Пеноцементный тампонажный состав для цементирования скважин

 

СО103 C0SETCHNX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1,0-4,0

0 015-5 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3689322/22-03 (22) 10.01.84 (46) 15.04.86. Бюл. 111 14 (71) Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М. Губкина и Бсесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Б.С. Вакшутов, В.В. Бондаренко, Е.С. Тангалычев, О.К, Ангелопуло, В.Э. Аваков, В.К. Галабурда и Б.Т. Левки (53) 622.245.41 (088.8) (56) Детков В.П. Цементирование наклонных скважин. H. Недра, 1978, с. 184-195.

Авторское свидетельство СССР

Р 927973, кл, Е 21 В 33/138, 1980. (54)(57) ПЕНОЦЕМЕНТНЬИ ТАМПОНАЖНЬЙ

СОСТАВ ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, содержащий тампонажный цемент для

I1 холодных скважин, жидкость зат1I ворения, жидкий и твердый эмульгаÄÄSUÄÄ 1224398 A (51) 4 E 21 Б 33 138 торы, натриевое жидкое стекло и воздух, отличающийся тем, что, с целью повышения газоудерживающей способности раствора, повышения прочности пеноцементного камня при изгибе и растяжении, а также трещиностойкости, он содержит в качестве твердого эмульгатора минеральное волокно, а в качестве жидкого эмульгатора — смесь додецилбензолсульфоната натрия и алкилсульфатов натрия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Тампонажный цемент для "холодных" сква- жин 100

Жидкость затворения 50-100

Смесь додецилбензолсульфоната натрия и алкилсульфатов натрия 0,5-3,0

Минеральное волокно 1,0-5,0 . 1атриевое жидкое стекло

Воздух

1224398

Т а блиц а 1

Компоненты

Тампонажный цемент для холодных скважин

100

100

100

ММдкость эатворения

50 80 (Иорская вода Баренцева моря) 700 (Хлормаг. ниевый бур ° p р) Смесь додецилбензолсульфоната натрия и алкнлсульфатов натрия

0 5

1,5

3,0

Иинеральное волокно 1;0 (Стекловолокно) 5,0 (Асбест

7 сорта) 3,0 (Базальтовое волокно) Натриевое жидкое стекло

4,0

1,0

3,0

Воздух (азот) 1,0

5,0

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в част-. ности, к облегченным тампонажным составам, преимущественно, для це,ментирования скважин, в том числе морских, в условиях слабосцементпрованных пород, аномально низких пластовых давлений и минерализованных вод.

Целью изобретения является повышение газоудерживающей. способности раствора, повышение прочности пеноцементного камня при изгибе и расМинеральные волокна, имеющие высокоразвитую поверхность, являются эффективным структурообраэователем тампонажных растворов, способствуют хорошему пенообраэованию, хорошо стабилизируют диспергированные пузырьки газа в растворе, придавая ему повышенную баростабильпость.Дополнительной комплексной стабилизации пузырьков газа способствует также конденсированная твердая фатяжении, а также трещиностойкости.

Состав готовят следующим образом.

В тампонажный цемент добавляют

5 минеральное волокно и тщательно перемешивают. Отдельно в жидкость затворения последовательно добавляют жидкое стекло и смесь додецилбензолсульфоната натрия и алкилсульфатов

S0 натрия. Полученнои жидкостью затворяют тампонажную смесь и вводят в тот состав воздух.

В табл.1 приведены примеры предлагаемого состава.

Содержание, мас.ч. в составах

1 2 3 за, полученная из миперализованной морской воды при затворении в виде

50 золе-, гелеобразных продуктов

Ng (OH),, Si (OH)„, Na CO,, Ca И, при добавлении жидкого стекла.

Таким образом, эффективная комплексная стабилизация диспергиро55 ванных пузырьков воздуха (газа) в растворе достигается одновременным присутствием микростабилизаторов (конденсированная твердая фаза) и

24398

Таблица 2

Ионный состав воды Баренцева моря!

Содержание ионов, мг/л Содержа Плотние со- ность, Са М1, SO,, Na К СГ лей иг/ кг/м рН

Жесткость, мг-зкв/л

128-130 400--400,8 1313 2700 10600 380 18900 35000 1026 7,9-8,2

В табл.3 приведены результаты лабораторных испытаний лредлагаемого состава в сравнении с составом по прототипу. таблица 3,1

;сос.тав, Ф

11евслененный тампонахный ра вор

Вспененный камень

Инат» ностьу кв/мэ от- Прочн сть, /мъ

Гасте- Срохн схв хае- тывання, масть, ч."мин си ав те е>

se ту на нэ

Нача- Ко ло аэ ш

1 . 1790 19 15-00 24-00

0,61 . 1,18

1350 0,90

1,18

1, 24

4-00 5-30 5,5 50 1,5 100 1270

2110

0,5

3-00 4-10

15-00 24-00

1230 2,30

1 2t

1,25

0,80 0,56 1, 16

930

4-00 5-30 !5 50 1,5 100 850

0,98

1,90

1,15 0,3&

810 2,00

3-00 4-!0

1,15

15-00 24-00

500 0,60 0,39

1,08

4-00 5-.30 45 50 1,5 100 450 1 ° 31

0,74

1,07

0,28

0,81

3-00 4-10

400 1,52

t,06 макростабилизаторов (минеральные волокна). Наличие в растворе микрои макростабилизаторов в совокупности с диспергироваиными пузырьками газа резко повышает его тампонирующую способность. Кроме того, минеральные волокна зффективно армируют пеноцемептный камень, повышая его трешипостойкость, прочность при изгибе и растяжении, снижают козффициент теплопроводности влажного камня на величину порядка О,1 Вт/м-К, Натриевое жидкое стекло в контакте с силикатными составляющими цемента обеспечивает в раннем возрасте зарастание крупных пор между пузырьками газа в структуре камня, что ведет к снижению его проницаемости и повышению разобщающей способности. В поздние сроки твердения в структуре камня гелеобразный npol

4 дукт, например, И8 (ОН), переходит в минерал брусит, дополнительно упрочняющий пеноцементный камень.

Наличие сжатых пузырьков газа приводит к расширению пеноцементного раствора в скважине,а образовавшийся брусит — к расширению пеноцементного камня, что все в целом обеспечивает надежность и долговечность

1О цементирования скважин.

В опытах использовались минеральные волокна природного асбеста

ГОСТ 12871-67, базальтовые волокна и щелочестойкие стеклянные волокна.

Смесь ПАВ. додецилбензолсульфоната натрия и алкилсульфатов натрия выпускается по ОСТ 38-706-72 и ОСТ

6-15-1012-76. В качестве жидкости затворения использовалась морская вода Баренцева моря (табл.2) и хлор- магниевый буровой раствор.

1224398

Продонхение табЛ.Э

Невспененный тампонакный раствор

Состав;

Вспененный камень

*й а м «

КоэФфици» енты

Плотность кгlм

Прочность камня, МПа

Температура, С

Рвстекаемасть, см

Сроки схвв" тыв ашная, ч-иин

Плотность, кг/и та" ильость, X тепна изгиб па растяхение лопроводности

Вт/м К

Нача- Конец ло 2 1710 20 15"00 2! "00.

1290 1,20

100 1220 2,60

0,70

1,35

3-40 4-30 5 5 50 1 5

0,41

1,31

1,36

2-ЭО . 3-40

15 15"00 21-00

3,40

1180

1,75

1,41

1,24

890 1,00

0,68

1,23 0,29

780 2,9! fs52

1,23

500 0,73 . 0,41 1,18

3-40 4-30 45 50 1 5

100 450 1,41

0,85 1,2f

0 23

-30 3-40

3 1730 17 10-00 18-00

1,64 0,92 1,22

400

1280

1,04

0,65

4 30 6 00 5 5 50 1 5 100 1210 2 31

0 43

ls20 1s3l

1,40 1;33

1! 50 2,86

880 0,94

1 2!

О,б!

100 8!О 2,00 1,00 . 1,22

50 1,5

2,57 1,37

780

1,22

0,65

500

0,4

1,15

4-30 6-00 45 50 1,5 . 90 4? О l 20.

1,35

0,75

0,25

400

3-30 4"30

16 Не твердеет

1,59

0,9

1,20

11-00 22"00 5,5 50 1,5 76

0,5

1600 1,31

0,71

0,59

79 1590

5- 40 6-35

Не твердеет

1,48 0,53

0,75

50 . 1,5 75 1200 0,98

Оэ60 Ов55

11 "00 22-00 15

5"40 6"35

Не твердеет

0,36

-.5

75 1300 1,1

0,41

0,63

11-00 22-00 45

5"40 6"35

50 1,5

0>47

0,68

1200

0,31

0,5Э

0,79

0,35 . 0,51

50 1200.* Степень газирования 5,5 соответствует 1 мас.ч. содерхания воздуха (газа) в растворе, а степень газирования 45-5 мас.ч.. воздуха (газа).

** Давление твердения величиной 1,5 KIa выбрано исходя из условий цементирования морских сквалин при мощности толщи воды в 150 и.Вспенивание осуществлялась в автоклаве под давлением с параллельным перемевиванием.

ВНИИПИ . Заказ 1899/28 Тираж 548 Подписное

Производств.-полиграф. пред-е, г. Ужгород, уп. Проектная, 4

По 1800 проти" пу

Степень гази»

yovaния (аэра ции)*

3-40 4-30 f5

2"30 3-40

15-00 21".00

3"30 4-30

10-00 18-00

4-30 6-00 15

3"30 4"30

10-00 18-00

Давлвннв тверда- нияяе

МЛа

50 1,5 100 820 2,33 1,15

Удель ная удар иая вязкость кг/см 5

ЯН