Облегченный тампонажный материал

Авторы патента:

E21B33/14 - для цементирования обсадных труб в скважине

C09K8/467 - Материалы для различного использования, не отнесенные к другим подклассам

Владельцы патента RU 2555165:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым для цементирования обсадных колонн нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, осложненных наличием пластов с низким давлением гидроразрыва. Облегченный тампонажный материал содержит цемент ПЦТ-I-100, облегчающую добавку - вспученный вермикулит, техническую соль, химический реагент Крепь, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент ПЦТ-I-100 - 84,75; вермикулит - 9,42; Крепь - 1,13; NaCl - 4,7. Технический результат - предотвращение гидроразрыва в процессе цементирования скважин за счет улучшения параметров тампонажного цемента, повышение прочности цементного камня при низких и умеренных температурах на ранней стадии твердения при одновременном снижении плотности тампонажного раствора. При затворении тампонажного раствора - вспученный вермикулит, техническая соль. 1 табл.

Известен облегченный тампонажный материал, включающий портландцемент, вспученный вермикулитовый песок, алюмосиликатные микросферы, гранулированный хлорид натрия. (Патент RU 2243358 CI Е21В 33/138 2003 г). Техническим результатом данного изобретения является разработка облегченного тампонажного раствора с высокой стабильностью и низкой фильтрацией.

Облегченный тампонажный материал включающий портландцемент, вспученный вермикулит, алюмосиликатные микросферы, дополнительно содержит гранулированный хлорид кальция в качестве стабилизирующей добавки при следующем содержании компонентов, мас. %:

Портландцемент	85 - 89,5
Вспученный вермикулит	2-5
Алюмосиликатные микросферы	2-5
Гранулированный хлорид кальция	остальное

Гранулированный хлорид кальция выпускается по ТУ 609-4711-81 и представляет собой гранулы белого цвета с содержанием активного вещества не менее 90%.

Известный тампонажный материал хоть и имеет хорошую стабильность и низкую фильтрацию, но ее недостатком является низкая прочность цементного камня на изгиб.

Наиболее близким по составу и назначению является облегченный тампонажный материал, включающий портландцемент, алюмосиликатные микросферы и дополнительно содержит вспученный вермикулит, патент RU №2187621, МПК Е21В 33/138. Разработка облегченного тампонажного материала с пониженным водоотделением формирует цементный камень, характеризующийся повышенной прочностью сцепления с обсадной колонной. Облегченный тампонажный материал включает портландцемент, вспученный вермикулит и неорганические алюмосиликатные микросферы при следующем содержании компонентов, мас. %:

Портландцемент	90-98
Вспученный вермикулит	1-5
Алюмосиликатные микросферы	остальное

Алюмосиликатные микросферы - это продукт сепарации зол ТЭЦ, представляет собой легкий сыпучий порошок серого цвета, состоящий из отдельных полых частиц сферической формы. Прочность оболочек на разрушение при гидростатическом сжатии достигает до 30 МПа.

Известный тампонажный материал хоть и имеет низкую фильтрацию, однако его недостатком является низкая прочность цементного камня при удельном весе выше предлагаемого.

Задача изобретения - повышение качества цементирования скважин за счет повышения прочности цементного камня.

Облегченный тампонажный материал включает портландцемент, вспученный вермикулит, просеянный через струнные сита до мелкой фракции, с размером зерен до 0,6 мм, (ГОСТ 12865-67), реагент Крепь и техническую соль при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Портландцемент	84,0 - 85,2
Вспученный вермикулит	9,3 - 9,8
Крепь	1,11-1,14
Техническая соль	4,5 - 4,8

Вспученный вермикулит - это продукт термической обработки природных гидрослюд и последующего их измельчения и фракционирования. Выпускается по ГОСТ 12865-67. Представляет собой крупные пластинчатые кристаллы золотисто-желтого или бурого цвета. При нагревании из пластинок образуются червеобразные столбики или нити золотистого или серебристого цвета с поперечным делением на тончайшие чешуйки (вспученный вермикулит). Обожженные массы вспученного вермикулита свободно плавают на поверхности воды.

Химический состав вспученного вермикулита отвечает формуле (Mg⁺², Fe⁺², Fe⁺³)₃ [(AlSi₄O₁₀]·(OH)₂·4H₂O. Однако вспученный вермикулит редко отвечает общей формуле и обычно содержит примеси со следующими свойствами:

- твердость по минералогической шкале 1-1,5;

- плотность вспученного вермикулита - 0,065-0,130 г/см³;

- температура плавления 1350°C;

- не поддается истиранию и по смазочным свойствам подобен графиту;

- при нагревании до температуры 900-1000°C вспучивается и увеличивается в объеме в 15-25 раз.

Вспученный вермикулит биологически стоек - не подвержен разложению и гниению под действием микроорганизмов, а также химически инертен - нейтрален к действию щелочей и кислот.

Крепь - это комплексный реагент - структурообразователь, представляет собой мелкодисперсный порошок или порошок с гранулами от желтого до кремовато-коричневого оттенка. Хорошо растворим в воде. Выпускается по ТУ 2231-233-00147001-2001. Предназначен для получения высококачественных тампонажных растворов: нормальной плотности, облегченных и сверхлегких (для температур от 20 до 75°C).

Комплексный реагент в качестве структурообразователя содержит неорганические соли - соединение алюминия из группы: гидрооксихлорид, тетрагидрооксихлорид, пентагидрооксихлорид, аморфная окись алюминия.

В качестве понизителя водоотдачи - поливиниловый спирт. В качестве пеногасителя - гликольэтилсиликаты (http://www.freepatent.ru/patents/2259468; http://www.korund-ufa.ru/himreagent/himbur/40/good182.php; RU 2259468 C1).

Техническая соль - химическая формула NaCl с содержанием CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄ и иных примесей.

Приготовление образцов тампонажной смеси, определение свойств производилось в соответствии с ГОСТ 1581-96 и 26798.1-96.

Облегченный тампонажный материал поступает на буровую в виде готовой тампонажной смеси, где затаривается в смесительные машины обычным, как и другие тампонажные материалы, способом.

Основные показатели тампонажного раствора - плотность, растекаемость, водоотдача, время загустевания, прочность на изгиб - определяются в соответствии с ГОСТ 26798.1-96:

Плотность - на пикнометре П-1;

Растекаемость - на приборе КР-1;

Водоотдача - на мерном цилиндре;

Время загустевания -на консистометре «Ofite», модель 130;

Прочность на изгиб - на установке испытания на изгиб (сжатие), Matest El60.

Для проведения исследований готовят тампонажные растворы с компонентными составами:

Пример 1: Для приготовления тампонажной смеси на 1000 г берут ПЦТ-1-100-84%, вспученный вермикулит марки 300 - 8,5%, химического реагента «Крепь» - 1%, технической соли - 5%, водотвердое отношение - 0,8. В тампонажную смесь добавляют

воду. Полученный раствор перемешивают. Исследования проводят согласно ГОСТ 1581-96.

Пример 2: Для приготовления тампонажной смеси на 1000 г берут ПЦТ-1-100 - 84%, вспученный вермикулит марки 300 - 9%, химического реагента «Крепь» - 1,5%, техническая соль 5%, водотвердое отношение 0,8. Раствор готовят и исследуют по примеру 1. Данные приведены в таблице.

Пример 3: Для приготовления тампонажной смеси на 1000 г берут ПЦТ-1-100 - 85%, вспученный вермикулит марки 300 - 9,6%, химического реагента «Крепь» - 1,2%, техническая соль 5%, водотвердое отношение 0,8. Раствор готовят и исследуют по примеру 1. Данные приведены в таблице.

Пример 4: Для приготовления тампонажной смеси на 1000 г берут ПЦТ-1-100 - 84,75%, вспученный вермикулит марки 150 - 9,42%, химического реагента «Крепь» -1,13%, техническая соль 4,7%, водотвердое отношение 0,8. Раствор готовят и исследуют по примеру 1. Данные приведены в таблице.

Данные, которые приведены в Таблице 1, свидетельствуют о том, что предлагаемый тампонажный материал имеет лучшие прочностные свойства, чем известные. В отличие от известных, предлагаемый облегченный тампонажный материал имеет в своем составе эластичный и упругий наполнитель - вспученный вермикулит, который не разрушается под действием давления и температуры.

При затворении тампонажного раствора - вспученный вермикулит, техническая соль, «Крепь» и снижении плотности цементного раствора до 1,52-1,53 г/см³достигается высокая прочность цементного камня на изгиб 3,2-3,4 МПа.

ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ

Облегченный тампонажный материал, содержащий портландцемент, вспученный вермикулит, отличающийся тем, что дополнительно содержит реагент «Крепь» и техническую соль при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Портландцемент ПЦТ-1-100	84,0 - 84,75
Вспученный вермикулит	9,3 - 9,42
Крепь	1,11- 1,13
Техническая соль	4,5-4,7

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважины с горизонтальным окончанием. Обеспечивает ликвидацию аварийности при спуске хвостовика в условиях осыпания пород в скважине.

Способ строительства горизонтальной скважины // 2551592

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважины. В способе строительства горизонтальной скважины ведут бурение наклонно-направленного ствола через горные породы, спуск верхней обсадной колонны, цементирование заколонного пространства за верхней обсадной колонной, бурение горизонтального ствола из верхней обсадной колонны в нижний нефтяной пласт, спуск нижней обсадной колонны с частичным размещением последней в нижней части верхней обсадной колонны, цементирование заколонного пространства за нижней обсадной колонной, перфорацию горизонтального ствола, спуск в верхнюю обсадную колонну колонны насосно-компрессорных труб с пакером с установкой пакера и башмака колонны насосно-компрессорных труб в верхней обсадной колонне над нижней обсадной колонной и проведение гидроразрыва в горизонтальном стволе.

Способ ступенчатого цементирования скважины // 2547863

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при ступенчатом цементировании скважины. При ступенчатом цементировании скважины проводят цементирование первой ступени, ввод в колонну нижней пробки для открытия циркуляционных отверстий цементировочной муфты ступенчатого цементирования, периодическую промывку ствола скважины через циркуляционные отверстия в период ожидания затвердения цемента первой ступени, цементирование второй ступени с вводом в колонну верхней пробки для закрытия циркуляционных отверстий цементировочной муфты ступенчатого цементирования.

Устройство для изоляции пластов в скважине // 2544211

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для изоляции пластов в скважине при ее креплении. Устройство включает полый корпус с верхним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, нижним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, наружным продольным пазом, по меньшей мере одним.

Способ приготовления тампонажного раствора и устройство для его осуществления // 2536075

Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин, а именно к способам приготовления тампонажного раствора в промысловых условиях с использованием активаторов цементного раствора гидроструйно-механического действия типа «струя в струю».

Способ заканчивания газовых скважин // 2534548

Способ может быть использован в области сооружения газовых скважин на месторождениях и подземных хранилищах природного газа, попутного нефтяного газа, гелия, углекислого и других газов.

Способ строительства горизонтальной скважины // 2532494

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве горизонтальной скважины. Обеспечивает увеличение производительной части скважины, зоны ее питания и увеличение дебита скважины.

Способ заканчивания скважины // 2527978

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве нефтяных скважин с горизонтальным окончанием, предназначенных для эффективной разработки сложнопостроенных и слабопроницаемых нефтенасыщенных пластов.

Разъединитель (варианты) // 2527093

Изобретение относится к устройствам для цементирования скважин и бурения на обсадных трубах. Техническим результатом является обеспечение возможности передачи крутящего момента на долото вправо.

Узел циркуляции для хвостовика обсадной колонны // 2524103

Изобретение относится к устройствам для цементирования потайных обсадных колонн - хвостовиков обсадных колонн. Узел циркуляции для хвостовика обсадной колонны включает корпус, помещенный в нижней части транспортировочной колонны выше узла ее соединения с хвостовиком.

Реагент для обработки буровых растворов // 2555023

Изобретение относится к области составов для нефтяной и газовой промышленности и может быть применено в производстве реагентов для обработки буровых растворов, используемых при бурении нефтяных и газовых скважин.

Способ и композиция для третичного метода добычи углеводородов // 2555017

Изобретение в основном относится к способам добычи углеводородов из углеводородсодержащих пластов. Описан способ обработки пласта, содержащего сырую нефть, включающий стадии, в которых: (a) подают композицию для извлечения углеводородов по меньшей мере в часть пласта, причем композиция включает по меньшей мере два внутренних олефинсульфоната, выбранных из группы, состоящей из внутренних С15-18-олефинсульфонатов, внутренних С19-23-олефинсульфонатов, внутренних С20-24-олефинсульфонатов и внутренних С24-28-олефинсульфонатов, и по меньшей мере одно снижающее вязкость соединение, которое представляет собой изобутиловый спирт, этоксилированный С2-С12-спирт, 2-бутоксиэтанол, бутиловый простой эфир диэтиленгликоля или их смесь, и (b) обеспечивают композиции возможность взаимодействовать с углеводородами в пласте.

Способ кислотной обработки призабойной зоны карбонатного коллектора // 2554983

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - выравнивание профиля притока добывающих скважин в неоднородных по проницаемости карбонатных пластах, создание новых флюидопроводящих каналов по всей перфорированной толщине пласта, восстановление коллекторских свойств призабойной зоны за счет ее очистки от кольматирующих твердых частиц.

Способ изоляции зон водопритока в скважину // 2554975

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам, применяемым для изоляции водопритоков в скважину. Способ изоляции зон водопритока в скважину включает последовательную закачку коагулянта - 25% раствора хлористого кальция, буферного слоя пресной воды и гивпана.

Смазочная добавка к буровым промывочным жидкостям // 2554972

Изобретение относится к смазочным добавкам к буровым промывочным жидкостям на водной основе. Технический результат снижение трения промывочной жидкости в парах «металл-металл», «металл-фильтрационная корка», снижение скорости изнашивания бурильных и обсадных труб при бурении скважин с дальними и сверхдальними отходами.

Способ изоляции притока пластовых вод и крепления призабойной зоны пласта // 2554957

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам изоляции притока пластовых вод и крепления призабойной зоны пласта, а также к способам для регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин, к способам для обработки пласта, к способам для регулирования разработки нефтяных месторождений, и может использоваться для ликвидации негерметичности эксплуатационных колонн и создания заколонного фильтра, для ликвидации заколонных газопроявлений, межколонных давлений и межпластовых перетоков в заколонном пространстве скважины.

Кислотная композиция для обработки призабойной зоны карбонатного коллектора // 2554651

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности для обработки призабойной зоны карбонатных коллекторов, а также может быть применимо в буровых растворах, в растворах для заканчивания скважин, в жидкостях для ремонта скважин.

Гелеобразующий состав, сухая смесь и способы его приготовления // 2553816

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах и ограничения водопритока в добывающих скважинах, а также может быть использована для ликвидации зон поглощений при ремонте добывающих и нагнетательных скважин.

Ингибиторы набухания глин для буровой промышленности // 2553812

Группа изобретений относится к ингибированию гидратации глин при операциях бурения и строительстве скважин. Технический результат - эффективное ингибирование гидратации глин, стабильность ингибитора при температуре окружающей среды, расширение сырьевой базы за счет отходов.

Ловушка радикалов в операциях интенсификации притока нефти и газа // 2553809

Изобретение относится к жидкостям для гидроразрыва подземных пластов при добыче нефти и газа. Способ применения жидкости для гидроразрыва при формировании разрывов подземных пластов, включающий замедление расщепления полимера в жидкости для гидроразрыва при температуре от 125 до 400°F, когда жидкость для гидроразрыва содержит разжижитель, путем комбинирования по меньшей мере одного акцептора радикалов с жидкостью для гидроразрыва.

Способ приготовления бетонной смеси // 2552263

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологии приготовления бетонных смесей и изделий из них, и может быть использовано в технологии производства изделий и конструкций в сборном домостроении и в монолитном строительстве.