Тампонажный материал для высокотемпературных скважин

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения пластов нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин в сложных горногеологических условиях. Технический результат: увеличение периода прокачиваемости тампонажного раствора при забойных температурах свыше 120^oС и получение газонепроницаемого цементного камня с повышенной прочностью сцепления с колонной при температурах ниже 105^oС. Тампонажный материал для высокотемпературных скважин, включающий вяжущее, содержит, кроме того, измельченную серу при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее 80-95, измельченная сера остальное. В тампонажном материале в качестве вяжущего могут быть использованы портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, шлакопесчаноцементная смесь, шлакопесчаная смесь. 5 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения пластов нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин в сложных горногеологических условиях.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является тампонажный материал для высокотемпературных скважин, включающий в качестве вяжущего портландцемент для повышенных или высоких температур /1/. Существенными недостатками указанного тампонажного материала являются сокращенный период прокачиваемости раствора в условиях забойных температур (при t>120^oC), повышенная газопроницаемость и низкая прочность сцепления цементного камня с колонной (при t<105C). В совокупности указанные недостатки приводят к возникновению заколонных и межколонных газонефтеперетоков и, как следствие, к ухудшению качества крепления скважины и надежности сооружения в целом.

При создании изобретения решалась задача увеличения периода прокачиваемости раствора при забойных температурах свыше 120^oС и получения газонепроницаемого цементного камня с повышенной прочностью сцепления с колонной при температурах ниже 105^oС.

Решение поставленной задачи достигается тем, что тампонажный материал для высокотемпературных скважин, включающий вяжущее, содержит измельченную серу при следующем соотношении компонентов, мас.%: Вяжущее - 80-95 Измельченная сера - Остальное При этом в качестве вяжущего можно использовать портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, шлакопесчаноцементную или шлакопесчаную смеси.

Серу получают на установках "Клауса" из сероводорода путем реакции его окисления кислородом на катализаторе или реакцией сероводорода с сернистым ангидридом (при соотношении 2:1) в жидкой среде минеральных кислот /2/. Измельченная сера - продукт размола комовой серы в роликовых или струйных мельницах в соответствии с ГОСТ 127-76 характеризуется основным фракционным составом от 0,071 до 0,14 мм. Пылевидная или коллоидная фракция характеризуется частицами до 20 мкм и менее. Физико-химические свойства серы: температура плавления в зависимости от модификации - от 112 до 119^oС; плотность твердой фазы - от 1,92 до 2,07 г/см³, жидкой - от 1,7784 до 1,7988 г/см³; поверхностное натяжение при 120 и 150^oС соответственно 0,060 и 0, 057 Н/м; динамическая вязкость при 120, 140 и 158^oС соответственно 0,017; 0,08 и 0,006 Па•с.

Приготовление тампонажного материала может быть осуществлено как в заводских условиях - совместным помолом компонентов в шаровых мельницах в токе инертного газа, так и в условиях буровой - смешением вяжущего и измельченной серы в смесительных машинах СМН-20 в заданном соотношении. Для этого, например, через весовые дозаторы и тарельчатый питатель шаровой мельницы в первом случае или приемный бункер шнекового транспортера СМН-20 во втором случае подается соответственно 80 кг компонентов вяжущего и 20 кг комовой или измельченной серы. Для получения однородной сухой смеси в условиях буровой производится двухразовая перетарка из одной смесительной машины в другую.

Были приготовлены три состава известного тампонажного материала, включающего вяжущее (портландцемент ПЦТ II-CC-100 по ГОСТ 1581-96, шлакопесчаноцементная смесь ШПЦС-120 и шлакопесчаная смесь с соотношением шлака и песка 3:1), а также 15 составов тампонажного материала согласно изобретению по три на каждый из пяти видов вяжущего (портландцемент ПЦТ II-СС-100 по ГОСТ 1581-96, шлакопортландцемент М 400 по ГОСТ 10178-76, глиноземистый цемент по ГОСТ 9552-76, шлакопесчаноцементная смесь ШПЦС-120 и шлакопесчаная смесь с соотношением шлака и песка 3:1) со средним и граничным содержанием серы. Приготовление тампонажного раствора и определение периода прокачиваемости осуществлялось в соответствии с ГОСТ 26798.1-96.

Определение газопроницаемости цементного камня и оценка его прочности сцепления с колонной (по прочности контакта с ограничивающими поверхностями) производились в соответствии с методикой, предложенной в работе /1/. Испытание раствора и твердение образцов осуществлялись по режиму: 1 ч - нагрев до температуры 125^oС, 1 ч - выдержка при 125^oС, 1 ч - охлаждение до 75^oС и выдержка до 24 ч при 75^oС. Полученные результаты сведены в таблицу.

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что предлагаемый тампонажный материал с оптимальным соотношением компонентов по сравнению с известным характеризуется увеличенным периодом прокачиваемости (в среднем в 1,3 - 2,0 раза), отсутствием газопроницаемости цементного камня и повышенной прочностью его сцепления с колонной (в среднем в 5 раз). Улучшение свойств обусловлено физико-химическими свойствами серы, а именно ее плавлением при t>120^oC и отверждением при t<105C с плотным заполнением и отверждением цементной матрицы.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: Недра, 1987. -С.130-144.

2. Афанасьев А.И., Ситрюков В.М., Кисленко Н.Н. и др. Технология переработки серы. М.: Недра, 1993. - С.79-95.

Формула изобретения

1. Тампонажный материал для высокотемпературных скважин, включающий вяжущее, отличающийся тем, что он дополнительно содержит измельченную серу при следующем соотношении компонентов, мас.% Вяжущее - 80-95 Измельченная сера - Остальное 2. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего используют портландцемент.

3. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего используют шлакопортландцемент.

4. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего используют глиноземистый цемент.

5. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего используют шлакопесчаноцементную смесь.

6. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего используют шлакопесчаную смесь.

РИСУНКИ

Рисунок 1