Расширяющийся тампонажный раствор

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и позволяет сократить время между началом и концом схватьгоания при повышении расширения цементного камня в интервале температур от - 10 до 30 С. Раствор (Р) включает вяжущее, облегчающую добавку и жидкость затворения, в качестве которой Р содержит 5-27%-ный водный Р солей и щелочей. В качестве вяжущего Р содержит высокоалинитовый цемент (ВЦ) при следующем соотношении компонентов, мае.ч.: ВЦ 100, облегчающая добавка 2-18, жидкость затворения 40-65. Причем ВЦ.имеет следующий состав, мае.ч: алинит 51-78; белит 10-15, хлоралюминат кальция 2-8, двухкальциевью феррит 2-5, окись кальция (своб.) 2-26. Высокое содержание алинита обуславливает интенсивное структурообразование, приводящее к резкому сокращению промежутка врет мени между началом и концом схваты- Q вания в интервале температур от 10 до . Для приготовления Р берут алинитовый цемент, содержащий алинит, белит, хлоралюминат кальция, двухкальциевьй феррит, свободный оксид кальция и вспученный вермикулит, смешивают их. Приготавливают водный калийно-пхелочной Р. Затворяют смесь на приготовленном Ро 1 з.п ф-лы, 2 табл (Л

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1406344 (51)4 Е 21 В 33 138 в. ощ р, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,; 13

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4070596/22-03 (22) 19,02,86 (46) 30.06,88. Бюл, 11 24 (71) Московский институт нефти и rasa им.И.ИоГубкина (72) О.К.Ангелопуло, В.С.Бакшутов, И.Я.Бикбау, В.В.Бондаренко, Т.Ю.Лисова, В.Н.Никитин, Б.И.Нудельман, А.И.Стравчинский и П.Х.чжао (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1011856, кл. Е 21 В 33/138, 1981.

Хыдыров И.Б. Разработка тампонажных растворов на основе расширяющегося алинитового (хлорсиликатного) клинкера. Автореф. канд.дисс.И.1985. (54) РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАИПОНАЖНЬП1 РАСТВ0Р (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и позволяет сократить время между началом и концом схватывания при повышении расширения цементного камня в интервао ле температур от — 10 до 30 С. Раствор (Р) включает вяжущее, облегчающую добавку и жидкость затворения, в качестве которой P содержит 5-277.-ный водный Р солей и щелочей, В качестве вяжущего P содержит высокоалинитовый цемент (ВЦ) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: ВЦ 100, облегчающая добавка 2-18, жидкость saтворения 40 — 65. Причем ВЦ имеет сле! дующий состав, мас.ч: алинит 51-78; белит 10-15, хлоралюминат кальция

2-8, двухкальциевый феррит 2-5, окись кальция (своб.) 2-26. Высокое содержание алинита обуславливает интенсивное структурообразование, приводящее к резкому сокращению промежутка вре-. мени между началом и концом схватывания в интервале температур от 10 до

30 С. для приготовления р берут ели- рея нитовый цемент, содержащий алинит, белит, хлоралюминат кальция, двух- С кальциевый феррит, свободный оксид кальция и вспученный вермикулит, смешивают их. Приготавливают водный калийно-щелочной P. Затворяют смесь на приготовленном P. 1 з.п ф-лы, 2 табл.

1406344

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к получению тампонажных растворов для цементирования скважин с низ5 кими положительными и отрицательными температурами.

Цель изобретения — сокращение времени между началом и концом схватывания при повышении расширения цемент 10 ного камня в интервале температур от -10 до 30ОС.

Цель изобретения достигается тем, что расширяющийся тампонажный раствор содержит в качестве вяжущего высокоалинитовый цемент, а также жидкость затворения и облегчающую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Высокоалинитовый цемент 100 20 облегчающая добавка 2-1 8

1Кидкость затворения 40-65 (Высокоалинитовый цемент имеет следующий состав, мас.ч.:

Алинит 51,0-78,025

Белит 10,0-15,0 (Хлоралюминат кальция 2,0-8,0

Двухкальциевый феррит 2,0-5,0

Окись кальция (своб.) 2,0-26,0

В качестве жидкости затворения при30 меняют водные растворы минеральных солей или щелочных (хлоридов натрия, кальция, калия, сульфата натрия, поташа, калийно-щелочного раствора КЩР, нитрита натрия алю "ната натрия и 35 дра)е

В качестве облегчающей добавки применяют добавки типа гранулированного керамзита, вспученного вермикулита, 40 аргиллита, содержащие 40 — 80 (по объему) воздуха в своих порах (при плотности керамзита, вермикулита и аргиллита 2200-2700 кг/м, объемная

Ъ масса гранулированного керамэита, 45 вспученного вермикулита и аргиллита составляет 300 — 1100 кг/м

Повышенное содержание алинита в клинкере обусловливает высокую активность цементов при гидратации в условиях низких положительных и отрицательных температур. Концентрация хлора в цементах с повышенным содержание алинита достигает 3,5-3,6 мас., что также способствует применению указанного цемента в условиях вечной мерзлоты и Крайнего Севера. Высокое содержание алинита в применяемом алинитовом цементе обусловливает интенсивное структурообразование, приводящее к резкому сокращению промежутка времени между началом и концом схватывания в интервале температур от

-10 до +30 С.

Приготовление расширяющегося тампонажного раствора осуществляется с использованием стандартной техники и технологии приготовления тампонажных растворов. В промысловых условиях он может быть приготовлен путем смешения алинитового цемента и облегчающей добавки с помощью цементосмесителя с последующим затворением полученной смеси на водном растворе минеральных солей и щелочей заданной концентрации.

Пример 1. Берут 300 г алинитового цемента,, содержащего мас. : алинит 78,0; белит 15,0; хлоралюминат кальция 3,0; двухкальциевый феррит

2,0 и свободный оксид кальция 2,0 и

30 г- вспученного вермикулира, смешивают, приготавливают 157,5 г 16%-ного водного расствора К111Р (10,9 г КОН и

10,9 г К СО> íà 135,7 г воды), затем затворяют смесь на приготовленном растворе. Получают расширяющийся тампонажный раствор ll 2 (см.табл.l) (100 мас.ч. алинитового цемента, 52,5 мас.ч. 16 -ного водного раствора КЩР, 2 мас.ч.пламилона), аналогичным образом приготовляют состав

Ф 2 на основе алинитового цемента, содержащего 1,0; 26,0 и 28,0 свободного оксида кальция. Часть материалов, предназначенных для испытания при температуре — 10 и О С, зао ранее выдерживают при — 10 и О С и раствор приготавливают в холодильной о камере с температурой О С. Свойства тампонажного раствора приведены в табл.2.

Пример 2. Берут 300 г алинитового цемента, содержащего в мас. : алинит 51,0; белит 10,0; хлоралюминат кальция 8,0; двухкальциевый феррит 5,0 и свободный оксид кальция 26,0 и 54 г вспученного аргиллита, смешивают, приготавливают

195 г 27 .-ного водного раствора нитрита натрия (41,5 нитрита натрия на 153,5 г воды), затем затворяют смесь на приготовленном водном растворе нитрита натрия. Получают расширяющийся тампонажный раствор состава N 3 (100 мас,ч. алинитового це1406344

Составы расширяющегося тампонажного раствора согласно изобретению при различных соотношениях ингредиентов приведены в табл. 1, а свойства растворов — в табл.2. (Использование тампонажного раствора способствует уменьшению осложнений при цементировании обсадных колонн.

25

Таблица 1

Жидкость затворения

Облегчающая добавка, мас.ч

Алинитовый

Пример цемент, мас.% мас.ч Концентрация солей в жидкости затворения,Х

40 . 4,0 хлористого . 2(пламилон) магния

100

52,5 16 .калийно-ще- 10 (вспученный лочного реа- вермикулит) гента

2 100

18 (вспученный аргиллит) 3 100

65 27 нитрита натрия

10 (вспученный аргиллит) 52, 5 27 поташа

4 100

65 16 хлористого 18 (керамэит) кальция

100

10 (вспученный аргиллит) 52,5 5 поташа

100 з

Мента, 65 мас.ч. 27Х-ного водного раствора нитрита натрия и 18 мас.ч. вспученного аргиллита), свойства которого приведены в табл.2.

Формула изобретения

1.Расширяющийся тампонажный раствор, включающий вяжущее, облегчающую добавку и жидкость затворения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени между началом и концом схватывания при повышении расширения цементного камня в интервале температур от (-10)

5 (30) С содержит в качестве вяжущего высокоалинитовый цемент при.следующем соотношении компонентов, мас,ч,:

Высокоалинитовый цемент 100

Облегчающая добавка 2-18

Жидкость затворения 40-65 причем высокоалинитовый цемент имеет следующий состав, мас.ч.:

Ллинит 51,0-78,0

Белит 10,0-15,0

Хлоралюминат кальция 2,0-8,0

Двухкальциевый

1 феррит 2,0-5,0 .

Окись кальция (сноб.) 2,0-26,0

2. Тампонажный раствор по п.1, 20 отличающийся тем, чтов качестве жидкости затворения содержит 5-277-ный водный раствор солей и щелочей.

1406344

Й(изг),МПа

Э

Вт и.

Линейное расширение % град через 2 сут

2 сут.

Состав 1

5-55

0,76

0,95

6-50

-10

0,75

0,84

6-00

2,0

1,30

1,02

5-00

0,90

1,70

2,85

0,70

10,3

0,60

-10

4-30

0,74

26,0

12,5

5-35

0-90

2,65

0,80

16,8

4-00.30

3-10

Состав 2

0,62

0,85

6-35

5-40

0,81

5-05

0,70

1,10

1,10

6-00

2,0

4-20

2,25

1,60

3,00

3-30

0,60

9,50

0,65

6-00

5- 10

-10

0,67

12,0

5-30

4-20

26,0

2,80

0,75

15,6

4-10

3-10

Состав 3

0,80

0,50

6-20

-10

0,53

0,95

6-40

2,0

3-40

0,60

1,40

0,46

8,5

-10

0,80

0,50

11,6

6-,25

5-30

26;О О

0,55

14,7.

3-40

Состав 4

4,1

0,8

6-45

5-30

-10

5,!

1,О

5-40

4-40

7,3

3,0

2-45

2-00

Содержа- Темперание СаО тура твердения,. С

Сроки схватывания ч мин

Начало Конец

3-40 4-20

5-00 5-55

7-20 0,70

6-35 0,95

4-40 2,70

6-,00 7-10 0,55

4-45 " 2,30

Таблица 2

1406344

Продолжение табл.2

Содержание Са0

Й(изг),ИПа

Сроки cxsa ииейн иия .ч-мин асшир ие Х

А через,2 су

Начало

2 сут

Состав 5

-10

0,4

2,5

0,7

3,4

4-20

5-35

1,8

5,5

Состав 6

10-20

11-30

0,5

5,3

5-50

6-50

2,4

7,2

Составитель Л.Бестужева

Техред М.Ходанич

Редактор А.Долинич

КорректоР М.Васильева

Заказ 3173/32

Тираж 531

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ю ВЮФ ЮВ

Теипер тура тверде иия, 8-10 9-10

6-50 7-55