Тампонажный состав для цементирования обсадных колонн
Владельцы патента RU 2357998:
Институт химии нефти Сибирского отделения Российской Академии наук (RU)
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к цементированию обсадных колонн. Технический результат - понижение флюидопроницаемости тампонажного состава и повышение его прочности. Тампонажный состав для цементирования обсадных колонн содержит, мас.%: жидкость затворения - разбавленный в 7-20 раз раствор структурообразующей композиции, содержащей, мас.%: хлористый алюминий 2-8, карбамид 8-30, вода - остальное, при соотношении указанной жидкости затворения к портландцементу, равном 0,5. 1 табл.
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к цементированию обсадных колонн в условиях, при которых требуется предельно низкое значение флюидопроницаемости тампонирующего материала за эксплуатационной колонной.
Известны тампонажные составы для цементирования обсадных колонн с введением в тампонирующий материал различных добавок: растворов хлоридов кальция и натрия (Пат. РФ №2272125), полых стеклянных или алюмосиликатных микросфер (Пат. РФ №2267004, пат. РФ №2250984), от 2,0 до 5,0% сернокислого алюминия (Пат. РФ №2155263).
К недостаткам этих составов относятся седиментационная неустойчивость, пониженная прочность, усадка цементного камня.
Наиболее близким к предлагаемому является тампонажный раствор, включающий от 1,75 до 2,26 мас.% основного хлорида алюминия (Пат. РФ №2068490, МПК7 Е21В 33/138). Однако данный материал, взятый нами в качестве прототипа, имеет недостаточную механическую прочность, незначительную степень расширения, сравнительно высокую проницаемость.
Задачей настоящего изобретения является создание эффективного состава для тампонирования заколонного пространства, обеспечивающего получение из стандартного тампонажного раствора низкопроницаемого цементного камня с высокой механической прочностью, а также упрощение способа приготовления состава.
Технический результат достигается за счет использования в тампонажном составе в качестве жидкости затворения цемента раствора структурообразующей композиции (РСК), разбавленной водой в 7-20 раз, обеспечивающей повышение ранней прочности цементного камня в широком диапазоне температур. Предварительно заготовленная структурообразующая композиция включает 2-8 мас.% хлористого алюминия, 8-30 мас.% карбамида и воду - остальное. Кратность разбавления зависит от требований, предъявляемых к тампонажному раствору и цементному камню из него (см. таблицу). Для приготовления 1000 г структурообразующей композиции, содержащей 4 мас.% алюминия хлористого, 15 мас.% карбамида и 81 мас.% пресной воды, имеющей состав, предназначенный для 90°С, необходимо в 810 г пресной воды добавить 40 г алюминия хлористого и 150 г карбамида, затем перемешать до образования однородного раствора. Под действием температуры и вследствие гидролиза карбамида повышается рН среды, в результате соли алюминия образуют структуру в тампонажном растворе.
Анализ свойств, приготовленных тампонажных растворов и полученных из них балочек цементного камня осуществлялся на стандартном оборудовании по стандартной методике. Сроки начала загустевания и схватывания тампонажных растворов определялись на консистометре «Чендлер». Все цементы затворялись при соотношении РСК/цемент, равном 0,5. Приведем примеры лабораторного выполнения.
1. Готовят структурообразующую композицию (СК), содержащую, мас.%: хлористый алюминий - 4,0, карбамид - 15, вода - 81. Производят 20-кратное разбавление структурообразующей композиции. Полученным раствором затворяют портландцемент ПЦТ-Д20-50 ГОСТ 1581-96 («Сухоложскцемент») при соотношении РСК/портландцемент, равном 0,5. Свойства полученного тампонажного раствора и камня из него приведены в таблице.
2. Готовят структурообразующую композицию (СК), содержащую, мас.%: хлористый алюминий - 2,0, карбамид - 20, вода - 78. Производят 10-кратное разбавление структурообразующей композиции. Полученным раствором затворяют портландцемент ПЦТ-Д20-50 ГОСТ 1581-96 («Сухоложскцемент») при соотношении РСК/портландцемент, равном 0,5. Свойства полученного тампонажного раствора и камня из него приведены в таблице.
3. Готовят структурообразующую композицию (СК), содержащую, мас.%: хлористый алюминий - 8,0, карбамид - 10, вода - 82. Производят 7-кратное разбавление структурообразующей композиции. Полученным раствором затворяют портландцемент ПЦТ-Д20-50 ГОСТ 1581-96 («Сухоложскцемент») при соотношении РСК/портландцемент, равном 0,5. Свойства полученного тампонажного раствора и камня из него приведены в таблице.
4. Готовят структурообразующую композицию (СК), содержащую, мас.%: хлористый алюминий - 4,0, карбамид - 15, вода - 81. Производят 20-кратное разбавление структурообразующей композиции. Полученным раствором затворяют портландцемент ПЦТ-Д20-100 ГОСТ 1581-96 («Сухоложскцемент») при соотношении РСК/портландцемент, равном 0,5. Свойства полученного тампонажного раствора и камня из него приведены в таблице.
5. Готовят структурообразующую композицию (СК), содержащую, мас.%: хлористый алюминий - 2,0, карбамид - 20, вода - 78. Производят 10-кратное разбавление структурообразующей композиции. Полученным раствором затворяют портландцемент ПЦТ-Д20-100 ГОСТ 1581-96 («Сухоложскцемент») при соотношении РСК/портландцемент, равном 0,5. Свойства полученного тампонажного раствора и камня из него приведены в таблице.
6. Готовят структурообразующую композицию (СК), содержащую, мас.%: хлористый алюминий - 8,0, карбамид - 10, вода - 82. Производят 7-кратное разбавление структурообразующей композиции. Полученным раствором затворяют портландцемент ПЦТ-Д20-100 ГОСТ 1581-96 («Сухоложскцемент») при соотношении РСК/портландцемент, равном 0,5. Свойства полученного тампонажного раствора и камня из него приведены в таблице.
Таким образом, предлагаемое изобретение значительно отличается от существующих тампонажных смесей и составов очень низкой проницаемостью и достаточно высокой механической прочностью образующегося после твердения камня, а также упрощается способ приготовления тампонажного раствора.
Тампонажный состав для цементирования обсадных колонн, включающий жидкость затворения и портландцемент, отличающийся тем, что в качестве жидкости затворения он содержит разбавленную в 7-20 раз водой структурообразующую композицию, содержащую, в мас.%: хлористый алюминий - 2-8, карбамид - 8-30, вода - остальное, при соотношении указанной жидкости затворения к портландцементу, равном 0,5.
