Облегченный тампонажный раствордля низкотемпературных скважин

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1ц817214 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)М. Кл. (22) Заявлено 230479 (21) 2782925/22-03

Е 21 В 33/1.38 с присоединением заявки Hо—

Государствеииый комитет

СССР ио делам-изобретеиий.и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3рр381 Бюллетень М 12 (53) УДК 622. 245.. 42 (088. 8)Дата опубликования описания ЗОО 381 (72) Автор изобретения

A. А. Клюсон (71) Заявитель

Тюменский государственный научнои проектный институт природных газов (54) ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

СКВАЖИН

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано н бурении для цементирования нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, преимущественно в районах Крайнего Севера.

Известен облегченный тампонажный раствор для паронагнетательных геотермальных скважин со статическими забой-10 ными температурами до 300 С и выше, содержащий тампонажный портландцемент класса A (по AHH) силикатную муку (ЗОВ к несу цемента), вермикулит (30% к весу цемента) и воду. Вермикулит вводится в раствор для создания эффективного термостойкого барьера между обсадной колонной и окружакядими породами (13.

Недостатки этого состава - низкая прочность и усадка при температурах от 20 до 80 С, а также отсутствие схватывания при температуре ниже

20 С.

Наиболее близким по составу и технической сущности к предлагаемому является облегЧенный тампонажный материал для низкотемпературных скважин на основе гипсоглиноэемистого цемента (85-95 вес.Ъ) и лигнина (5-15вес.i) 0

3 ат норение смеси произ водится водой при нодоцементном факторе, равном

0,5 Е2).

Однако этот раствор имеет низкую прочност ь к амня с незначительным расширением и высокой теплопроводност ью.

Цель изобретения — повышение степени расширения камня и его прочности. и снижения теплопронодности при температурах окружающих пород от -5 до +20 С.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве облегчающей добавки используется вспученный вермикулит при следующем соотношении компонентов, вес; Ъ:

Гипсоглиноземистый цемент 42-5 7

Вспученный вермикулит 5-8

Вода Остальное

Вспученный вермикулит представляет собой продукт нспучинания смешаннослойного минерала, включающего слои слюды и вермикулита путем на-. гревания в печах различного типа при температуре свьтае 900 С. Объемный нес вспученного вермикулита незначительный и колеблется н пределах от 100 до 300 кг/м. Марка нсп;ченного нерми3

817214

Свойства облегченных тампонажных растворов с добавкой вспученного вермикулита (предлагаемого) и лигнина (известного) 1

r т, Линей- Проч- Коэффиное ность циент расши- на из- теплорение, гиб провод. в 2 сут .2 сут, .ности.

Ъ . к rc /см2; Вт /и

ivit p ад ф

Состав раствора, вес. Ъ

Темпе- .: Плотность

i ратура, г/см

С I

ГГЦ Вермикулит !

Ли гнин

Вода

Пр едл a r аемый

50

20 1,40

+О, 10 15,0 О, 35

+0,12 23,5 0,40

+0,14 29,5 0,42

4б

20 1,50

20 1,58

20 1,38

20 1,70

-5 1,40

50

Раствор расслаивается

Раствор нетекуч

59

42

+0,09 10,0 0,32 кулита,выпускаемого по ГОСТ 12865-67, характеризует его объемный вес. Теплопроводность вспученного вермикулита равна ориентировочно 0,35 Вт/м град.

Важнейшей особенностью вспученного вермикулита является его огнестойкость, объясняющаяся высокой отражательной способностью тепловой радиации слагающих его пластинчатых крист аллов.

Готовят десять составов раствора с граничными и средним содержаниями компонентов, а также с их содержанием выше верхнего и ниже нижнего пределов для температур 20 и -5ОС, а также два известных раствора для тех же температур (таблица) . 15

Данные таблицы свидетельствуют .о том, что камень, сформированный из предлагаемого тампонажного раствора с оптимальным содержанием компонентов, обладает в 1,2-3,0 раза боль- Щ шей прочност ью при большем линейном расширении (в 3-10 раз ) и лучших теплоизолирующих свойствах (в 2 раза) по сравнению с известным раствором.

В сочетании с гипсоглиноземистым цементом вспученный вермикулит позволяет получить тампонажный раствор меньшей плотности при лучших физикомеханических свойствах. Высокая водоудерживающая способность вспученного вермикулита снижает водоотдачу и способствует расширению система. Поскольку раствор является быстросхватываю". щимся с низкой теплопроводностью, создаются как бы термосные условия его твердения (с акумуляцией тепла), в результате чего содержащаяся в нем вода,не успевает замерзнуть до начала схватывания. Использование вспученного вермикулита позволяет получить растворы с высокими тампонирующими свойствами, поскольку вспученный вермикулит — многослойный слюдянистый материал, кроме того, является твердой смазывающей добавкой (подобно графиту), что его отличает от органических добавок, применяющихся с этой целью и являющихся чаще всего замедлителями схватывания. Вспученный вермикулит, являясь твердой смазкой, не оказывает отрицательного влияния на схватывание раствора как при нормальной, так и пониженных температурах, в отличие, например, от лигнина. Кроме того, тампонажный раствор с добавкой вспученного вермикулита обладает высокими закупоривающими свойствами и наиболее эффективен при цементировании скважин со слабосвязанными порбдами. Частицы вспученного вермикулита являются как бы демпфером и способны гасить микронапряжения, возникающие при перекристаллизации гексагональных фаз в кубические в системе гипооглиноземистого вяжущего, что способствует долговечности тампонажного камня.

Предлагаемый тампонажный раствор позволяет цементировать скважины при температуре от -5 до 20 С. При этом повышается прочность камня и сцепление его с обсадными колоннами. Последний факт предотвращает опасность межколонных газопроявлений и улучшает экологический фактор эксплуатации скважин. Вспученный вермикулит явля- . ется местным сырьем и его применение снижает стоимость тампонажного раствора по сравнению с использованием лигнина, при этом исключается высокая стоимость его перевозки в районы

Крайнего Севера.

817214

Продолжение таблицы

Состав ра!

ГГЦ . Верми

1 кулит

+0,12 13,5 0,41

1,50

1,58

+О, 13 16,0 О, 38

57

Раствор расслаивается

1,38

Раствор нетекуч. 1,70

59

Из вест ный

35,1 20

35,1 -5

ОБОЗ 10к5 Ог73

1,65

58,4

6,5

0,01 8,0, 0,84

1,65

58,4

Формула и зобрет ения

Гипсогли ноземистый цемент .Вспученный вермикулит

Вода

42-57 . 5-8

Остальное

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1 ° Цементирование скважин за рубежом. Обзор з арубе>хной литературы, М., ВНИИОЭНГ, 1967, с. 96.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 578436, кл. E 21 В 33/138, 1976.

Составитель В. Никулин

Техред М. Голинка Корректор Г. РешЕтник

Редактор М. Ткач

Заказ 1272/40 Тираж 627 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Облегченный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин, содер- О жащий гипсоглиноземистый цемент, облегчающую добавку и воду, о т л ич ающи и с я тем, что, с целью повышения степени расширения камня и его прочности и снижения теплопроводности, в качестве облегчающей добавки используется вспученный вермикулит при следующем соотношении компонентов, вес. Ъ: эффиент плооводсти, /мх ад