Способ приготовления тампонажногораствора пониженной плотности

 

Союз Советскик

Социалистическии

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (и)832060.Ф

I а.-" ф к (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 1304.79 (21) 276 б 766/22-03

РЦм. кл.з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Е 21 В 33/138 (53) УДК 622.245.42 (088 ° 8) ГосударствеяяыЯ квинтет.СССР пе делам изобретеннй н открыта Я

Опубликовано 230581. Бюллетень ЙЯ 19

Дата опубликования описания 230581 (72) Лвторы изобретения,с

М.М.Шалянин и В.С-.Антипов

А.A.Êëþñîâ, В.А.Кулявцев, Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных-..газов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА

IIOHHXEHHOA IIJIOTHOCTH

Недостатки известного способа заключаются в том, что получаемый тамронажный раствор не схватывается при.пониженных температурах, а для разрушения гранул перлитового песка требуется небольшое давление (75 атм). Это не позволяет использовать данный способ в широком темпе:ратурном интервале пород при одно-. ступенчатом цементировании скважин, когда требуется высокое давление продавки раствора. Кроме того, добавка глины существенно ухудшает прочностные и адгезионные свойства тампонажного камня.

Основными недостатками этого ра20 створа являются плохая седиментационная устойчивость при 80 С н ниже, о низкая прочность и отсутствие схваты. вания при пониженных температурах, что не позволяет его использовать

25 для одноступенчатого цементирования скважин в широком температурном интервале пород, включая многолетне.мерзлые породы.

Цель изобретения — повышение се30 диментационной устойчивости раствора

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для одноступенчатого цементирования скважин в широком интервале температур окружающих пород (+80)-(-5)oC. . Известен способ приготовления тампонажного раствора путем затворения водой смеси цемента и облегчающей закупоривающей добавки вулканического происхождения, например перлитового песка. Для достижения седиментационной устойчивости в такую систему добавляется. глина (1) .

Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления тампонажного раствора пониженной плотности для геотермальных скважин со статическими забойными температурами свыше 300 Ñ, заключающийся в затворении водой смеси слабоактивного цемента (класса А или Е) и вермикулита, который представляет собой продукт вспучивания смешаннослойного материала-гидрослюды. Полученный после вспучивания материал характеризуется объемным весом от 80 кг/см и выше, обладает исключительно высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами ввиду микропластинчатой структуры зерен (2$ °

832060

Совйства раствора

Прочность образца на изгиб визг., через 2 сут, кгс/см

Коэффициент водоотделения, К, %

Плотность раствоРа, Я, г/см

Размер частиц верми кулита ч, мм

Температура тверде ния Т, С

1,50

1,0-2,0

1,0-2,0

0,05

0,10

5,5

12,0

1,50

P Р замерз

23,0

1,58

0,0

22,0

1,52

0,0

0,20

1,52

24,0

0,0

0,30

1,52

0,0

23,0

17,0

0,35

1,б2

2,5

0,05

1,58

0,0

12,0

11,0

0,10

1,52

0,0

0,20

1,52

12,0

0,0

1,52

0,30

12,0

0,0

12 — 5

0 35

1 52

2,5.-9, 0 и прочности камня в интервале температур (+80)-(-5) С.

Поставленная цель достигается тем, что затворение тампонажного цемента для "холодных" скважин производят на предварительно приготовленной пульпе вермикулита в водном растворе хлорида кальция или натрия.

При этом используется пульпа с . размером частиц вермикулита от

0,1 до 0,3 мм.

Способ осуществляется следукщий образом.

Предварительно приготавливается пульпа вермикулита в водном растворе хлорида натрия (или кальция) при 15 соотношении компонентов, вес.ч.: вер-. микулита 10, хлорида натрия (или кальция) 8,9 и воды 81,1. Приготовление пульпы производится в течение

10-15 мин с распушением исходных час- 2О тиц вермикулита до размеров 0,10,3 мм, что контролируется обычным методом ситового анализа проб. Затем на пульпе производится затворение цемента при соотношении компонентов, вес.ч.: цемента 47,4, пульпы 52,6.

Приготовление пульпы может осуществляться в фрезерно-струйной мельнице, входящей в комплект агрегата для приготовления промывочной жидкости (АППЖ) . Вермикулит легко распускается ЗО (диспергируется) в водных растворах электролитов в процессе перемешивания. После достижения требуемой дисперсности частиц вермикулита пульпа

1 80

2 -5

3 80

4 80

5 80

6 80

7 80

8 -5

9 . -5

10 -5

11 -5 становится устойчивой и готова для затворения цемента.

По предлагаемому способу приготавливают растворы для температур твердения (+80) -(-5)o С на основе тампонажного цемента для "холодных" скважин с фракцией вермикулита в растворе хлорида натрия соответствующей граничным (0,1-0,3)мм и среднему (0,2 мм) значениям, а также. выше (0,35 мм) и ниже (0,05 мм) граничных.

Приготовление пульпы производится в лабораторной фрезерно-струйной мельнице в течение 5-15 мин в зависимости от размера полученной фракции вермикулита.

Кроме того, приготавливают два раствора гомогенизированной сухой смеси тампонажного цемента для "холодных" скважин и вермикулита. Во всех случаях для приготовления растворов используются вермикулит М 150, соответствующий ГОСТ 12865-67.

Растворы 1 и 2 приготавливают известным способом — затворением смеси цемента и вермикулита водой, взятых в соотношении, вес.ч.: цемент

47,4; вермикулит 5,2 вода 47,4.

Растворы 3-12 приготавливают затворением цемента пульпой вермику-. лита в водном растворе хлорида натрия. При этом 47„4 вес.ч. цемента затворяют пульпой, состоящей из

5,2 вес.ч. вермикулита, 4,7 вес.ч. хлорида натрия и 42,7 вес.ч. воды.

Свойства растворов представлены в таблице.

832060

Формула изобретения

Составитель В. Никулин .

Техред М. Голинка Корректор Н. Бабинец .

Редактор A.Øàíäoð

Заказ 3600/68 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал- ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Данный способ приготовления позволяет получить седиментационноустойчивый раствор с коэффициентом водоотделения равным "нулю" без какого-либо расслоения.

Плотность раствора по высоте цементного образца одинакова. Проч5 ность цементного камня в два раза превышает прочность раствора, приготовленного по известному способу.

Кроме того, раствор схватывается при отрицательной температуре и набирает прочность большую, чем требуется по Ту 21-1-6-67 для облегченного раствора при 20ОC при размере частиц вермикулита ниже нижнего предела, возрастает плотность раствора, а при размере частиц выше верхнего предела раствор начинает терять седиментационную устойчивость и частично расслаивается.

Применение предлагаемого способа 20 приготовления раствора позволяет производить одноступенчатое цементирование глубоких скважин (до 3000 м и более) с наличием разреза многолетнемерзлых пород. При этом вермикулит 25 в отличие от перлита выдерживает практически любое давление за счет минимального расстояния между слоями слюды, приближающегося к радиусу действия ван-дервальсовых сил, кроме то- ЗО го, облегченный теплоизоляционный раствор не только улучшает термодинамические условия эксплуатации скважин, но и способствует закупориванию проницаемого коллектора, предотвращая поглощения и гидроразрыв пластов.

Улучшаются реологические свойства раствора в условиях повышенных температур за счет присутствия твердой смазывающей добавки вермикулита, которая в то же время не препятствует схватыванию раствор в условиях многолетнемерзлых пород .

Изобретение обеспечивает надежное качество цементирования скважин и значительную технико-экономическую эффективность благодаря замене многоступенчатого цементирования одноступенчатым.

1. Способ приготовления тампонажного раствора пониженной плотности путем затворения тампонажного цемента для "холодных" скважин и вермикулита, отличающийся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости раствора и прочности камня в интервале температур (80)-(-5) С, затворение тампонажного цемента производят на предварительно приготовленной пульпе вермикулита в водном растворе хлорида кальция или натрия.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что используется пульпа с размером частиц вермнкулита от

0,1 до 0,3 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., "Недра", 1973, с. 82.

2. Цементирование скважин за рубежом. Обзор. М., ВНИИОЭНГ, 1973, с. 93-96 ..