Облегченная тампонажная смесь


 


Владельцы патента RU 2470979:

Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" (RU)

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин с аномально низким пластовым давлением - АНПД, а именно к облегченным тампонажным смесям с высокими изолирующими свойствами. Техническим результатом изобретения является повышение изолирующей способности облегченной тампонажной смеси за счет пониженной водоотдачи, сохранения плотности раствора при повышенных давлениях, повышения прочности сцепления камня с колонной и водонепроницаемости камня. Облегченная тампонажная смесь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: портландцемент тампонажный 51,50-64,54, микрокремнезем конденсированный МК-85 21,52-34,34, хлорид кальция 10,30-10,33, суперпластификатор полипласт СП-1 2,57-2,58, натросол 250 EXR 1,03-1,29. 1 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин с аномально низкими пластовыми давлениями (АНПД), а именно к облегченным тампонажным смесям с высокими изолирующими свойствами.

Известна облегченная тампонажная смесь, включающая вяжущее и кремнеземсодержащую добавку, в качестве которой содержит отход производства ферросилиция, образующийся в процессе восстановления кварца в электрической дуге (авт. св. 1507954, кл. E21B 33/138, опубл. 15.09.89, бюл. №34).

Недостатком этой облегченной смеси является высокая водоотдача, т.к. тампонажный раствор, получаемый из этой смеси, требует более высокого содержания воды и, как следствие, - низкой прочности камня, при плотности раствора 1,34-1,52 г/см3.

Наиболее близкой по составу и назначению является облегченная тампонажная смесь, содержащая портландцемент тампонажный, алюмосиликатные микросферы, микрокремнезем конденсированный МК-85 и гранулированный хлорид кальция. Облегчение смеси достигается за счет алюмосиликатных микросфер / Патент №2255205, МПК E21B 33/138, опубл. 27.06.2005 бюл. №18.

Недостатком данной облегченной смеси является повышенная водоотдача приготовленного тампонажного раствора, низкая прочность сцепления камня с колонной, изменение плотности тампонажного раствора при давлениях более 15 МПа. Последнее обусловлено образованием микротрещин на поверхности полых алюмосиликатных микросфер и внедрением части жидкости затворения в полость микросфер с растворением газообразной составляющей, изменением соотношения твердой и жидкой фазы. При этом, помимо повышения плотности, происходит увеличение реологических показателей облегченного тампонажного раствора.

Указанные недостатки не позволяют обеспечивать надежную изоляцию затрубного пространства и могут быть причиной гидроразрыва пластов и недоподъема раствора до проектной высоты.

При создании изобретения решалась задача повышения качества крепления обсадных колонн в интервале проницаемых пластов с АНПД и пластов с низкими градиентами гидроразрыва.

Техническим результатом изобретения является разработка облегченной тампонажной смеси с повышенной изолирующей способностью за счет пониженной водоотдачи раствора, сохранения плотности раствора при повышенных давлениях, повышенной прочности сцепления камня с колонной и водонепроницаемости камня.

Решение поставленной задачи достигается тем, что облегченная тампонажная смесь включает тампонажный портландцемент, микрокремнезем МК-85, хлорид кальция, суперпластификатор СП-1 и понизитель водоотдачи натросол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент тампонажный 51,50-64,54
Микрокремнезем конденсированный МК-85 21,52-34,34
Хлорид кальция 10,30-10,33
Суперпластификатор СП-1 2,57-2,58
Натросол 250 EXR 1,03-1,29

Взаимное влияние компонентов друг на друга, их синергетическое действие в данной смеси позволяют получить облегченную (за счет микрокремнезема МК-85) смесь, из которой затворяют седиментационно устойчивый, стабильный по плотности во времени раствор (за счет натросола и хлорида кальция) и камень с повышенной прочностью сцепления и водонепроницаемостью.

Суперпластификатор СП-1 выполняет роль регулятора реологических свойств и в сочетании с хлоридом кальция и натросолом 250 EXR позволяет обеспечить низкие водоотдачу и проницаемость камня при заданных сроках твердения. Сочетание суперпластификатора СП-1, микрокремнезема МК-85 и хлорида кальция обеспечивает повышение прочности сцепления камня с колонной за счет усиления диспергирования микрокремнезема МК-85 и формирования тампонажного камня с более однородной структурой.

Для приготовления тампонажной смеси использовался портландцемент ПЦТ 1-50 по ГОСТ 1581-96 ОАО «Сухоложскцемент», микрокремнезем МК-85 по ТУ 5743-048-02495332-96 ООО «Братский завод ферросплавов», в качестве ускорителя схватывания - хлорид кальция по ГОСТ 450-77, для снижения фильтрации - натросол 250 EXR по ТУ 2231-001-32195737-2005 ОАО НТФ «Эфиры целлюлозы», в качестве пластификатора - суперпластификатор «Полипласт СП-1» по ТУ 5870-005-58042865-05 ООО «Полипласт-УралСиб» г.Первоуральск.

Определение основных свойств облегченного тампонажного раствора и камня, приготовленных из облегченной тампонажной смеси, проводили при температуре испытания (20±2)°C в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний». Плотность определяли ареометром типа АБР-1 по методике, предусмотренной инструкцией по эксплуатации ареометра, растекаемость - по форме-конусу, седиментационную устойчивость определяли по водоотделению в цилиндре вместимостью 250 мл, водоотдачу за 30 мин - на приборе ВМ-6. Предел прочности камня на изгиб и сжатие определялись на испытательной машине для определения прочности цемента на сжатие/изгиб фирмы «CONTROLS», прочность на сцепление с металлом - на гидравлическом прессе П-10. Водопроницаемость определялась на приборе для определения проницаемости цементного камня фирмы «CHANDLER ENGINEERING» модели 2030 по методике, предусмотренной инструкцией прибора.

Облегченную тампонажпую смесь готовили следующим образом. Сухую смесь портландцемента тампонажного, микрокремнезема МК-85, хлорида кальция, суперпластификатора СП-1 и натросола 250 EXR в заданных соотношениях тщательно перемешивали и затворяли отмеренным количеством жидкости затворения (при В/С=1.5) в смесителе лабораторном СЛ-1. После этого замерялись параметры раствора и свойства сформированного камня.

Смесь прототипа также приготовлена в лабораторных условиях и замерены параметры, не приведенные в патенте.

Пример. Для приготовления 1 кг облегченной тампонажной смеси (таблица, состав 1) необходимо подготовить сухую смесь из 516,4 г тампонажного портландцемента, 344,2 г микрокремнезема, 103,3 г хлорида кальция, 25,8 г СП-1 и 10,3 г натросола. Состав перемешивают три минуты (при В/С=1,5) и определяют плотность, растекаемость, водоотделение и водоотдачу. Раствор заливают в формы для определения прочности камня па изгиб, сжатие, сцепление и в формы для испытания на водопроницаемость. Образцы до времени испытания выдерживают в термостате при температуре 20±2°C.

Приготовленный состав имеет плотность 1,30 г/см3, растекаемость 300 мм, водоотделение 0,0 мл, водоотдача 26,0 см3. Прочность на изгиб - 0,75 МПа, прочность на сжатие - 2,2 МПа, прочность сцепления - 0,8 МПа, водопроницаемость 0,0006×10-3 мкм2.

Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в таблице, аналогичны вышеописанному.

Для выявления отличительных признаков и положительного эффекта изменяли массовые соотношения ингредиентов.

Как видно из таблицы, заявляемая облегченная тампонажная смесь (при В/С=1,5) с оптимальным соотношением компонентов обладает лучшими свойствами, чем прототип, а именно, характеризуется повышенной изолирующей способностью за счет пониженной водоотдачи раствора (26,0 см3), сохраняет плотность раствора при повышенных давлениях закачивания и продавливания, и водонепроницаемым, с повышенным сцеплением, камня с колонной (0,8 МПа). Раствор прототипа обладает повышенной водоотдачей (108 см3), камень, сформированный из раствора, водопроницаемый и характеризуется низкой прочностью сцепления камня с колонной (0,4 МПа).

Равные количества портландцемента тампонажного и микрокремнезема МК-85 и уменьшение количества суперпластификатора СП-1 и натросола 250 EXR в составе предлагаемой облегченной смеси приводят к снижению водоотдачи (15,4 см3), но при этом уменьшается растекаемость (170 мм) и возрастает плотность раствора (1,40 г/см3). Максимальные значения портландцемента тампонажного и суперпластификатора СП-1 в составе смеси приводят к более высокому значению водоотдачи (50 см).

Таким образом, из тампонажного портландцемента, микрокремнезема МК-85, хлорида кальция, суперпластификатора СП-1 и натросола 250 EXR могут быть приготовлены облегченные тампонажные смеси с приемлемыми технологическими характеристиками, которые могут применяться для крепления обсадных колонн в интервале проницаемых пластов с АНПД и пластов с низкими градиентами гидроразрыва.

Таблица 1
Технологические свойства облегченной тампонажной смеси с микрокремнеземом МК-85, суперпластификатором СП-1, натросолом 250 EXR и хлоридом кальция
№ п/п Состав облегченной тампонажной смеси, мас.% Плот
ность, г/см3
Растекаемость, мм Водоот
деление, мл
Водоотдача за 30 мин, см3 Прочность, МПа,
2 сут
Водопроницаемость камня, 2 сут,
10-3 мкм2
ПЦТ 1-50 МК-85 хлорид кальция СП-1 250 EXR изгиб сжатие сцепле
ние
1 51,64 34,42 10,33 2,58 1,03 1,30 300 0,0 26,0 0,75 2,20 0,8 0,0006
2 64,54 21,52 10,33 2,58 1,03 1,32 275 0,0 17,5 0,8 2,20 0,9 0,0004
3 51,50 34,34 10,30 2,57 1,29 1,30 200 0,0 20,0 0,7 2,10 0,8 0,0001
Запредельные значения
4 45,13 45,13 7,22 1,81 0,71 1,40 170 0,0 15,4 1,4 3,2 1,2 0,0008
5 60,08 25,75 10,30 2,58 1,29 1,32 276 0,0 50,0 0,7 2,1 0,8 водонепрон.
Прототип
6 78,1 4,9 2,4 Асм - 14,5 1,45 225 0,8 108 1,3 3,4 0,4 0,0540

Облегченная тампонажная смесь, включающая тампонажный портландцемент, микрокремнезем МК-85, хлорид кальция, суперпластификатор СП-1 и понизитель водоотдачи натросол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент тампонажный 51,50-64,54
Микрокремнезем конденсированный МК-85 21,52-34,34
Хлорид кальция 10,30-10,33
Суперпластификатор СП-1 2,57-2,58
Натросол 250 EXR 1,03-1,29


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к глушению газоконденсатных и нефтяных скважин с повышенным пластовым давлением перед проведением капитального ремонта при низких климатических температурах.
Изобретение относится к привитым сополимерам, применяемым в строительной химии в качестве добавок, снижающих водоотдачу. .
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к водоизоляционным составам на основе кремнийорганических соединений, и может использоваться для изоляции водопритока в добывающие скважины и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам удаления неорганических солей, отложившихся в скважинах и на поверхности нефтепромыслового оборудования.
Изобретение относится к композиции для удаления карбонатных отложений, накипи, продуктов коррозии, высолов различного типа и иных продуктов, растворяющихся при взаимодействии с азотной кислотой, на основе нитрата карбамида с повышенной растворимостью в воде.
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для приготовления составов композиций, предназначенных для обработки скважин и трубопроводов при добыче и транспорте природных и попутных газов и нефти с предотвращением гидратных и парафиновых отложений - ГПО и коррозии.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к гипсовой тампонажной смеси утяжеленной, используемой при ремонте и ликвидации скважин в условиях соленосных отложений с присутствием сероводорода.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к сероводородостойким тампонажным растворам, используемым для крепления обсадных колонн в процессе строительства скважин, установки изоляционных и ликвидационных мостов и ликвидации скважин в условиях сероводородной агрессии и аномально-высоких пластовых давлений при температуре до 120°С

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям с информативными свойствами о качестве цементирования, определении интервалов заполнения и приемистости при закачке тампонажного раствора и распределении его объемов по вертикали за колонной при цементировании обсадных колонн, эксплуатации, изоляции пластовых вод, капитальном ремонте и ликвидации скважин

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к области цементирования обсадных колонн, капитальному ремонту скважин, изоляции пластовых вод, ликвидации межпластовых перетоков, и используется в качестве индикатора для получения раствора с информативными свойствами о качестве цементирования, определения интервалов заполнения и приемистости при закачке тампонажного раствора и распределения его по вертикали за колонной

Изобретение относится к тампонажным растворам для изоляции продуктивных пластов при цементировании обсадных колонн в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах

Изобретение относится к разрушающим композициям для регулированного разрушения текучих сред разрыва боратного структурирования и способу их получения и использования, при этом композиция включает окислительный компонент и сложноэфирный компонент
Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, в частности к составам облегченных тампонажных растворов, предназначенных для крепления обсадных колонн в условиях нормальных и аномально-низких пластовых давлений, а также в интервалах с преобладанием многолетних мерзлых пород

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может применяться для ограничения водопритока в нефтяные и газовые скважины и прорыва газа в нефтяные скважины
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, конкретно к производству проппантов
Наверх