Комплексная расширяющаяся добавка для тампонажных растворов

 

Изобретение относится к составу комплексной расширяющейся добавки для тампонажных растворов и может найти применение при креплении нефтяных и газовых скважин. Комплексная расширяющаяся добавка содержит в мас.%: сульфоалюминат кальция - 90-99, гидрооксихлорид алюминия - 1-10. Технический результат – повышение изолирующих и адгезионных свойств тампонажного раствора в диапазоне температур 10-40єС, регулирование сроков загустевания, повышение расширяющего эффекта, повышение адгезионных свойств тампонажного раствора и предупреждение межколонных давлений и нефтегазопроявлений. 1 табл.

Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при приготовлении тампонажных систем с высокими изолирующими и адгезионными свойствами в диапазоне температуры 10-40°С.

Известен расширяющийся тампонажный материал, содержащий добавку - продукт обжига мела с адипинатом натрия в соотношении 95:5. Количество добавки в тампонажном материале составляет 2-10% [1]. Недостатком добавки является то, что при низких температурах эффект расширения низок. Кроме того, добавка содержит дефицитное составляющее - адипинат натрия, не выпускаемое в широком промышленном масштабе.

Известна комплексная расширяющаяся добавка для тампонажных растворов, содержащая сульфоалюминат кальция, белый цемент и гипс при следующих соотношениях компонентов, мас.%: сульфоалюминат кальция 75-77, белый цемент 15-20, гипс - остальное [2]. Однако гипс является неводостойким материалом, белый цемент дефицитен. Сроки загустевания тампонажного раствора с добавкой очень коротки, что не позволяет закачать его в глубокие скважины.

Задачей изобретения является разработка комплексной расширяющейся добавки, повышающей изоляционные и адгезионные свойства тампонажного раствора на базе обычных портландцементов, позволяющей закачать раствор в продуктивную зону скважины за счет регулируемых сроков загустевания, повышения расширяющегося эффекта, обеспечивающего надежный контакт тампонажного цемента с горной породой и обсадной колонной и предупреждения межколонных давлений и нефтегазопроявлений.

Поставленная задача решается тем, что комплексная расширяющаяся добавка для тампонажных растворов, содержащая сульфоалюминат кальция, дополнительно содержит гидрооксихлорид алюминия при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

сульфоалюминат кальция 90-99

гидрооксихлорид алюминия 1-10

При внесении заявляемой комплексной добавки в тампонажный раствор, взаимодействие ее составляющих между собой и с вяжущим вызывает синергетический эффект с образованием соединений, способных усилить свойства расширения, адгезию, снизить водоотстой и, главное, позволяет регулировать сроки загустения раствора в пределах, необходимых для закачки в скважину с температурой 10-40°С.

Заявляемая добавка позволяет изменить поровое пространство системы, обеспечивается контакт между цементным камнем и обсадной колонной на величину, обусловленную требованиями технологических процессов при цементировании. Добавка легко дозируется, является экологически чистой, т.к. представлена минеральными солями.

Комплексная добавка готовится следующим образом. Сульфоалюминат кальция (САК), представляющий собой слегка увлажненный порошок, помещают в химический реактор и с помощью дозатора вводят реагент "Крепь". Процесс перемешивания осуществляют в течение 10-15 мин. За счет сил электростатического притяжения и влажной поверхности получается равномерное распределение минеральных солей алюминия на сульфоалюминате кальция. Продукт слегка подсушивают теплым воздухом в сушильной камере циркуляционного или иного типа, но не выше 50°С и затаривают в мешки.

Необходимое количество комплексной добавки в зависимости от гидрогеологических условий скважин вводят в жидкость затворения тампонажной системы. Готовят тампонажный раствор и используют согласно существующим ОСТам и ГОСТам.

Пример 1 (таблица, опыт 1)

Берут 940 г бездобавочного портландцемента марки G, 450 мл воды и растворяют в ней 60 г комплексной добавки (соотношение, мас.%: САК - 99 и гидрооксихлорид алюминия (ГОХЛ)). Проверяем растекаемость, плотность раствора и водоотстой (Д=21,5 см, ρ, г/см³ - 1,88, водоотстой 0). Сроки загустевания 146 мин, расширение 1,09%, адгезия 3,2 МПа.

Пример 2

Тампонажный раствор готовят аналогично примеру 1, но растворяют 82,5 г добавки при соотношении компонентов в ней, мас.%: САК 90, ГОХЛ 10; результаты измерения показателей раствора и калия представлены в таблице, опыт 3.

Из таблицы видно, что внесение в тампонажный раствор заявляемой комплексной расширяющейся добавки обеспечивает ему высокие технологические свойства, позволяет быстро набрать прочность, расширение камня и изолировать водоносные пласты при температурах 10-40°С.

Источники информации

1. Патент РФ №2153061, Е 21 В 33/138, 2000.

2. Расширяющийся тампонажный цемент. Каталог научно-технических разработок. М., ВНИИГаз, 1998, с.93.

Формула изобретения

Комплексная расширяющаяся добавка для тампонажных растворов, содержащая сульфоалюминат кальция, отличающаяся тем, что дополнительно содержит гидрооксихлорид алюминия при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Сульфоалюминат кальция 90-99

Гидрооксихлорид алюминия 1-10