Облегченная тампонажная смесь

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям, и может быть использовано при одноступенчатом цементировании протяженных (более 2500 м) обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва при нормальных, умеренных и повышенных температурах. Тампонажная смесь при следующих соотношениях компонентов включает в себя, мас.%: портландцемент тампонажный - 47,83-48,77, золу-уноса ТЭЦ - 44,94-47,80, микрокремнезем МК-85 или МК-65 0,96-2,93, регулятор структурообразования - гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250 - 0,29-0,49, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК - 0,01-0,02, хлорид натрия - 1,95-3,83. Техническим результатом является высокоэффективное цементирование протяженных (более 2500 м) обсадных колонн в одну ступень одним составом с плотностью раствора 1600±20 кг/м3 по всему интервалу размещения при нормальных и умеренных температурах, обладающим необходимым временем загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию. 1 табл, 1 пр.

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям, и может быть использовано при одноступенчатом цементировании протяженных (более 2500 м) обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва при нормальных и умеренных температурах.

Известен тампонажный состав, предназначенный для крепления нефтяных и газовых скважин, содержащий, мас.ч., портландцемент - 80-120, золу-унос - 80-120, асбест - 2-3, минеральную соль - 1,0-1,5, воду - 120 [RU 2013525 С1, МПК5 Е21В 33/138, опубл. 30.05.1994]. В качестве минеральной соли используют смесь хлорида и сульфата натрия в соотношении 1:1. Состав характеризуется деформирующими свойствами при одновременном повышении прочности цементного камня и сцепления его с обсадной колонной.

Недостатком известного состава является повышенная плотность раствора при низкой растекаемости, что не позволяет цементировать обсадные колонны одним составом по всей длине. Для получения необходимой прочности камня требуется обязательное использование смеси хлорида и сульфата натрия.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по составу является облегченная тампонажная смесь, включающая, мас.%: портландцемент тампонажный 47-49, золу-уноса ТЭЦ - 45-47, микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 - 3-5, модифицированный силикат натрия «Монасил - 1-2 [RU №2369720 С1, МПК Е21В 33/00 (206.01), опубл. 10.10.2009].

Недостатками известной смеси являются низкая прочность тампонажного камня при нормальных и умеренных температурах, короткие сроки загустевания раствора при умеренной температуре. Указанные недостатки не позволяют обеспечить высокую герметичность затрубного пространства по всему интервалу при цементировании протяженных (более 2500 м) обсадных колонн прямым способом в одну ступень одним составом. Поэтому применяются способы цементирования протяженных обсадных колонн двумя составами смесей или с использованием муфт ступенчатого цементирования, что повышает стоимость работ и увеличивает время на крепление скважин.

При разработке изобретения решалась задача повышения качества крепления скважин при цементировании протяженных (более 2500 м) обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва (менее 0,0165 МПа/м) при нормальных и умеренных температурах, путем разработки облегченной тампонажной смеси с плотностью раствора 1600±20 кг/м3 для цементирования протяженных (более 2500 м) обсадных колонн в одну ступень одним составом.

При осуществлении изобретения поставленная задача достигается за счет обеспечения технического результата, который заключается в повышении качества крепления скважин путем улучшения физико-механических свойств тампонажного состава и формируемого камня за счет повышения его прочности по всему интервалу размещения при нормальных и умеренных температурах и обеспечения необходимого времени загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию.

Указанный технический результат достигается тем, что в облегченной тампонажной смеси, включающей портландцемент тампонажный, золу-уноса ТЭЦ, микрокремнезем МК-85 или МК-65 и добавки, особенностью является то, что в качестве добавок содержит регулятор структурообразования гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК и хлорид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент тампонажный - 47,83-48,77, зола-уноса ТЭЦ - 44,94-47,80, микрокремнезем МК-85 или МК-65 - 0,96-2,93, Натросол 250 - 0,29-0,49, НТФК - 0,01-0,02, хлорид натрия - 1,95-3,83.

Отличительными признаками заявляемой облегченной тампонажной смеси от облегченной тампонажной смеси по прототипу являются наличие регулятора структурообразования, НТФК и хлорида натрия, количественное соотношение основных компонентов, а также назначение.

Зола-уноса является облегчающей и активной минеральной добавкой в смеси, обеспечивает формирование прочного цементного камня за счет реакции с продуктами гидратации цемента при умеренных и нормальных температурах.

Наличие микрокремнезема в аморфной форме позволяет ускорить кристаллизационные процессы взаимодействия продуктов гидратации цемента и интенсифицировать дополнительную кристаллизацию новообразований при взаимодействии части продуктов гидратации с золой-уноса. Благодаря высокой дисперсности и активности эта добавка в сочетании с Натрасолом 250 обеспечивает регулирование структурообразования и формирование более упорядоченной и более прочной кристаллизационной структуры камня с повышением температуры. При снижении температуры после термического воздействия, микрокремнезем оказывает ускоряющее действие на раствор и интенсифицирует набор прочности камня при размещении в интервалах с наличием нормальных температур.

Влияние НТФК, при его сочетании с Натрасолом 250, заключается в увеличении продолжительности периода коагуляционного структурообразования при умеренной температуре для безопасного выполнения работ по цементированию протяженных обсадных колонн. По истечении указанного индукционного периода действие НТФК прекращается и происходит регулируемое структурообразование при реакции цемента, золы-уноса, микрокремнезема и Натрасола 250 с последующим быстрым переходом к выкристаллизации продуктов взаимодействия и образованием прочного камня.

При снижении температуры от умеренной до нормальной для «головной» части тампонажного раствора на основе предлагаемой смеси, замедляющее действие НТФК сохраняется еще необходимое время, а после окончания процесса цементирования нейтрализуется хлоридом натрия.

Помимо нейтрализующего действия, хлорид натрия при снижении температуры является компонентом, усиливающим степень гидратации цемента и интенсифицирующим взаимодействие продуктов гидратации цемента с золой уносом и микрокремнеземом, что обеспечивает получение камня высокой прочности при нормальных температурах.

Взаимное влияние компонентов друг на друга, их синергетическое действие позволяет получить облегченную тампонажную смесь, обеспечивающую повышение качества крепления скважин за счет повышения прочности формируемого камня по всему интервалу размещения при нормальных и умеренных температурах и обеспечения необходимого времени загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию.

Для приготовления предлагаемой облегченной тампонажной смеси использованы следующие компоненты:

портландцемент тампонажный, в частности ПЦТ I-100 по ГОСТ 1581-96, производитель ОАО «Сухоложскцемент»;

зола-уноса ТЭЦ по ГОСТ 25818-91, представляющая собой тонко дисперсионную смесь по химическому составу, в (%): SiO2 (60,7-60,8), Аl2O3 (27,9-27,93), Fe2O3+FeO (4,5-5,12), K2O (0,24-0,4), Na2O (0,23-0,85), СаO (2,2-2,4), MgO (0,74-1,0), п.п.п. (1,72-2,04). Характерными свойствами являются низкая истинная плотность 2,0-2,4 г/см3, высокая дисперсность 2000-4000 см2/г, что дает возможность сочетать большую дозировку с низким водоцементном соотношении;

микрокремнезем МК-85 или МК-65 по ТУ 1714-457-05785388-2011 - ультрадисперсный порошкообразный материал, состоящий из частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов, основным компонентом является диоксид кремния аморфной модификации;

натросол 250 - водорастворимая гидроксиэтилцеллюлоза, (ТУ 0799-001-99126491-2013);

нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФК, химическая формула C3H12NO9P3, кристаллический сыпучий порошок, хорошо растворимый в воде, щелочах, кислотах ГОСТ 6318-17 (ТУ 2439-347-05763441-2001);

хлорид натрия по ГОСТ 4233-77.

Основные технологические свойства раствора и камня определялись в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний». Плотность раствора определялась пикнометром, растекаемость - формой-конусом, водоотделение - в двух цилиндрах объемом 250 мл. Тестирование на время загустевания раствора облегченной смеси выполнялось на высокотемпературном консистометре высокого давления 7025 (фирма «Chandler Engineering»).

Хранение образцов при температурах 22°С и 75°С производилось в камере твердения 1910 (фирма «Chandler Engineering»), а определение предела прочности камня при сжатии через 48 ч твердения - на испытательной машине 4207 (фирма «Chandler Engineering»). Предварительно раствор облегченной тампонажной смеси кондиционировался в консистометре при температуре 75°С и атмосферном давлении (создание режимной температуры в течение 120 мин и перемешивании при данном режиме в течение 20 мин).

Облегченная тампонажная смесь приготавливалась следующим образом. Вначале в заданных соотношениях смешивались сухие компоненты, полученный материал тщательно перемешивался вручную для гомогенизации. Затем производилось затворение материала водой в смесителе лабораторном СЛ-1 согласно ГОСТ 26798.1-96 и определялись технологические свойства полученного раствора и сформированного камня.

Пример. Для приготовления раствора предлагаемой смеси (таблица, состав 1) необходимо 47,83 мас.% ПЦТ 1-100; 44,97 мас.% зола-унос ТЭЦ; 2,87 мас.% МК-85; 0,48 мас.% Натрасол 250; 0,02% мас.% НТФК; 3,83 мас.% хлористого натрия перемешать до получения гомогенного состава. Далее из полученной облеченной тампонажной смеси приготавливают облегченный тампонажный раствор путем затворения смеси технической водой при водосмесевом отношении 0,63. После перемешивания в течение трех минут определяют плотность, растекаемость, водоотделение, время загустевания полученного раствора. Оставшуюся часть раствора облегченной смеси кондиционируют в консистометре при температуре 75°С и затем раствор заливают в формы-кубики для определения предела прочности при сжатии и хранят при температурах 22°С и 75°С.

Приготовленный раствор имеет плотность 1,60 г/см3, растекаемость 263 мм, водоотделение 0,0 мл, время загустевания до 70 Вс составляет 198 мин, предел прочности камня при сжатии при температуре 22°С составляет 7,9 МПа, при температуре 75°С составляет 21,3 МПа.

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

Для выявления отличительных признаков и заявляемого технического результата изменяли массовые соотношения ингредиентов.

Как видно из таблицы, заявляемая облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент тампонажный, золу-уноса ТЭЦ, микрокремнезем МК-85 или МК-65 и в качестве добавок содержащая регулятор структурообразования гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК и хлорид натрия, при указанном соотношении компонентов превосходит известные из уровня техники аналоги, а именно: характеризуется повышенной прочностью камня в диапазоне нормальных и умеренных температур; необходимым временем загустевания раствора смеси с плотностью 1,60±0,02 г/см3 при умеренной температуре; низким водоотделением при высокой растекаемости раствора. Указанные преимущества позволяют получить необходимый технический результат и обеспечить высокую герметичность крепи во всем интервале размещения при нормальной и умеренной температурах, обеспечить необходимое время загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию при умеренной температуре.

В случае запредельных соотношений компонентов смеси, приготавливаемые растворы характеризуются неприемлемыми низкими значениями времени загустевания при умеренной температуре (запредельные значения 95 мин), низкой прочностью камня при нормальной и умеренной температурах (запредельные значения предела прочности камня при сжатии 2,8 МПа и 13,1 МПа соответственно), неудовлетворительной растекаемостью растворов (запредельные значения 162 мм) при приемлемых значениях предела прочности камня при сжатии, повышенным водоотделением растворов (запредельные значения 2,3 мл) при высокой растекаемости.

Таким образом, заявляемая облегченная тампонажная смесь позволяет производить цементирование протяженных (более 2500 м) обсадных колонн в одну ступень одним составом, в отличие от традиционных схем цементирования, предусматривающих использование двух видов тампонажных растворов (нормальной плотности и облегченного) или двухступенчатое цементирование с разрывом во времени, обеспечить высокую герметичность затрубного пространства по всему интервалу цементирования, что соответственно позволяет снизить стоимость работ и сократить время на крепление скважин.

Облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент тампонажный, золу-уноса ТЭЦ, микрокремнезем МК-85 или МК-65 и добавки, отличающаяся тем, что в качестве добавок содержит регулятор структурообразования гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250, нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФК и хлорид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент тампонажный 47,83-48,77
Зола-уноса ТЭЦ 44,94-47,80
Микрокремнезем МК-85 или МК-65 0,96-2,93
Натросол 250 0,29-0,49
НТФК 0,01-0,02
Хлорид натрия 1,95-3,83



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной и нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом и ремонтно-изоляционных работах в тоннелях, нефтяных и газовых скважинах.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для проведения ремонтно-изоляционных работ (РИР) в скважинах. Способ ремонтно-изоляционных работ в скважинах включает приготовление и закачивание в скважину водоизоляционной композиции, содержащей, мас.

Группа изобретений относится к цементным композициям с отсроченным сроком схватывания. Способ вытеснения флюида в стволе скважины включает введение продавочной жидкости, содержащей цементную композицию с отсроченным схватыванием, в ствол скважины, так, что продавочная жидкость вытесняет один или более ранее внесенных флюидов из ствола скважины.
Изобретение относится к операциям цементирования. Вариант осуществления настоящего изобретения включает способную к схватыванию композицию, содержащую размолотый невспученный перлит, пумицит, цементную печную пыль и воду.

Изобретение относится к флюидам, применяемым при обработке нефтегазоносной формации. Флюид для обработки подземной формации, содержащий водную двухфазную систему, включающую первую водную фазу и вторую водную фазу, где первая фаза содержит нанокристаллическую целлюлозу - NCC, включающую стержнеобразные частицы NCC, имеющие кристаллическую структуру, концентрация частиц NCC в первой фазе выше, чем их концентрация во второй фазе, и флюид способен становиться более вязким, чем либо первая фаза, либо вторая фаза, при переходе водной двухфазной системы в однофазную систему.

В настоящем документе описаны цементные композиции и способы применения цементных композиций в подземных пластах. В одном из вариантов реализации изобретения предложен способ цементирования в подземном пласте, включающий: обеспечение цементной композиции, содержащей воду, пуццолан, гашеную известь и цеолитный активатор; и обеспечение возможности схватывания цементной композиции в подземном пласте, причем цеолитный активатор расположен на поверхности пуццолана.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и применяется для ограничения водопритока в скважины на месторождениях сверхвязкой нефти. Способ ограничения водопритока в скважины на месторождениях сверхвязкой нефти включает закачку в пласт водоизоляционного гелеобразующего состава, содержащего следующие компоненты, мас.

Настоящее изобретение относится к композициям полиуретановых тампонажных растворов, применяемых для быстрой остановки утечки фильтрационной воды и борьбы с фильтрационными потерями в процессе проведения разведки колонковым бурением, ведения горных работ и добычи сланцевого газа, рытья котлована под фундамент и соединения подземных тоннелей.

Изобретение относится к ремонтно-изоляционным тампонажным составам на основе магнезиальных вяжущих веществ и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности при бурении и ремонте нефтяных, газовых и водных скважин.

Изобретение относится к способу обработки скважин, способу цементирования (варианты), текучей среде для обработки скважин. Способ обработки скважины включает изготовление текучей среды для обработки, содержащей основную текучую среду и смешанный цементирующий компонент, причем смешанный цементирующий компонент включает печную пыль из двух или более различных источников, где печная пыль выбрана из группы, которую составляют известковая печная пыль, цементная печная пыль и их сочетание, где индекс реакционной способности печной пыли различается для двух или более различных источников; и введение текучей среды для обработки в ствол скважины.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано для удаления водогазоконденсатной смеси с забоя газовых и газоконденсатных скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - увеличение производительности нагнетательных скважин, уменьшение времени осуществления способа, его упрощение и удешевление.

Изобретение относится к горной и нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом и ремонтно-изоляционных работах в тоннелях, нефтяных и газовых скважинах.

Изобретение относится к области добычи газа, а именно к химическим реагентам для удаления жидкости из скважин газовых месторождений, в продукции которых содержится конденсационная жидкость с примесью пластовой.

Способ повышения эффективности добычи углеводородов из подземной формации, которая включает в себя нефтегазоносные сланцы, содержащие кальцит с трещинами в нем, причем этот способ включает: введение флюида, содержащего положительно заряженные ионы, по меньшей мере, в некоторые трещины; обеспечение упомянутым ионам возможности преобразовывать сланцы вдоль трещин в кристаллы арагонита таким образом, что некоторые кристаллы арагонита становятся взвешенными во флюиде; удаление некоторого количества флюида со взвешенными кристаллами арагонита из этой формации.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при изоляции горных выработок от притоков воды и газа и инъекционном химическом укреплении горных пород и грунтов.

Изобретение относится к защите от коррозии оборудования для добычи нефти, а также трубопроводов и резервуаров для нее. Ингибитор коррозии для защиты оборудования для добычи сырой нефти, нефтепроводов и резервуаров для сырой нефти, содержащий: компонент а), полученный в результате выполнения следующих процессов: А) - частичной нейтрализации смеси модифицированных производных имидазолина общих приведенных структурных формул путем обработки алифатической и/или ароматической монокарбоновой кислотой, содержащей от 1 до 7 атомов углерода в молекуле, и В) - дальнейшей частичной нейтрализации полученного промежуточного продукта жирными кислотами, содержащими от 12 до 22 атомов углерода в молекуле, и/или полимерами жирных кислот, содержащими от 18 до 54 атомов углерода в молекуле, компонент b), представляющий собой этоксилированные жирные амины, содержащие от 14 до 22 атомов углерода в молекуле, и от 2 до 22, предпочтительно от 5 до 15, этокси-групп в молекуле, компонент d), представляющий собой алифатические спирты, содержащие от 1 до 6 атомов углерода на молекулу, возможно, с добавлением воды.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности. Технический результат - низкая коррозионная активность состава для кислотной обработки, замедленная скорость реагирования состава для кислотной обработки с карбонатной породой, отсутствие образования асфальтосмолопарофиновых отложений за счет низкого межфазного поверхностного натяжения на границе с нефтью, предотвращение выпадения вторичных осадков, высокая способность связывания железа.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для проведения ремонтно-изоляционных работ (РИР) в скважинах. Способ ремонтно-изоляционных работ в скважинах включает приготовление и закачивание в скважину водоизоляционной композиции, содержащей, мас.

Варианты реализации изобретения относятся к операциям цементирования и, более конкретно, некоторые варианты реализации относятся к затвердевающим композициям, которые содержат печную пыль и волластонит, а также к способам их применения в подземных пластах .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение эффективности кислотной обработки карбонатных нефтяных коллекторов. Способ кислотной обработки коллекторов с водонефтяным контактом включает спуск в горизонтальный ствол скважины колонны гибких труб, закачку геля с плотностью, большей плотности воды, и заполнением гелем части горизонтального ствола скважины, а также рабочей жидкости для обработки коллектора с заполнением другой части горизонтального ствола скважины, последовательную поинтервальную обработку пласта, по окончании выполнения обработки проведение освоения скважины свабированием, отбор продукции из горизонтальной скважины. Причем бурят или выбирают уже пробуренную, находящуюся в эксплуатации горизонтальную скважину в продуктивном карбонатном коллекторе с открытым условно горизонтальным стволом, на профиле условно горизонтального ствола выделяют один или несколько участков А, расположенных ближе к кровле пласта, длиной не менее 5 м, а также соответствующие соседние участки В, расположенные ближе к водонефтяному контакту. В середину участка А, расположенного ближе к «носку» условно горизонтального ствола, спускают гибкую безмуфтовую трубу с установленной на конце трубы гидромониторной насадкой, через которую закачивают раствор поверхностно-активного вещества в объеме из расчета 0,1-1,1 м3 на метр длины суммы соответствующего участка А и соседнего одного или двух В, проводят технологическую выдержку в течение 0,4-3 часов. Затем закачивают гель, который подбирают из условия невозможности его прокачки в коллектор при давлении Рк, при котором затем будут закачивать кислоту, объем геля определяют как 0,4-0,8 от объема соответствующего одного или двух участков В, являющихся соседними к участку А, в котором проводят операцию. Гель доводят до соответствующего участка А, продавливая по гибким трубам жидкостью, не растворяющей гель, проводят технологическую выдержку в течение времени, требуемом для оседания геля в нижнюю часть участков В. После закачивают кислоту под давлением Рк и в объеме в м3, равном (0,02-0,5)h на метр длины соответствующего участка А, где h - средняя толщина пласта вдоль участка А в метрах, проводят технологическую выдержку для реакции раствора кислоты с коллектором, закачивают растворитель геля в объеме не менее объема закачанного геля. Затем переходят к обработке следующего участка А, перемещая трубу с гидромониторной насадкой в сторону «пятки» условно горизонтального ствола. После завершения обработки всех участков А условно горизонтальный ствол скважины промывают и пускают в эксплуатацию. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям, и может быть использовано при одноступенчатом цементировании протяженных обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва при нормальных, умеренных и повышенных температурах. Тампонажная смесь при следующих соотношениях компонентов включает в себя, мас.: портландцемент тампонажный - 47,83-48,77, золу-уноса ТЭЦ - 44,94-47,80, микрокремнезем МК-85 или МК-65 0,96-2,93, регулятор структурообразования - гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250 - 0,29-0,49, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК - 0,01-0,02, хлорид натрия - 1,95-3,83. Техническим результатом является высокоэффективное цементирование протяженных обсадных колонн в одну ступень одним составом с плотностью раствора 1600±20 кгм3 по всему интервалу размещения при нормальных и умеренных температурах, обладающим необходимым временем загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию. 1 табл, 1 пр.

Наверх