Материал для цементирования скважин

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для специальных вяжущих материалов, используемых для цементирования глубоких высокотемпературных скважин в условиях воздействия пластовых вод или сероводородной агрессии. Цель изобретения -улучшение качества материала за счет повышения седиментационной устойчивости раствора и повышение упруго-деформационных параметров цементного камня на его основе. Состав содержит следующие компоненты при соотношении (мас.%): тампонажный цемент 34,82- 99,87, наполнитель 0,10-65,00, парафин 0,03-0,16. В качестве тампонажного цемента можно использовать тампонажный портландцемент, шлакопортландцемент, шлакопесчаный цемент. В качестве наполнителя используют диатомит, трепел, золы ТЭЦ, утяжеляющие добавки . Состав готовят в шаровой мельнице , одновременно загружая в нее сырьевые компоненты тампонажного портландцемента . Перед смешиванием с наполнителем вводят расплавленный и разбрызганный по поверхности компонентов парафин. После помола к гидрофобизованному вяжущему добавляют измельченный диатомит. 2 табл. S О со со СП

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3884515/22-03 ,22) 04. 03. 85 (46) 15. 04. 87. Бюл, И- 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) Н.А.Мариампольский, С. Б. Трусов, Б.Г.Дзетель и М.А.Егоров (53) 622. 245. 42 (088. 8) (56) Авторское свидетельстве СССР

Н - 558559, кл. E 21 B 33/138, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 11133516, кл. Е 21 В 33/138, 1983. (54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для специальных вяжущих материалов, используемых для цементирования глубоких высокотемпературных скважин в условиях воздей— ствия пластовых вод или сероводородной агрессии. Цель изобретения — улучÄÄSUÄÄ 1303735 А1 шение качества материала за счет повышения седиментационной устойчивости раствора и повышение упруго-деформационных параметров цементного камня на его основе. Состав содержит следу— ющие компоненты при соотношении (мас.7): тампонажный цемент 34,8299,87, наполнитель 0,10-65,00, парафин 0,03-0, 16. В качестве тампонажного цемента можно использовать тампанажный портландцемент, шлакопортландцемент, шлакопесчаный цемент. В качестве наполнителя используют диатомит, трепел, золы ТЭЦ, утяжеляющие добав— ки. Состав готовят в шаровой мельнице, одновременно загружая в нее сырьевые компоненты тампонажного портландцемента. Перед смешиванием с наполнителем вводят расплавленный и разбрызганный по поверхности компонентов парафин ° После помола к гидрофобизованному вяжущему добавляют измельченный диатомит ° 2 табл. 1303 735

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к специальным вяжущим материалам, иснользуемым для цементирования глубоких высокотемпературных скважин 5 в условиях воздействия минерализованных пластовых вод или сероводородной агрессии.

Цель изобретения — улучшение качества материала за счет повышения се—

10 диментационной устойчивости раствора и повышения упруго-деформационных параметров цементного камня на е го основе °

Материал для цементирования содержит тампонажный цемент, наполнитель и парафин при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

Тампонажный цемент 34,84-99,87

Наполнитель 0,10-65,00

Парафин 0,03-0,16

В качестве тампонажного цемента можно использовать тампонажный портландцемент, шлакопортландцемент, шлакопесчаный цемент.

В качестве наполнителя можно использовать диатомит, трепел, золы

ТЭЦ, утяжеляющие добавки и т.д.

Введение парафина в тампонажный цемент осуществляют перед смешением

его с наполнителем в жидком (расплавленном) виде.

Результаты исследований физико-механических свойств тампонажного раствора и камня на основе данного соста- 35 ва для цементирования скважин (по содержанию компонентов) приведены в табл. 1.

Пример 1. Для приготовления

5 кг состава для цементирования скважин в лабораторную шаровую мельницу одновременно за.грузили 3,3665 кг (67,33 мас.7) сырьевых компонентов

45 тампон ажно го портландцемента (клинкер, гипс и диатомит) и 0,006 кг (0,12 мас.7) расплавленного и разбрыз ганн о го по их поверхности пар афина. После помола до удельной поверхности S = 3500 см /r к гидрофо- "

50 бизованному вяжущему добавили

1,6275 кг (32,55 мас. .) диатомита, измельченного до S = 18000 см /г.

Полученный материал для цементирования скважин был гидрофобен (кап55 ля воды удерживалась на поверхности

12 мин), Из него приготовили тампонажный раствор при В/Ц = 0,9 (опыт 2, табл, 1), который имел растекаемость

21 см и плотность 1470 кг/м .

После твердения н течение 48 ч при 75 С и давлении 20 MIIa камень имел предел прочности при изгибе (сжатии 3,8) 6,7 МПа, прогиб при изгибе до разрушения 1,21 мм, ударную вязкость 1850 Дж/м, газопроницаемость 0,97.10 мкм, коэффициент коррозионной стойкости 0,65.

Пример 2. Для приготовления

5 кг состава для цементирования скважин в лабораторную шаровую мельницу одновременно загрузили 34,84 мас.X (1, 742 кг) сырьевых компонентов шлакопортландцемента (клинкер, гранулированный шлак и гипс) и 0,16 мас.7. (0,008 кг) расплавленного и разбрызганного по их поверхности парафина.

После измельчения до удельной поверхности $ = 3000 см /г к полученному вяжущему добавили 65 мас.7. (3,25 кг) гематита (Я = 2000 см /г) и тщательно перемешали смесь, затем из него приготовили тампонажный раствор с В/Ц

0,3. Раствор имел растекаемость

19 см и плотность 2270 кг/м (см. табл. 1), после твердения в течение

48 ч при 125 С и давлении 30 MIIa полученный камень имел предел прочности при изгибе (сжатии 3,6) 9,3 NIIa, прогиб при изгибе до разрушения

1,23 мм, ударную вязкость 1810 Дж/м, газопроницаемость 0,831 10 мкм, коэффициент коррозионной стойкости

О, 75.

Пример 3. Для приготовления

5 к г состав а для цементиров ания скважин в лабораторную шаровую мельницу загрузили 99,88 мас.7. (4,9940 кг) сырьевых компонентов шлакопесчаного цемента типа ШПЦС-200 (доменный гранулированный шлак, KBарцевый песок), и О, 03 мас.X (0,001 кг) расплавленного и разбрызганного по их поверхности парафина. После помола до удельной поверхности S = 2500 см /г добавили

0,1 мас.7 (0„005 кг) баритового концентрата (S = 2500 см /г) и тщательно перемешали смесь.

Из полученного состава (гидрофобность 8 мин) готовили тампонажный раствор с В/Ц = 0,45, который имел растекаемость 22 см, плотность

1790 кг/м (см. табл. 1, п.16). После о твердения в течение 48 ч при 100 С и давлении 60 MIIa камень имел предел прочности при изгибе (сжатии 2,4) 3 13037

5,2 MIIa, прогиб при изгибе до разрушения 1,10 мм, ударную вязкость

1770 Дж/м, газопроницаемость 0,09 х х 10 мкм, коэффициент коррозионной . стойкости 0,95. 5

В табл. 2 приведены данные, касающиеся седиментационной устойчивости цементных составов.

Более высокие значения упруго-де- 10 формационных характеристик данного состава, его повышенный срок сохраняемости (исследования показали, что срок сохраняемости увеличивается до

1 года), позволяют повысить качество 15 цементирования нефтяных и газовых скважин как с аномально низкими, так и аномально высокими пластовыми давлениями при наличии минерализованных пластовых вод и сероводородной агрес-20

35 Д сии, Использов ание данного материала повышает долговечность службы тампонажного камня в скважинах, что удлиняет их межремонтный период, Формула изобре тения

Материал для цемен тиров ания скважин, содержащий тампонажный цемент, наполнитель и парафин, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью улучшения качества материала за счет повышения седиментационной устойчивости раствора и повышения упруго-деформационных параметров цементного камня на его основе, он имеет следующий состав, мае.Ж:

Тампонажный цемент 34,84-99,87

Наполнитель 0,10-65,00

Парафин 0,03- 0,1б

1 Ф I о О СО

° В а о о ((Ъ О

l» о о ф (Ч Ъ ф Ъ (0(0Ъ С Ъ О с ф л ch m r Оъ сс(ch Я l & & Р а а о о î î о о а о о

СР\ ((Ъ О о о ъ

О ОЪ а Я

О (0

Ch (ГЪ

О (4 о л м

С0 (Ч

Я л

4 о а I

Ch о а

1 о

00 М Л 00 ОЪ (Ч «0 О (0 О О

Р Я Я Я о î î î «v о

М (СЪ

Р в о о м

Р а

00 (ГЪ

С Ъ (CO (О (rr (СЪ

Я & Р Я а (»I Cl м 04» C 00 ("1» иЪ СЧ

Р а Я а

СЪ Ch C) (h 00

00 00

Л Ч0 лР Л ((1 Ф М ОЪ

Р Р а

° Ф м Ф м (ч сч ("\ м о о о о

0Ъ СЪ ф 0Ъ

CO л 0 О о о м ((Ъ

СО 00 о а о о

CO 00 10 ( О 00 Оъ о о о

00 Ch 00 о о о о

r» r» C0 О

r л ф ф ц ах) ! й((0 (..(P С W (0

8 а ф 44

ЧЪ

СЧ (4 о

СЧ 00 М

re CO (Ч

CO СЧ М

& о (РЪ Ch 1 еч сч сч ь

0(Ъ О 0Ъ ОЪ о «ч о л а (4

40 (0 о о О Ч) о О о О а О О О О

СЪ Л- &Ъ М О О O (Ъ

СО Ф 01 CO СЧ ф, 0 (Ъ

° Р (4 (Ч Р»

О о О а а О О а а

0Ъ (0Ъ 0 Г Ch СЧ

00 CV l» IO ((Ъ Л т (Ч

Р- СЧ С 4 (4 (4

С Ъ л (Ч М

СЧ С (CV (4

СЧ .Э ((Ъ

СЧ С4 (4 С4 м ф (ч о о

»

00 о

0Ъ Ф (РЪ а & а о о о (ГЪ СО с Ъ а о ф со 01 m

ОЪ Ф Ф

Я о а м О

М С Ъ л Р о о

ГЪ. О

"0 Ч0

Я о о (Г\ IA О л о о

СП еЪ (ч о м сЧ с Ъ

М 4 (О о

& \ м о а л а а

IO М (Ч D а л Я о о о

Ч0 СЪ Се о

Я Я о о о

1О сРЪ о а о сч ч0 о о о о а о а ((Ъ

О С 4

С Ъ

g О ((Ъ л н о (ч О (РЪ

Ц

СЪ Э и а о &ъ о л о

40 (РЪ о о а

Я ((ъ а О о иъ О ((ъ о а

О С 4 (Cl м ъ о

ГЪ

Р сч (еъ (Ъ 1О

I l I I

Я 0 Х (0

Е» 01 с Ъ 0

CO С Ъ СО

Я а

0ъ е

Ch О М л м ф (РЪ а а

Ch

ОЪ &0

Т л (I1 (О СО С 1 а (0

СР\ Ch O т (м

00 00 С 1 л &

Ф Ch с") СС(Ч0 (Ъ Ф с ъ 00 а (0

О М л съ

00 м m

Р Р оъ л

«Ъъ О е Ъ

С4

I й( ф 2 йГ

Д д т 0Ъ О С (a (ч (1

4Ф

l7 6 м1

1 м !

С (ф Ст О Э 0((О -0 м а а а а л I л Р т М - -Э 0Ъ СЪ М (Ч - М о о о о о о о о о о о о а а о о

1 сч с 4 сч сч (ч (ч с ъ ("ъ сРъ м м ((1 О % чъ ч0

О &Ъ о О ((Ъ О 0Ъ о (ГЪ ((1 О (Г(а О о О о О (cl r О ((1 с» а r О (ч r а (4 иъ О (еъ О ((ъ мъ

СЧ (Ч ° (4 о о а

3, & (а

O „, ((Ъ

О

3 4 Й

С5 ь

C7l

Ю о

О

Ю о

СФ

A о

CO (Ъ

C»I о!

МЪ о х 1 х х х о !! !

3 х

I Ct

1 и

1и

1 Ф о о сч сч о

РЪ

О1 сч

Г сч

1 4

I Q

О МЦ

cf x о!О

1 о

Ф Ct о

CV

Ф

I Ме»

f f о н-о о ос

<ч о сч

<»Ъ

О!

-Ф

» о

1 сО ф

О О е и оо

В» ф оп

Cl CJ х Рс IA о!сч

Ц С1» а и х

О и ОХ

4 I» х

Я Ф о î и х! еч сч о

С Ъ о о О

Ю о о о о о

Ф

ul

43 н л

Al

4»Ъ

Ю о\

Ol с»\

<Ъ О и сч 1

4М

I 1

Ж д 1Лев

"1

1 CC

Х I

О I а I

2 1 а

1 Ct 1!

19- я

1 Ф о ! х айх1.

4Oe O Ct

OXo I O

X CC X V S а t ай а о 1-т

CtyVО

Т Г ой1 ай аa v.IC и х. О, .— а — ( е х о й! (» х э Q x аo1 4

gi

Cl Ю 1

Х Ю 1

1

1

I

& 1 I 1 охи

1! 303?35

1 р

-l g

ttt Р. и й еч со х и а о 9 о

14 а х

o ф а

1 Й

Ф Ю а и в о о с а о

i0 4) 1 ф

63! !

О10 е

О Ct и хо сч Ct а

) Ий сч 1 Р и

1о4

I Х

1 и Н е1 Ф х о

o1эа о

1 3037:35

Та блица 2

Состав материала, мас . 7

Свойства камня через

48 ч твердения при Т вЂ” 100 С иР =30 МПа

0nы

ГазопроницаеОтклонение плотности

Песок

Варит Парафин

Т ампонажный ость

1.1 Ог мкм-

Предел рогиб ри изгибе, MM портландцемент арн ая р-ра (возпрочнос ти, МПа раствора, 7 сть, /м2 духововлечение ) кг/м при при сжа изгитии бе

1,47 2180 7,2 14,7 0,05

2,9 — 10

02 1,35 1980 55 134 009

-30

0,6 1,10 1770 4,8 11,2 0,17

4,9

1,0 1,05 1680 4,4 9,7 0,35

-80

4,6

003 1,53 7210 73 t5,1 006

2,2

-20

35,0

6 49,88 t5 0

l,2

-20

2,0

2„7

0 18 1 51 7210 6 3 14 9 О 12

-30

3,1

Составитель Л. Бестужева

Техред N. Ходанич

Редактор Л, Повхан

Корректор М,Демчик

Заказ 1 288/35

Тираж 533

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

lt:3035, Москва, Ж-35, Рауп ская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 1 50 О 15 0 35 О

2 49 8 15 О 35 О

3 49 4 15 О 35 0

4 49,0 15,0 35, 0

5 49,97. 15 О 35,0

7 49,84 15,0 35,0

8 49,98 15,0 35,0

9 49,82 15,0 35,0

0,12 1,64 2500 7,6 )5 8 0,07

0,16 1,59 7330 6,8 15,3 0,10

О 02 1,49 2190 7 2 14 9 О 07

Водоотделение тампонажного