Способ ускорения схватываниятампонажного pactbopa
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<щ81 7215
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2006.79 (21) 2783809/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет
Опубликовано 3рр381 Бюллетень М12
Дата опубликования описания 300381 51)М. К .
Е 21 В 33/138
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.245. .42(088.8).
- .ae(! q ;,.;.;;...., A.А. Клюсов и P È. Медведский
t "" т = -ЙИчуя(% я а ":" )
Тюменский государственный научно-исследовательскййс - и проектный институт, природных газов 4юВщр (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ СХВАТЫВАНИЯ TANIIOHAXHOI О РАСТВОРА
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к цементированию скважин, в частности, в многолетнемерзлых породах.
Известен способ ускорения схватывания тампонажного раствора путем введения хлорида кальция до трех процентов к весу цемента (1j.
Недостатки этого способа — низкая прочность в интервале температур о от 0 до -3 С и отсутствие схватывао ния при температурах ниже -4 С в связи с замораживанием жидкой фазы в тампонажном растворе.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ускорения схватывания тампонажного раствора путем введения десяти про-. центов хлорида кальция к весу цемента и последующего охлаждения раство- 2О ра. Повышенной концентрацией хлорида кальция обеспечивается быстрое схватывание тампонажного раствора и нарастание начальной прочности цементного камня при низких .положительных (5-0 С) и отрицательных (менее -5 С) температурах (2) .
Однако повышенное содержание хлорида кальция вызывает черезмерную усадку и трещинообразование в цементной ЗО кольце, приводящее с течением времени к разрушению камня. Эти недостатки способствуют разгерметизации затрубного пространства и образованию каналов для выхода газа.
Причиной усадки и трещинообразования в цементном камне является высокая экзотермия процесса гидратации цемента с повышенным содержанием хлорида кальция, приводящая к быстрому разогреву всей массы раствора в эатрубном пространстве и ее резкому охлаждению до температуры окружающих мерзлых пород. Резкое охлаждение раствора вызывает: во-первых, возникновение температурных деформаций, следствием чего является образование микротрещин, развивающихся со временем в макротрещины; во-вторых, усадку еще неокрепшей аморфной цементной матрицы, которая,.в свою очередь способствует трещинообразованию за счет возникновения растягивающих усилий в результате различного температурного коэффициента линейного расширения камня и обсадной колонны.
Цель изобретения — предотвращение усадки и трещинообразования в цементном кольце.
817215
Поставленная цель достигается тем, что скорость охлаждения раствора в период после достижения им максимальной температуры экзотермического эффекта поддерживают в пределах 0,5-1,0 град/ч.
Плавное регулирование охлаждения раствора (после достижения им максимального экзотермического эффекта) в пределах 0,5-1,0 град/ч позволяет произвести равномерное охлаждение всей массы раствора и дает возможность бездефектного формирования кристаллической структуры камня, в том числе и на границе раздела тампонажный раствор - мерзлая порода.
При этом первоначальное расширение раствора за счет экзотермии процесса гидратации остается фиксированным и незначительно уменьшается лишь после двух суток твердения за счет температурной усадки кристаллическо — 29 го каркаса без возникновения растягивающих усилий ° Плавное снятие температурных напряжений способствует, хорошей адгезии цементного камня с колонной. На модели скважины проводят д пять опытов с тампонажным раствором, .содержащим десять процентов хлорида кальция к весу цемента, при скорости охлаждения, соответствующей граничным (0,5 град/ч и 1,0 град/ч и промежуточному (0,7 град/ч) значениям, а также ее значениям ниже нижнего (0,2 град/ч) и выше верхнего (1,5 град/ч) пределов. Кроме того, проводят опыт с тем же раствором по известному способу. Температура окружающей среды составляет -5 + 0,5 С.
Свойства цементного камня при применении известного и предлагаемого способов приведены в таблице
Как видно из таблицы, способ ускорения схватывания тампона>кного раствора предотвращает трещинообразование, а объемное расширение цементного раствора достигает 0,2-0,4Ъ по сравнению с известным способом ускорения схватывания, вызывающего усадку раствора (до О, 1Ъ). При скорости охлаждения ниже нижнего (0,2 град/ч) и выае верхнего (1,5 град/ч) пределов в первом случае наблюдается увеличение периода охлаждения до трех суток, что ведет в свою очередь, к возрастанию времени ОЗЦ, во втором — усадка с образованием микротрещин.
817215
3 I ..
Х 1
Хф! йе! яа! > Н I сп 0
o5
I Х
5. е Ф
an О !» о
I
1
1
I
1
I
1 .Г
I и!
> н и! а
Ф
И
Е
9 н о е х х е
И х ." и .6 ао о е о х х
Ц х х
1 х и!
Ц и! о
СЧ т-3 с
Ю Ю
1!
1 (Ч»"! с с
Ю Ю
+ 1
%-! с
Ю
1 м с
Ю
СЧ с
Ю
СЧ с
К I . 1 х
Е 1 O
» с
Ю
1 м с
О
СЧ с
СЧ с
+ х х а х
5 о
9 а
M 9
Е
5 0 — — — »
0 1 о 1
Р\ и
Н 1 с Э
»-1 с
Ю
1 м с
Ю
СЧ с
Ю
СЧ СЧ»-» с с с
О Ю О
+ + 1
1
1
1
1
I
o Е б I а г=
Э о х
Е
9 д
».» о
1 м с о
+ Ф с
СЧ СЧ Ю с с с
Ю O Ю
+ н
СЧ
I
I
1 1
1 1
O I
1ю 91
Е 1
o м е
Е I
0 — —
1 I
1 о с
С5
О с
СЧ
Ю
Сс
СЧ
Ю О с
СО
СЧ Г4
О1 с м 1
»-»
Ю I с !
»-С
СЧ
Ю х
4 л Х
Х _#_ и! с! хх и д их но о
СО с
Ch о
СЧ
СЧ
Ю с м
СЧ
Ю 3л с
СЧ СЧ
СС) с
%»
Ю с
»-»
Ю с
Ch -! о с
СЧ
Ю с
О\
° »!
Ю с
Г»
Ю с
\О
%-»
lA с м 1 с-» 1
1 Д 1
I н Ф Оп ;Хе
00Х4
1 Ц 1
ops
1 Х Х о с
1О
Ю с
Сс о с
Ю
Ю . Ю с с
О Ю г.!»-»
<Ч
1 !!1 а . "оо
4 и а3 о ф иха о х
Ю Д
»-» g охоа—
4 ЭИ.Х
Эldп\ $
62Х 9 QI ка не аОКх4
<" Ийк о
С» 1 о х I
ld х о о m
Опп д
oo g
-око Ч а 4 Е Х аееп!Фн
dIИИххе нка еп!
OnОКИсп и! Ф Ц Х Э Х ацх еа1 1 М оох ао х х х
Id Х х е х и!
О Э 2 о ан оое охп!
4оХ
С.1> V а Ф пй и ах х хо
Э Х
Ф 9 ю и! н о
ОЮ о о се
4 х
v x о а
О 9
Е =1
Э д и! а
4 О юхн
ld
goa— по 4d ихЕ п
Н Ф с-1 гахн е н о евое э е одах х. дсп п3 g 9 о х и! н еу2о в1:йй хох
Н и! 9
Е Е
9 х и! с Э .х а.ие
9оо е
Х Р\iA 9
Э Н 1
z u o
9 65 4 аnхо и и! о и! о
040Å о х ц йй!ао, ехое хохн х о
Оехв
ld g Х
ОН gе
Н Х ld х х 1
9 х:>, Е 9 а lo
Е й! н х
u v
lg о к
IKI и х
Ф а о
oа4 V I
ООХ»9! х ы Е 1 о о Н 1 а ь 1
М СЧ О 1
o o o с с с
lA с3 сй
«-»
В С- Ю Л с с с с с
О Ю О»-!»-»
817215
Составитель Е.Молчанова
Техред Ж.Кастелевич Корректор Г.Решетник
Редактор М. Ткач
Заказ 1272/40 Тираж 627 Подпис ное
ВНИИПИ 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
Формула изобретения
Способ ускорения схватывания тампонажного раствора путем введения хлорида кальция и последующего охлаждения раствора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью предотвращения усадки и трещинообразования в цементном кольце, скорость охлаждения раствора в период после достижения им максимальной температуры экзотермического эффекта поддерживают в .пределах 0,5-1,0 град/ч.
Источники информации принятые во внимание при экспертизе
1. Серенко И.A. н др. Регулирование свойств тампонажных растворов
5 за рубежом. ВНИИОЭНГ, 1978, с.39.
2. Никитин В. Н. Влияние добавок электролитов на трещинообразование в цементном кольце. "Р ефератив ный сборник" Бурение газовых и газоконденсатных скважин, 1978, Р 4, с,28.
