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что заявляемая облегченная тампонажная смесь, включающая тампонажный портландцемент, облегчающую добавку - алюмосиликатные микросферы, в отличие от прототипа дополнительно в качестве понизителя скорости фильтрации содержит микрокремнезем конденсированный неуплотненный МК-85 и гранулированный хлорид кальция при следующем содержании компонентов, мас.%:

портландцемент тампонажный 72,7-81,0

алюмосиликатные микросферы 11,7-14,6

микрокремнезем конденсированный

неуплотненный МК-85 4,9-9,7

гранулированный хлорид кальция 2,4-3,1

Микрокремнезем конденсированный неуплотненный МК-85 выпускается по ТУ 5743-048-02495332-96 и представляет собой ультрадисперсный материал, состоящий из частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов. Основным компонентом материала является диоксид кремния аморфной модификации.

Гранулированный хлорид кальция выпускается по ТУ 6-09-4711-81 и представляет собой гранулы белого цвета с содержанием активного вещества не менее 90%.

Сравнительные данные свойств известного и заявляемого состава тампонажной смеси приведены в таблице.

В представленных экспериментальных данных использовали портландцемент тампонажный ПЦТ 1-50 ГОСТ 1581-96 ОАО “Сухоложскцемент”, алюмосиликатные микросферы по ТУ 21-22-37-94, микрокремнезем конденсированный неуплотненный МК-85 по ТУ 5743-048-02495332-96, гранулированный хлорид кальция по ТУ 6-09-4711-81.

Определение основных свойств облегченного тампонажного раствора и камня производили при температуре 20±2°С и атмосферном давлении в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 "Цементы тампонажные. Методы испытаний". Плотность тампонажного раствора определяли пикнометром, растекаемость - по конусу АзНИИ, сроки схватывания - иглой Вика, предел прочности камня на изгиб - на испытательной машине МИИ-100, предел прочности камня на сжатие - на гидравлическом прессе П-10. Скорость фильтрации тампонажного раствора выражали условной величиной - показателем фильтрации за 30 мин и определяли на приборе ВМ-6 (Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: Недра, 1987, 373 с.).

Приготовление облегченной тампонажной смеси осуществляется централизованно в цехе сухих тампонажных композиций. Для этого, например, в смесительную камеру поочередно загружаются 781 кг портландцемента, 146 кг алюмосиликатных микросфер, 49 кг микрокремнезема МК-85 и 24 кг гранулированного хлорида кальция (состав 2, табл.). Затем компоненты перемешиваются в течение 30-40 мин и приготовленная гомогенная смесь осушенным сжатым воздухом подается в цементовозы или бункеры смесительных машин. При необходимости в промысловых условиях производится дополнительная перетарка смеси из одной цементосмесительной машины в другую.

Были приготовлены известная облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент, алюмосиликатные микросферы, вспученный вермикулитовый песок и три состава заявляемой облегченной тампонажной смеси (портландцемент, алюмосиликатные микросферы, микрокремнезем конденсированный МК-85 и гранулированный хлорид кальция).

Как видно из таблицы, заявляемая облегченная тампонажная смесь обладает значительно лучшими свойствами, чем известная, а именно: в 2,0-2,3 раза снижается скорость фильтрации раствора, в 1,3 раза увеличивается прочность камня при одинаковой плотности раствора (1,50 г/см³) и дополнительно имеется возможность приготовить тампонажный раствор с более низкой плотностью - 1,35 г/см³ при обеспечении всех технологических параметров по ГОСТ 1581-96.

Облегченная тампонажная смесь, включающая тампонажный портландцемент, облегчающую добавку - алюмосиликатные микросферы, отличающаяся тем, что дополнительно в качестве понизителя скорости фильтрации содержит микрокремнезем конденсированный неуплотненный МК-85 и гранулированный хлорид кальция при следующем содержании компонентов, мас.%:

Портландцемент тампонажный 72,7-81,0

Алюмосиликатные микросферы 11,7-14,6

Микрокремнезем конденсированный

Неуплотненный МК-85 4,9-9,7

Гранулированный хлорид кальция 2,4-3,1