Тампонажный состав

 

Изобретение относится к бурению. Цель изобретения - повышение изолирующих свойств путем снижения размываемости при одновременном сохранении сроков схватывания. Состав содержит компоненты в соотношении, мас.ч.: портландцемент 100

полиакриламид 0,05-0,15

хромат или бихромат калия 0,2-0,5

вода 53,29-59,85. Состав готовят путем затворения цемента водным раствором полиакриламида, затем добавляют водный раствор хромата. Состав имеет начальную пластическую прочность 2,2-4,8 кПа, которая продолжительное время сохраняется на одном уровне, затем резко увеличивается. Состав может быть использован для изоляции зон поглощений и водопритоков на больших глубинах при 40-100°С. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Е 21 B 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Е (21) 4466758/24-03 (22) 29.07.88 (46) 30.11,90. Бюл, ¹ 44 (71) Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин (72) Н.M.Màêååâ, Н.Н.Касаткина и B.А,горбунов (53) 622.245,42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1301961, кл. Е 21 В 33/138, 1983.

Шадрин Л.Н. Добавки к тампонажным растворам, М,: Недра, 1970, с. 157. (54) ТАМПОНАЖН ЫЙ СОСТАВ (57) Изобретение относится к бурению. Цель изобретения — повышение изолирующих

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и горном деле для изоляции зон интенсивных водопритоков и поглощений.

Цель изобретения — повышение изолирующих свойств путем снижения размываемости при одновременном сохранении сроков схватывания.

Тампонажный состав содержит портландцемент, полиакриламид, хромат или бихромат калия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент 100

Полиакриламид 0,05 — 0,15

Хромат или бихромат калия 0,2-0,5

Вода 53,29 — 59,85

Взаимодействие цемента с раствором хромата или бихромата калия с последую-. щей добавкой полиакриламида при указанных соотношениях обеспечивает высокие

„„. Ы„„1609967 А1 свойств путем снижения размыкаемости при одновременном сохранении сроков схватывания, Состав содержит комг1оненты в соотношении, мас.ч.: портландцемект 100; полиакриламид 0,05 — 0,15; хромат или бихромат калия 0,2-0,5; вода 53,29 — 59,85. Состав готовят путем затворения цемента водным раствором полиакриламида, затем добавляют водный раствор хромата.

Состав имеет начальную пластическую прочность 2,2 — 4,8 кПа, которая продолжительное время сохраняется на одном уровне, затем резко увеличивается. Состав, может быть использован для изоляции зон поглощений и водопритоков на больших глубинах при 40 — 100 С. 1 табл, изоляционные и структурно-механические свойства при сроках схватывания, необходимых для проведения технологических операций по изоляции зок интенсивных BQдопритоков, поглощений на больших глубинах.

Механизм пастообразования можно обьяснить образованием новых устойчивых связей между молекулами полиакоиламида и продуктами гидратации цемента. Кристanлы комплекскь;х =олей. образующиеся при взаимодействии цемента и хроматов, способствуют укреплению структуры.

Экспериментально установлено, что состав, имеюший пластическую прочность

0,2 кПа, размывается водой; при пластической прочности 6,4 кПа состав по трубам не прокачивается.

Приведенный выше состав имеет первоначальную пластическую прочность 2,2 — 4,8 кПа, которая благодаря вводу бихромата (хромата) калия продолжительное время

1609967

55 держится на одном уровне. Это позволяет закачать раствор на заданную глубину, после чего происходит резкое нарастание пластической прочности и наступает схватывание раствора.

Пример. Приготовление тампонажнего состава в лабораторных условиях, Для получения состава использованы следующие вещества: цемент {портландцемент) тампонажный для повышенных температур (ПЦТ); полиакриламид (белый порошок), хромат калия (желтый порошок); бихромат калия (оранжевый порошок); вода водопроводная общей жесткости 5 — 6 мгэкв,/л, Вначале в отдельной емкости готовили

1,5 /-ный водный раствор полиакриламида.

Для этого в 3,29 — 9,85 мл воды при 40 — 60 С растворяли 0,05 — 0,15 г сухого полиакриламида (порошок засыпают в воду постепенно, при постоянном перемешивании).

В другой емкости готовили раствор соли хромовой или двухромовой кислоты, для чего в 50 мл воды растворяли 0 2 — 0,5 г соли.

На полученном растворе солей затворили цемент (из расчета ЮО г цемента на 50 мл воды) и добавили в него ранее приготовленный 1,5 -ный раствор полиакриламида, Затем всю смесь перемешивали с помощью лабораторной мешалки в течение 1 мин со скоростью 90 — 100 об/мин, в результате чего был получен изоляционный состав, В ходе лабораторных испытаний определяли структурно-механические свойства полученного состава, а именно; растекаемасть, густоту, пластическую прочность, размываемость, сроки схватывания.

В производственных условиях состав

- получают следуюш,им образом.

В мерном отсеке одного цементировочного агрегата готовят 1,5 -ный раствор полиакриламидг согласно расчету, в мерном отсеке другого агрегата — водный раствор хромата (бихромата) калия из расчета 0,20,5 соли и 50 воды от потребного веса цемента, Затем на водном растворе хромата затворяют цемент при водоцементном отношении равном 0,5. Полученную цементную суспензию прокачивают в трубы. Параллельно другим агрегатом подают

1,5 -ный раствор полиакриламида, приготовленный ранее, При смешивании растворов в бурильных трубах получают состав, который продавливают в зону поглощения.

Данные о свойствах тампонажного состава приведены в таблице.

Зкспериментальные данные свидетельствуют о том, что содержание полиакриламида в тампона>кном составе в количестве от 0,05 до 0,15 мас,ч. придает составу высо5

50 кие структурно-механические свойства (опыты 3-12 табл,), Дальнейшее увеличение содержания полиакриламида влечет за собой увеличение количества воды и состав теряет необходимые структурно-механические свойства (опыты 13 — 15 табл,). Уменьшение содержания полиакриламида при минимальном содер>кании хроматов также приводит к снижению структурно-механических свойств состава, увеличивается размываемость, Оптимальная доза полимера, выше которой начинается ухудшение процесса структурообразования, мало зависит от количества хромата (опыты 7 — 9 табл.), но при других дозах полимера содержание хроматов влияет не только на сроки схватывания (опыты 4 и 5, 10 — 12 табл.). Значительное увеличение хроматов (опыты 15,16 табл.) не способствует достижению цели. Добавка хроматов в малых дозах от 0,2 до 0,5 мас,ч. действует как замедлитель сроков схватывания. Увеличение сроков схватывания не всегда пропорционально увеличению дозы хромата (опыты 4 и 5, 7 — 9, 10 и 11, 15 и 16 табл.).

Содержание воды в тампонажном составе превышает традиционное на 20 — 30 .

За счет этого возможно незначительное снижение прочности цементного камня, Плотность тэмпонэжного состава при испытаниях имела значение в пределах

1670-1730 кг/м, Сроки схватывания состава находятся в пределах, ч-мин, Начало схватывания 3-20 — 5-00

Конец схватывания 4-30 — 6-40.

Температурные границы использования состава обусловлены, с одной стороны, большими сроками схватывания (при 1 < 40 С), а с другой стороны, снижением эффективности полиакриламида (при t > 100 С).

Использование тампонажного состава позволяет качественно производить ликвидацию интенсивных водопритоков и поглощений в крупнопористых тре циноватых породах при бурении глубоких и сверхглубоких скважин в интервале температур 40—

100 С, Формула изобретения

Тампонажный состав, включающий портландцемент, полиакриламид, хромат или бихромат калия и воду, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью повышения изолирующих свойств путем снижения размываемости при одновременном сохранении сроков схватывания, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ч,:

1609967

Хромат или бихромат калия 0,2 — 0,5

Вода 53,29-59,85

100

0,05 — 0,15

Портландцемент

Полиакриламид

Состав и свойства тампонажного раствора

Свойства

Состав, мас.ч.

Размываемасть, Пластическая прочность, кПа

РастекаеГустота, мм

6ихромат калия

Полиакриламид

Вода

Хромат калия

Цемент

М опыта мость, мм

0,1

0,2

0,2

0,01

0,025

0,05

0,05

0,05

0,05

0,1

0,1

0,1

0,15

0,15

0,15

02

0,2

0,2

0,2

Нет

0,2

0,25

0,25

0,25

0,25

0,5

0,2

0,5

0,5

0,5

Нет

0,5

Продолжение таблицы

С оки схватывания, ч-мин и и20С п и40 С и и70С п и100С

120ОС опыта

Начало

Конец

Начало

Конец

Начало

Коне

Начало

Конец

Начало

Коне

2

4

6

8

11

12

13

14

1

3

5

7

9

11

12

13

14

100

> 12

>12

«12

>12

>12

>12

> 12

> 12

> 12

>13

>13 . >13

>13

>13

>13

>13

>15

>15

>15

>15

> 15

>15

>15

>15

>15

>18

>18

>18

>18

>18

>18

>18

3 — 00

4 — 00

4 — 05

5 — 00

5 — 30

5 — 00

5 — 30

5 — 20

5 — 05

5 — 00

6 — 50

7 — 10

7 — 30

4 — 00

5 — 20

5-15

6 — 20

7 — 10

6 — 30

8 — 00

7 — 50

7 — 20

6 — 40

8 — 40

8 — 30

8 — 50

2 — 00

3 — 30

3 — 30

3 — 20

4 — 10

3 — 30

4 — 15

4 — 10

4 — 00

4 — 00

5 — 00

5 — 20

6-20

50,57

51,65

53,29

53,29

53,29

53,29

56,56

56,56

56,56

59,85

59,85

59,85

63,66

63,66

63,66

63,66

3 — 15

4 — 30

4 — 50

5 — 30

5 — 30

4 — 40

6 — 15

5 — 30

5 — 20

5 — 20

6 — 40

6 †

8 — 30

2 — 00

3 — 00

3 — 30

3 — 20

4 — 05

3 — 30

4 — 15

4 — 00

4 — 00

3 — 50

5 — 00

5 — 00

6 — 10

>8

>8

0

12

25.

32

24

28

26

16

17

12

2

3 — 15

4 — 00

4 — 50

5 — 20

5 — 15

4 — 30

6 — 00

5 — 20

5 — 0.0

5 — 20

6 †

6 †

8 — 10

0,2

1,6

3,0

3,6

4,8

4,2

3,3

3,2

4,0

3,6

2,0

2,2

1,6

0,6

0,8

0,9

10 б

4

8

6