Тампонажный раствор для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин
Союз Советскнк
Социалистические
Респубики
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
< >909124 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03. 07. 80 (21) 2953044/22-03 с присоелннением заявки М (51)M. Кл.
E 21 B 33/138
Вмударстеснный комитет
СССР (23) Приоритет
Опубликовано 28. 02.82, Бюллетень М 8 по делан изобретений и открытий (5З) УДК 622. .245. 42 (088. 8) Дата опубликования описания 28 . 02 . 82
Е.П. Катенев, А.А. Остапенко, Ш.И. икаров, А.Н.Высотенко и А.И. Бринцев (72) Авторы изобретения
Филиал Северо-Кавказского государственного научноисследовательского проектного института нефтяной промышленности (7! ) Заявитель (54) ТАМПОНЛЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ
СКВАЖИН
Изобретение относится к нефтепромысловому делу, к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть применено, в первую очередь, при креплении высокотемпературных скважин.
Известен тампонажный раствор на основе портландцемента, в котором в качестве замедлителя схватывания используется виннокаменная кислота (ВКК), способная эффективно замедлять схватывание тампонажных растворов до 180 С (11..
Однако ВКК является дорогостоящим реагентом (1 т стоит 6000 руб.) и
tS остродефицитным материалом, который только частично удовлетворяет потребности в нем.
Известен тампонажный раствор, содержащий в своем составе добавкузамедлитель - реагент Л-7. Реагент
Л-7 очень эффективный замедлитель, применим для цементирования скважин в широком диапазоне температур от
75 до 250 С (21.
Однако из-за сложности технологии существующий объем производства не может удовлетворить потребности в нем нефтяной промышленности. Кроме того, он сравнительно дорог (1 т реагента Л-7 стоит 2300 руб.).
Известен также тампонажный раствор для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин, содержащий в качестве основы тампонажный цемент, воду и добавку-замедлитель - гипан с хромпиком, которая применима для крепления скважин до температуры 150 С (3 .
Однако гипан загущает тампонажные растворы и сравнительно дорог.
Цель изобретения — повышение термостойкости раствора до 250 С с одновременным снижением его стоимости.
Указанная цель достигается тем, что раствор дополнительно содержит зеленую патоку - отход производства
909124
Добавки ЗПХ, 3
РастекаеУсловия опыта
ПлотВ/Ц
Цемент
Смесь ность, г/см
Хромпик
Т, ОС
Зеленая патока, оттеки (плотность
1,2 г/см ) Р, кгс/см мость, см
0,04
0,1
1 Портландцемент
0,5
0,12 0,5
0,15 0,5
100
300
0,6
100
300
2,8
120
300
400
3,4
0,17 0,5
0,45
0,15 0,45
0,45
0,04
2 ШПЦС-120
100
300
0,06
0,15 0,45
0,18 0,45
0,22 0,45
0,45
0,2 0,45
0,2 0,45
100
400
0,2
160 !
0,6
500
0,32
160
3 ШПЦС-200 0,6
180
1,0
0,3 0,45
0,4 0,45
0,5 0,45
20 1,79
21 1,80
22 1,80
200
600
1,2
220
2,4
250
П р и м е ч а н и е. Добавки хромпика и оттеков (зеленой патоки) даны в процентах от веса цемента. глюкозы при следующем соотношении ингредиентов, вес.l:
Тампонажный цемент 67-69
Зеленая патока 0,04-3,4
Хромпик 0,05-0,5
Вода Остальное
Зеленая патока является отходом производства глюкозы и выпускается согласно ТУ 18 УССР 415-75. По внешнему виду она представляет собой сиропообразную жидкость темно-коричневого цвета со специфическим запахом, хорошо растворяется в воде. По химическому составу она является смесью продуктов гидролиза крахмала: глюкозы, продуктов реверсии глюкозы и неполного гидролиза крахмала. Зеленая патока нетоксична, используется в медицине. Стоимость 1 т зеленой патоки 127 руб. Технология введения термостойкого замедлителя в раствор исключительно проста, Зеленая патока и хромпик растворяются в воде, на которой готовится тампонажный раствор (из портландцемента, шлакового цемента).
Исследования показывают, что указанные добавки зеленой патоки и хромпика позволяют замедлять начало схватывания тампонажных растворов при 80250 С до 3-4 ч.
В табл. 1 показано влияние ЗПХ на физико-механические свойства тампонажных смесей.
Таблица 1
0 5 21 1 80 80 1
0 5 22 1 80 80 1
21 1,80
22,5 1,80
23 1,81
23 1,81
18 1,78
18 1,78
18 1,78
18 1,78
19 1,78
20 1 79
19 1,79
l9,5 1,79
20 1,79
909124
Таблица 2
Прочность, кгс/см, через сут.
Сроки схватывания
Смесь
7 28
) (Начало
Конец
Изгиб Сжатие Изгиб Сжатие
Изгиб Сжатие
2 ч 10 мин 105 61
3 25 52 109 70
0 40 48 125 67
1 330 223 165
2 30 227 163
4 00 235 161
103 56
140 62
»4,8 59
216 156
220 160
228,56 152
2 ч 45 мин 42
120
131
128
5 30
1 00
4 00
237
154
149
3 00
4 30
89
123
138
54
69
83
98
112
115
10,8
14,3
37
43
64
21 19
20 37
40 34
51 37
94 56
101 6!
1 20
0 35
2 35
0 20
3 45
0 30
4 00
4 25
3 00
28
2 330
3 30
2 45
5
Хромпик, используемый для замедления схватывания совместно с зеленой патокой, выпускается согласно
ГОСТ 4220-65. Индивидуальное действие зеленой патоки и хромпика на раст- воры вяжущих неэффективно. Применять хромпик самостоятельно как земедлитель не рекомендуется. В основном он используется в смеси с ССБ и гипаном.
io
Зеленая патока способна замедлять схватывание тампонажного портландцемента до 80-90 С. При более высоких температурах зеленая патока не замедляет схватывание портландцемента. iS
При введении в воду и растворении хромпика совместно с зеленой патокой в указанных выше концентрациях достигается эффективное замедление схватывания тампонажных растворов до 20
250 С.
Пример 1. Оптимальный состав для портландцементных растворов при 130оС, вес.Ф:
Портландцемент 67
Хромпик 0,17 .
Зеленая патока 3,4
Вода Остальное
Пример 2. Оптимальный состав для раствора ШПЦС-120 при 160 С, вес.Ф:
ШПЦС-120 69
Хромпик 0,22
Зеленая патока 0,6
Вода Остальное
Пример 3. Оптимальный состав для раствора ШПЦС-200 при 180 С, вес.Ф:
ШПЦС-200 69
Х ромпи к 0,3
Зеленая патока 0,6
Вода Остальное
Пример 4. Граничный состав для температуры 80 С, вес. :
Портландцемент 67
Хромпик 0,05
Зеленая патока 0,04
Вода Остальное
Пример 5. Граничный состав для температуры 250 С, вес.Ф:
ШПЦС-200 69,0
Хромпик 0,5
Зеленая патока 2,4
Вода Остальное
В табл. 2 представлены сроки схватывания и результаты испытаний предлагаемого тампонажного раствора.
909124
Продолжение табл ?
Прочность, кгс/см, через сут
Сроки схватывания (Смесь
Конец
Начало
Изгиб Сжатие Изгиб Сжатие Изгиб Сжатие
42
62
67
84
89
1 10
1 00
2 30 3 30
3 15 3 30
3 315 25
3 00 3 30
2 50 4 20
101
112
Формула изобретения
Составитель В. Никулин
Редактор Л. Филь Техред E. Харитончик Корректор В. Бутяга
Заказ 798/44
Тираж 624 Подписное
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
Как видно из табл. 2, цементный камень, получаемый из тампонажных растворов с добавками зеленой патоки и хромпика (ЗПХ), обладает хорошей прочностью на изгиб и сжатие, значительно превышающей требования ГОСТ.
Как показывают испытания, при хранении зеленой патоки в полевых условиях в закрытой цистерне ее свойства сохраняются в течение 2-х лет.
Зкономическая эффективность от применения зеленой патоки с хромпиком в качестве замедлителя схватывания тампонажных растворов за 1 год составит 335 тыс. руб.
Тампонажный раствор для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин, содержащий в качестве основы тампонажный цемент, 125 66 149 72 156
154 70 165 88 163
137,4 74 149 82 167
211 92 227 239
240 97 253 103 251
295 103 257 270 воду и хромпик, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения термостойкости раствора до температуры 250 С с одновременным снижением его стоимости, он дополнительно содержит зеленую патоку — отход производства глюкозы при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:
Тампонажный цемент 67-69
Зеленая патока 0,04-3,4
Хромпик 0,05-0,5
Вода Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Шадрин Л.Н. Технология и организация крепления скважин. М.,"Недра", 1975, с. 122.
2. Авторское свидетельство CCCP
N 407851, кл. С 04 В 13/24, 1971.
3. Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., "Недра, 1973, с. 132 (прототип).
