Тампонажный материал
1. ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ, содержащий пяжущее, песок и баритовьй концентрат, отличающийся тем, что, с целью снижения газопроницаемости тампонажного камня, повышения его прочности и коррозионной стойкости в сероводородсодержащей среде, он дополнительно содержит твер дый гидрофобизатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: 30,00-64,79 Вяжущее 0,01-19,00 Песок Баритовый 35,00-50,00 концентрат Твердый гид0 ,20-1,00. рофобизатор 2. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого гидрофобизатора он содержит парафин или церезин, или озокерит, или озокеритовую руду.
сОоэ сООетсних
РЕСПУЬ Лик заВ Е 21 В 33 138
Госуддрстеенный комитет сссР по делив изоьРетений и отнРытьй. .1 д
Н ARTOPCNOMV СЮЧВТЕПЬСТВУ (21) 357322?/22-03 (22) 28.01.83 (46) 15.09.84. Бюл. Ф 34 (72) Д.Ф.Новохатский, В,Т.Филиппов, Р,И.Федосов, Н.А.Иванова, А,К.Куксов, М.А.Егоров и С.Н.Шандин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 814919, кл. С 04 В 7/14.
2. Авторское свидетельство СССР
В 558559, кл. Е 21 В 33/138, 1977 (прототип). (54)(57) 1. TAMIIOHNKHbN МАТЕРИАЛ, содержащий вяжущее, песок и баритовьф концентрат, отличающийся
„.SU.„11 516 А тем, что, с целью снижения гаэопроницаемости тампонажного камня, повышения его прочности и коррозионной стойкости в сероводородсодержащей среде, он дополнительно содержит твердый гидрофобиэатор при следующем соотношении компонентов,. мас.Ж:
Вяжущее 30,00-64,79
Песок О, 01-19, 00
Баритовый концентрат 35,00-50,00
Твердый гидрофобиэатор 0,20-1,00.
2. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого гидрофобиэатора он содержит парафин или церезин, или оэокерит, кпи озокеритовую руду.
16 2 твердого гидрофобизатора до удельной поверхности 1 =2000-3000 см /г и последующего тщательного перемешивания гидрофобизованного таким образом вяжущего с измельченным до той же степени песком и баритовым концентратом.
Вид вяжущего и содержание песка выбирается в зависимости от температуры применения тампонажного материала.
При температурах использования материала до 100ОС вяжущим служит тампонажный портландцемент, помол клинкера которого осуществляется совместно с твердым гидрофобизатором.
При температурах выше 100 С используются смеси шлаков металлургических заводов с песком. Допустимо также применение серийно выпускаемых шлакопесчаных цементов ШПЦС-120 и
ШПЦС-200, помол которых проведен совместно с твердым гидрофобизатором (парафином, церизином, озокеритом, озокеритовой рудой). Добавка баритового концентрата в цемент осуществляется в указанных выше пределах (35507) в зависимости от требуемой плотности тампонажного раствора.
Пример 1. В шаровую мельницу загружали 489,9 r портландцемент" ного клинкера Новороссийского цемзавода и 10 г парафина, совместный помол которых вели в течение 45 мин, после чего измеряли удельную поверхность полученного материала, которая составляла 1 =2500 см /r. К полученной массе добавляли 500 r барита с удельной поверхностью 1 =3000 см /г и
0.1 г молотого кварцевого песка (I =
=2500 см /г), все тщательно перемешивали, после чего тампонажный материал считали готовым и из него приготавливали тампонажный раствор добавлением
32 мас.% жидкости затворения. Смесь перемешивали на механической мешалке и получали тампонажный раствор плотностью Р =2, 18 г/см . Растекаемость по конусу АзНИИ 18 см. Прочность при изгибе/сжатии двухсуточного срока твердения при 50 С и давлении О, 1 ИПа равна 4,3/6,8 KIa, газопроницаемость 0,4, коэффициент корроэионной устойчивости 0,82. Этот же раствор при 100 С дает тампонажный камень двухсуточной прочности при изгибе/сжатии 5, 1/21,5 МПа, газопроницаемость которого К=0,35, коррозион" ная стойкость 0,80, Пример 2. В шаровую мельницу загружали 552,7 r гранулированного
1 .11135
Изобретение относится к тампонажным материалам,.применяемым при креплении буровых скважин в условиях сероводородной агрессии.
Известен тампонажный материал, содержащий гранулированный кислый никелевый шпак, кварцевый песок, едкий натр и хромовокислый калий (13.
Однако данный материал содержит токсичные компоненты — едкий катр, хромовокислый калий, а тампонажный, раствор из этого материала обладает предельной плотностью 1,8-1,9 г/см и в условиях аномально высоких пластовых давлений (АВПД) использован
15 быть не может.
Наиболее близким к предлагаемому является тампонажный материал содержащий вяжущее, песок и баритовый концентрат 323.
Однако известный материал такжв не может применяться при цементировании сероводородсодержащих скважин в условиях АВПД, так как тампонажный раствор из него имеет предельную плотность 1,85-1,95 г/см .
Цель изобретения — снижение гаэопроницаемости тампонажного камня, повышение его прочности и коррозионной стойкости в сероводородсодержащей среде.
Поставленная цель достигается тем, что тампонажный материал, содержащий вяжущее, песок и баритовый концентрат, дополнительно содержит твердый гидрофобизатор при следующем со- 35 отношении компонентов, мас.7.:
Вяжущее 30,00-64,79
Песок О, 01-19, 00
Баритовый концентрат 35,00-50,00
Твердый гидрофобиза" тор 0,20-1,00.
В качестве твердого гидрофобизатора материал содержит парафин или церезин, или оэокерит, или оэокеритовую руду.
При использовании озокеритовой руды ее количество берется из расчета обеспечения концентрационных пределов 50 по содержащемуся в ней озокериту, а песок, внесенный с рудой, учитывается при достижении концентрационных пределов по песку, входящему в состав тампонажного материала. 55
Тампонажный материал с добавкой твердого гидрофобизатора готовят путем совместного помола вяжущего и
1113 з шлака, 95,2 г кварцевого песка и
20 г церезина, совместный помол которых вели в течение 45 мин. В результате получали 647,9 r (64,79Х от массы предлагаемого материала) вяжущего
ШПЦС-120, обработанного церезином.
Далее к .полученному материалу добавляли 350 r (357 от массы предлагаемого материала) барита и О, 1 г (0,01 мас.7) молотого кварцевого пес- 1р ка. Смесь гомогенизировали, после чего корроэионностойкий тампонажный материал готов к использованию. Из него при добавлении 38 мас.7., жидкости затворения получали тампонажный раствор плотностью (=200 г/см, растекаемостью 19 см. Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточного срока твердения при 120 С и давлении
40 ИПа равна 5,3/17,4, гаэопроницаемость K=0,02, коэффициент корроэионйой стойкости 0,77.
При 160 С и давлении 60 ИПа из этого раствора получается цементный камень двухсуточной прочности при из-2 гибе/сжатии 7,2/21,5 ИПа, газопроницаемость которого K=O 06, коэффициент коррозионной стойкости 0,78.
Пример 3. В шаровую мельницу загружали 482 r шлака, 2 r озокеритовой руды, совместный помол которых осуществляли в течение 45 мин. К полученной массе добавляли 430 г барита и 86 г молотого кварцевого песка.
Смесь тщательно гомогениэировали, после чего тампонажный материал считали готовым и на его основе готовили тампонажный раствор добавлением
35 мас.Ж воды затворения. Полученный раствор имел плотность (=2,15 г/см, растекаемость 20 см. Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточ51á 4 ного срока твердения при 160 С и давлении 50 ИПа равна 6,1/15,4 ИПа, газопроницаемость K=0,73, коэффициент коррозионной стойкости 0,76.
Пример 4. В шаровую мельницу загружали 300 г шлака, 1О г оэокерита, совместный помол которых вели в течение 45 мин. К полученному составу добавляли 500 г барита и 190 г молотого кварцевого песка, все перемешивали до гомогенного состояния.
Потом к полученному материалу добавляли 35 мас.7. воды затворения и получали раствор плотностью /=2,21 г/см, растекаемостью 19 см. Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточного срока твердения при 250 С и давления
80 ИПа равна 9,0/31,0 ИПа, газопроницаемость К=0,08, коэффициент коррозионной стойкости 0,82.
Сроки охватывания тампонажных составов при необходимости могут регулироваться добавками общеизвестных регуляторов сроков схватывания (КБЖ— концентрат бардяной жидкий, хромпик виннокаменная кислота, и т.д.), введение которых осуществляется в жидкость затворения. Величины добавок регуляторов сроков схватывания устанавливаются рецептурой и на качество (коррозионную стойкость) предлагаемого материала не влияют.
С целью исследования устойчивости полученных (примеры 1-4) образцов тампонажного камня к сероводородной агрессии балочки, сформированные по
ОСТ39-051-77, подвергались воздействию пластовой сероводородсодержащей воды в течение двух лет, а в другом случае в течение шести месяцев.
Результаты исследований представлены в таблице.
О О O O O
° ас о о л а 3
o o o ф л л р О о С!
О сч ° O N Л а» an О 4 1»е фа б 0 е- б а б ° б б б В б
aCt t N Ф а ф O O Ю аФ л ю чс е в л сч о а ч«
В б б ао аФ м
4С!
° а» в б
an an
Ф аФ 1
1 е б
С С4 В
1 1;о о
Я М сч
О СС О м м
I 1 1
СЧ СЧ С 4
N 44
° ее» а»
В б в б
° е» б . ° а» а» в
° ° » е е
О о о о о о о
4С4 Ф N л е е о
О an an о мъ у л t t» ю an an an
С Л ti Л С» о о
О О О О О ф CO CO ф ф
° ° °
СЧ N СЧ СЧ N
О О О О О
»«ф ф CO ф а ° » сЧ СЧ СЧ сЧ
CO CO з 3
СЧ С 4 СЧ N
«L !.1
ac!I uCt a
О а а О е е е в б ф ф CO CO о о е фа ф\ а о в в ф ф
° °
О СС! е в ф CO со а
Са1 Са1
О О
М Са1 м м е °
О О
М Са1 М М М
М М М М е е е е в
О О О О О сч м
М 4"Ъ е . °
О О
СЧ Р О е е е
О О
ag» a
«4 44 «4
1 1, !
1 1 I I ь
° I I сч ю
° °
О О
I 1 1 1 сч о о
О
° 1
I 1 I I
1 I 1 1 сч Ф О сЧ б В ° б
О О О о о
О
СС! м я о я R И о о о
an an an
О сч а» °
О о о. в о а» е а» а» ° ° в б б а» а ае б б о
° ° °
° в в
o o o о с о o o
e e а aCj сч фа ф
° сс л в ф аФ ф Сс
Ф сч
° ° фа Оа ф фс фа фа СЧ O
8 л
«
Ф ее 45%
ы е «!
Р
Ф
О С4 СС4 е е о ф ф сч
М М а М е б б
О О О о о Ь О О О О D О
N c an a an с б б в O в а а о Ф а и\
Ь О О О т an .« «an йъ а
О О О О O О О о g
° «а а»
О «4 О
3 ф сч аФ 5 а
«с, g «
1113516
° Ф
1 ! Огк
° С о а а о о д an
O о о
С Ъ С Ъ о о в « о о.б an о о в в о о.
4«1 л
CO о в о
4 Ъ Ф еч
O в о О °
Ю « а х е о
gI СЧ
3 х
О
О* I а Ic cc аоо
О Х 1» к fa v
СЧ В л л о о о
В ф а в о о о\ «»
С CO
« в о о еч
CO В
« в о о еч со в о
° О л о л В л л о о и о к
41 а
I» х е
Ф х
О
1 а
I «
I Ю X ф
15!И.
° an еч «
° °
1
1 о о о о в ч
4 Ъ С«1. о о а М СЧ ф а «
С Ъ М ф Ф
Ю в
an в
1 -еФ
3 Cl Е
« «
ЕС Е1 еч о
fa
O Э
О О, Oa Cl
Ф««!
1 I (I 2
I Х !
° - 4СЪ в ч о еч
Се а о со Ф 44 в в
СО О4
О СЪ
О СЪ
О в
Оа о со а в О Ф
9 х х
И I х о«!.1, о о 4
«« в о о о. о о о о
I I вЪ an
I че
«О an о о
М 41 е Ъ 4«1 о о о о о ! 1 сп еч о о о
1 1 м о о м еч
1 I
4 Ъ М
CCO I ц О а1 е 43 ах14cxс е са 1 «I * %
: 2 1 — -4 — *—
4О 1 41 хо! еа
««о о о
an 44ъ
СЧ СЧ о о О 1О ю о о
44Ъ иъ еч
О
an
СЧ о о
an an
С 4 Саа о о О со о сч
СЧ
4СЪ ЪСЪ
Саа Са4 еч еч о о
1 сч сч 1
О сЪ со
° » о иъ
СЧ о о о ф о\
° Ca4
44Ъ ЧЪ
СЧ .CV
СЧ СЧ
ЧЪ 44Ъ еч сч
44 44 з ov
O, V Ц O 33 а: 1!"= х
Е О
X С3 1 1 сС 3» Е sO
v!
CC4C1ИЭИХ
4C V O V
О О а а
О1 Cfa
О 4СЪ
ССа ф о
О
СЧ о в ос о
« «
С3а В о о в в ос о1 о
«4 МЪ о о
° в м м в а о о
44Ъ
4 Ъ
D о о
С Ъ М в о о о о м м в в о о
Са4 м в
D о о с \ м в а о о
1". = 3
o, 43«а
e vв каэк о«ао
Ф О а о еч а о
I I
3 !
I 1 сч аО
° б
О О
° Ч о е О а
3 е х
О
o j ф
3 I
1 I! 1! I . 1 о а о
1 I еч о
O в о еч а о
1 I
1 1 1
1 !
3.«хх
43 О О Е
IO I К а !
О Я о
an о я я я я 3 о еч е
If и х а
О3
° О а
О О
О О о о о о о о еч еч
;ii
В Ф О
В в б о е о \«Ъ С Ъ
Ф D а б
ФЪ ОЪ
С Ъ М еч
Ю о а
О4 Cfa
4 Ъ.о О б б оъ оъ е Ъ М
О CO в а
О О
1О м
О О О О О О О О О О О О
CO В CO ф О О CO СО ф Ф О О
О
33
СС
Ф о
О а
О
С!
3 а е
v з
h х е
Ф е
«х е а 1О ео
C3 °
О сО
О е о с1 Л х 0 и и
33
О
II
3 а
О
С3
О
43
О
О
° S
3 х е
Cl
4С о v х
О v
Х I» х а и е «
zv
vv о ф
О 1»
3"4 IC
11135
Составитель Е.Тангалычев
Редактор В. Ковтун Техред О.Неце
Корректор Г.Огар
Заказ 6542/26 Тираж 564 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4
Иэ таблицы видно, что добавка твердого гидрофобиэатора наряду со снижением водоцементного отношения способствует повышению прочности и снижению газопроницаемости камня„ а также повышает его коррозионную стойкость к сероводороду по сравнению с прототипом. Кроме того, введение тверд@го гидрофобизатора эа счет его пластифицирующего эффекта позволяет 1р повысить содержание баритового концентрата в тампонажном материале до
507, что дает возможность получить тампонажные растворы плотностью ф =
=2,21 г/см, пригодные для использо- 1 вания в условиях аномально"высоких пластовых давлений.
Гаэопроницаемость камня снижается вследствие уплотнения его при крис- 2р таллизации за счет уменьшения относительных размеров образующихся крис" таллов, что связано с наличием в твердеющей системе высокодисперсных частиц твердого гидрофобизатора (па- 2 рафина, церезина, оэокерита, озокери"
16 l0 товой руды), которые являются "затравкой" кристаллообразования - центрами кристаллизации в тампонажном растворе. Кроме того, частицы твердого гидрофобизатора кольматируют и гидрофобиэируют поровое пространство образовавшегося камня, что также снижает его газопроницаемость и обеспечивает высокую коррозионную устойчивость цементного камня к действию сероводорода.
Более высокая коррозионная стойкость тампонажного камня в условиях сероводородной агрессии позволит вести разработку месторождений нефти и газа с аномально-высокими пластинами, давлениями и высокими температурами при наличии сероводородной агрессии, повысит качество крепления и долго" вечностью крепи этих скважин обеспечит высокий уровень безопасности работы на скважинах и охраны окружающей среды. Технология применения предложенного тампонажного материала не меняется по сравнению с известной для традиционных тампонажных материалов.
