Тампонажная смесь

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин в условиях умеренных и повышенных температур. Технический результат - снижение скорости фильтрации и усадки тампонажного раствора. Тампонажная смесь содержит, мас.%: портландцемент - 50-76, кварц молотый пылевидный марки “Б” - 20-40, порошок магнезитовый каустический ПМК-87 - остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин в условиях умеренных и повышенных температур.

Известна тампонажная смесь, включающая портландцемент и кварцевый песок [1]. К недостаткам этой смеси, наряду с замедленным химическим взаимодействием кварцевого песка с продуктами гидратации портландцемента, относится повышенная плотность тампонажного раствора, обусловленная ее низким водосодержанием.

Наиболее близкой по технической сущности и назначению к предполагаемому изобретению является тампонажная смесь ПЦТП 50-150, включающая портландцемент и молотый кварцевый песок и выпускаемая по ТУ 39-0147-001-170-97 и ГОСТ 1581-91 [2]. Указанная смесь хотя и характеризуется повышенной реакционной способностью молотого кварцевого песка с продуктами гидратации портландцемента, однако ей присущи такие недостатки, как повышенная скорость фильтрации и усадка тампонажного раствора. Повышенная скорость фильтрации раствора способствует формированию проницаемого цементного камня, а усадка - возникновению нефте- и газопроявлений в период ОЗЦ. В совокупности эти недостатки приводят к ухудшению качества крепления скважин в условиях умеренных и повышенных температур.

При создании изобретения решалась задача повышения качества крепления скважин за счет снижения скорости фильтрации и усадки тампонажного раствора.

Техническим результатом изобретения является разработка термостойкого, безусадочного тампонажного раствора с пониженной скоростью фильтрации.

Поставленная задача достигается тем, что тампонажная смесь, включающая портландцемент тампонажный и кремнеземсодержащую добавку, в качестве кремнеземсодержащей добавки содержит кварц молотый пылевидный марки “Б”, а также дополнительно содержит порошок магнезитовый каустический ПМК-87 при следующем содержании компонентов, мас.%:

портландцемент тампонажный - 50-76,

кварц молотый пылевидный марки “Б” - 20-40,

порошок магнезитовый каустический ПМК-87 - остальное.

Кварц молотый пылевидный марки “Б” выпускается по ГОСТ 9077-82 и представляет собой порошок серого цвета плотностью 2600 кг/м³ и удельной поверхностью 4708 см²/г. Гранулометрический состав, %: остаток на сите №016-0,80; остаток на сите №010-2,30; остаток на сите №0063-9,50; проход через сито №005-83,30. Минералогический компонентный состав, мас.%: оксид кремния (SiO₂) 98,30; металлическое железо (Fe мет) 0,40; оксид алюминия (Аl₂O₃) 0,80; окись кальция (СаО) 0,15.

Порошок магнезитовый каустический ПМК-87 получается в результате улавливания пыли, образующейся при производстве спеченного периклазового порошка и выпускается по ГОСТ 1216-87.

Применяется в качестве химического продукта различного назначения и вяжущего вещества. Порошок выпускается фракции 2-0; 009-0 мм. Минералогический компонентный состав представлен мас.%: окись магния - не менее 87; окись кальция - не более 1,8; окись кремния - не более 1,8; окись (железа + алюминия) - не более 2,2.

Высокая дисперсность кварца молотого пылевидного способствует формированию менее проницаемого фильтрационного осадка тампонажного раствора и ускорению его реакции с продуктами гидратации портландцемента, в особенности при умеренных температурах. Благодаря сочетанию в тампонажной смеси кварца молотого пылевидного и порошка магнезитового каустического достигается дополнительное повышение стабильности, снижение усадки и скорости фильтрации тампонажного раствора.

Приготовление тампонажной смеси осуществляется централизованно в цехе сухих тампонажных композиций. Для этого, например, в смесительную камеру поочередно загружаются 630 кг портландцемента, 300 кг кварца молотого пылевидного марки “Б” и 70 кг порошка магнезитового каустического ПМК-87 до получения смеси в количестве 8000 кг. Затем компоненты перемешиваются в течение 30-40 мин и приготовленная гомогенная смесь осушенным сжатым воздухом подается в цементовозы или в бункеры цементосмесительных машин. При необходимости в промысловых условиях производится дополнительная перетарка смеси из одной цементосмесительной машины в другую.

Сравнительные данные свойств предлагаемой тампонажной смеси и прототипа приведены в таблице.

В опытах использовался портландцемент тампонажный песчанистый ПЦТП 50-150 по ТУ 39-0147-001-170-97 (прототип), а также смеси портландцемента тампонажного ПЦТ 1-100 (по ГОСТ 1581-96) с кварцем молотым пылевидным марки “Б” (по ГОСТ 9077-82) и порошком магнезитовым каустическим ПМК-87 (по ГОСТ 1216-87) фракции 009-0.

Были взяты известная тампонажная смесь и три состава тампонажной смеси в соответствии с изобретением (портландцемент, кварц молотый пылевидный марки “Б” и порошок магнезитовый каустический ПМК-87) с граничным и средним значением компонентов. Приготовление образцов тампонажной смеси, определение плотности, водоотделения, усадки тампонажного раствора и прочности цементного камня производилось в соответствии с ГОСТ 26798.0-26798.2-96.

Скорость фильтрации тампонажного раствора измерялась в соответствии с методикой, предложенной в работе [3] и выражалась величиной условной фильтрации за 30 мин.

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что предлагаемая тампонажная смесь с оптимальным соотношением компонентов обладает лучшими свойствами, чем известная: тампонажный раствор характеризуется более низкой скоростью фильтрации (в среднем на 45%) и минимальной усадкой (до 1%).

Источники информации

1. B.C.Данюшевский, P.M.Алиев, И.Ф.Толстых. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, с.135-136.

2. ТУ 39-0147-001-170-97. Портландцемент тампонажный песчанистый. - НПО “Бурение”, Краснодар, 1997 г.

3. РД 39-0014001-767-2000. Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин, Москва, 2000 г.

Тампонажная смесь, включающая портландцемент и кремнеземсодержащую добавку, отличающаяся тем, что в качестве кремнеземсодержащей добавки содержит кварц молотый пылевидный марки “Б”, а также дополнительно содержит порошок магнезитовый каустический ПМК-87 при следующем содержании компонентов, мас.%:

Портландцемент тампонажный 50-76

Кварц молотый пылевидный марки “Б” 20-40

Порошок магнезитовый каустический ПМК-87 Остальное