Облегченный тампонажный раствор для крепления скважин
Союз Советски к
Социапистичесиие
Респубпин
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
< 1909127 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 30.07.80 (21) 2967689/22-03 с присоединением заявки М .— (23) Приоритет
Опубликовано 28.02 ° 82. бюллетень М 8
Дата опубликования описания 28.02.82 (51)М. Кл.
E 21 В 33/138
Государственный квинтет
СССР по делам нза4ретеннй н аткрытнй (53) УДК 622 .245.42
ia88.8) В. П. Мартыненко, В. К. Галабурда, А. A. Рогат син, Д.Ф. Новохатский, Л.П. Хлопков, Л.К. Бруй,;, Л.И. Лекалова, П.А. Коршунов, A.À. Власова и M.È. 1озняков
Гомельское отделение Белорусского научно- сследовательского геологоразведочного института (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР
ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН
Изобретение относится к бурению скважин, в частности к тампонажным растворам для цементирования нефтяных, газовых и других скважин.
Известны облегченные тампонажные растворы для крепления скважин, содержащие цемент, воду затворения и различные облегчающие добавки, например бентонит, асбозурит, трепел, диатомит, каменный уголь, опоку и др. (1).
Широко используются в бурении нефтяных и газовых скважин в качестве облегчающих добавок к цементу различные промышленные отходы.
Известен тампонажный раствор с использованием в качестве такой добавки шлифовальной пыли - отхода производства при механической обработке асбофрикционных материалов (2).
Этот тампонажный раствор имеет следующий состав, вес. :
Вяжущее 60-90
Шлифовальная пыль 10-40
К недостаткам данных тампонажных смесей относятся сравнительно большие плотности растворов, малые сроки схватывания и недостаточная прочность цементного камня при изгибе и др.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является облегченный цементно- бентонитовый тампонажный раствор, содержание бентонитового глинопорошка в котором колеблется в пределах 18-25, а водотвердое отношение 1,3-1,8 533.
Данный тампонажный раствор имеет следующие физико-технологические характеристики:
Плотность, кг/м
Ь
Растекаемость, м
Срок начала схватывания при температуре 348К, ч 2-3
90912
Прочность (изгиб) при температуре
348К через
48 u,H/ì (5-12) ° 10
Недостаток известного тампонажного раствора - малые сроки прокачиваемости, начала схватывания и пониженная прочность цементного камня.
Цель изобретения — увеличение времени прокачиваемости, сроков схва- 1О тывания и предела прочности цементного камня.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве облегчающей добавки тампонажный раствор содержит кек 15 титано-магниевого производства и дополнительно — хлористый кальций при следующем соотношении ингредиентов, вес.ч:
Портландцемент
20 для горячих скважин 100
Кек титано-магниевого производства 1-30
Хлористый кальций 2,0-11,6
Вода 50-290
Кек — отход титано-магниевого производства, осадок с вакуумных фильтров очистных сооружений, продукт фильтрации гидролизованных и нейтрализованных соединений титана, магния З0 и сопутствующих компонентов.
Кек представляет собой светло-коричневую пасту с влажностью около
80 . Он обладает высокой дисперсностью, что обеспечивает седиментаци-З онную устойчивость цементного раствора при высоких водосмесевых отношениях (В/С) - до 2,23.
Кек имеет следующий химический состав, вес. :
С 2-6
Т10п 10-13
Fe0 2-10
ДЕ О 7-10
S i O9 7-30
СаО 15 25
МдО 5-9
Мп 0,2-0,3
v 0> 0,1-0,4 ,",0. 3
0,3-0,8
50 Ц 0,9-1,5
c oFN, 3-6
Лабораторная технология приготовпения. облегченной смеси проста и состоит в следующем.
Портландцемент для горячих скважин просеивается через сито 0,08. Зная исходную влажность кека, вычисляют
3-30
3-55
В табл. 1 представлены физикотехнологические характеристики облегченного тампонажного раствора.
Как видно из табл. 1, наиболее оптимальные результаты получены при
7 4 его необходимое количество в весовых частях по сухому весу.
Хлористый кальций и кек вводят в воду затворения. В качестве последней используется водопроводная вода и влага, содержащаяся в кеке. Перемешивают приготовленную смесь на смесителе нВоронеж-2" в течение 15-20 мин до получения однородной массы. Полученной пульпой плотностью (1,07-1,08)х х 1О кг/и затворяют цемент, перемешивал в сферической чаше в течение
3-5 мин.
Пример. Приготовление раствора производится по технологии, указанной выше. Взвешивают 600 r просеенного портландцемента для горячих скважин. Исходная влажность кека равна 803. Значит, если для опыта необходимо взять 20 вес.ч. кека титаномагниевого производства, то влажного (естественного) кека необходимо взвесить 600 г. Далее готовят раствор хлористого кальция из расчета 4i к воде водопроводной + влага кека 780480 r. Это составляет 8,4 вес.ч, или
50,4 r хлористого кальция.
Приготовив пульпу из раствора хлористого кальция и кека, затворяют ею цемент. Основные параметры полученного тампонажного раствора следующие:
Плотность, кг/и 1,32 10
Растекаемость, и 18 10
Время прокачиваемости на КЦ-4 при температуре 348К и давлении 50 МПа, ч-мин начало конец
Сроки схватывания при температуре
348К и атмосферном давлении,ч-мин начало 4-25 конец 10-50
Предел прочности при изгибе через
48 i 2 ч твердения при температуре
348К и атмосферном давлении, Н/м 14.10
909 I 27
5 использовании 1-30 вес.ч. кека и
4 вес.3 хлористого кальция к весу общей воды (воды водопроводной + влаге кека), т.е. в опытах 15-20.
Применяя кек в количестве более S
30 вес,.ч. получают цементный камень с прочностью ниже, чем это предусматривается ТУ и ГОСТом.
В опытах 1-7 без использования о хлористого кальция и в опытах 8-14 при использовании 33-ного раствора хлористого кальция сроки схватывания и время прокачиваемости слишком
15 велики. б
В опытах 22-28 при использовании
53-ного водного раствора хлористого кальция прочность при изгибе цементного камня уменьшается по сравнению с использованием 4 -ного раствора.
В табл. 2 приведены сравнительные данные предлагаемого и известного растворов при одинаковых плотностях.
На осноеании приведенных в табл.1 данных тампонажные растворы опытов
15-21 предлагаются в качестве оптимальных растворов, отвечающих требованиям ГОСТа .(ГОСТ 1581-63) и утвержденных ТУ на облегченные тампонажные растворы.
909127!
Щ
С !
Х 1
1 с-%
I Ic4<
S 0»С. 1
О
1О о
Х т о с».
CL с сч
Э
K IO I)ID м сч .С) м сч ч»
14 а сч о
C» D м 14
Х S Э а.
IU !)I Э
1 ) 1
IC 1
1! 1
1
Х
S 1:Т
E Э
1 1 Х т о
1; Y
1 а о о
-)
I 1 1
-3 LA а а
1 м а о м
I 1 сч - и
LA О м
I 1 м о
-: o
1 I 1
«с» о o o м\ сч е—
1 1 1 с» л о
С 1 л
I 1
LA «С»
C) LA сч
1 1 м
S т
Ы
Cl м
s ; — \
I- I 1
О I O
О I
K 1 Э
Э т
Ig 1 IIU
III
LA a o
C) О
1 1 а а ю LA Ln сч м
1 I 1 в о о
О Ln а Ln! 1
LA о а
I сч -Ф
Ю )Л
D Y
I i сч с» о сч м
1 м
Ln î о
I 1 1 0 I О
Ю О м о
1 1 м
1
1
1:У
1 Qj
Х о х
Х сс
S
IQ со
IЯ сО х
a Ln о м
1 1 I ч» сч
Ln О! I
LA С»
I 1
О»
LA ь Ln о) т1 1 1 м - а а о м
1 1
LA a
LA a а сч
1 I
LA М
D О
О СЧ
) Ln o o е4
1 1 1 о а м
Ю
Ю
- й
1 1 т О
I Щ
l т
I cO
z а
С4 О
I I
-1" LA о а о — --й LA
I l
CO л- СЧ
О 1Л м
1 1 1 г
О 1Л
I м Ln
LA
С»
I 1 С) о
--Г о о о м с» ! I 1
01 - сч
1 сч
Э
lo
4) с4
:)
Э 0 - Е
m o
Х Хсс о 1 л сч
4) I cc
l- c)
0 о
r LA»С
1 о с
CO I
СЧ 1 LA сч о м сч о м с1
С» а -4 л сч м м о
-=1- м о а -Ф о сО м сч
LA CO
CO л о а о
О сч
М D 1.Г\ сЧ !Л CO сч о о
cO Ln О л о сО а ! С .
LA CO
СО о о м о сч л сч сч
С:) LA л с:) с»
1Л л
Ю с»
СС!
1 )Х
1 I- )Х
О S
1 S
1 Q. 4) о с
С m х с
- 1 о
cO o сЧ сО
LA С) М LA л а о л
О 0 со сч м л сп сч м
1
1 C! о о м) Г о о о
)т1 LA 0
14 с» о
; м
О О а сч сч о о о ш сЧ с 4 о o o
LA С1 LA сч сч о о
<л м о сл сч л !
») 1
1 X Х 1
О m
Х 1о о л 0 II!
ЭОЭ
COCCI
l л
Ш
Щ
lo о
С» о а сч сч
O — LA м\
Ln o 1л
СЧ С 4
Ln сч м
1Л C) л сЧ
I 1- 1
l I
I Э I ! I
1 III I
1 т 1 о о о
o o o о о о о î о о
o o
o o
o o
С»
C) о о о о о о
o o о о о о с»
Ю о о о о
1
I л с с:) CA o сч
Э с».
Y о
О. с»
СЧ М -сс. а iС) I Co m O
909127
» 1
1 е
1! (tg 1
1- 1
Ф 1
Z 1
М !
О1
Cf I
О< а!
С: 1
I
I
I о
lo о
3 о а
S х е
Y о а
IL
Е (0 а
««t
Ф сх
Ф
«1
C о о сч л СС\
<«
Z
6t
6t
Ф о
L
6t
6) о а
О СЧ
1 3
О Ь ссъ «се
I 3
О в о
СЧ lA
О CD
LA О сч сч
-.г о
-з.
IQ
s c
1v
О о
«Г1
Ф
CQ
Ф S
s x
z e
6t <=
Y Ф о е а сх
X
Е Y Ф «О а.с<. ФМ X х е 6l З ICQ 6l х S У о «1 LA МЪ ! сч N CD m CD I l -3 О1 ь о -6 М 1 1 сч О ь 1 «3 ь м I О Ф s a S > I IФ 63 C a Ф Ф е с <4: X Ф Z. 1о х s a o. Ф С е о о Е:Ю ы е Ф а 3М Ф сО о о Ф S а о х о C0 Y а Ф е с Е Ф К 3- О 1S Ф а а с <=! Ф lo l0 «t CD сч CD I СО С30 л<С< о Сс 1- о о — . сШ С3О сч л со сч л 1 о С: Ю 0«3 Щ»» о м о СЧ LA ° ° сч о с) С0 е е ° ° «3 ° ° О О1 сч о о «л м ь о СУ1 L«L сч л Ф Iо о С.э CD м ь м о о о о о CD о о ь о м сч » СЧ СЧ Сч 1- -* u Z а 1 с сч Ф 1 Z S Ф»- 1 а е <6 Ф I тЮ 1 1 ФФх х о Г
1 1 Х 1 1 о и о Е 1 у 1 Q t е 1 Е 1 х 1. Ф I 1 I ! I 1 I 1:С I 1 Ф х 1 О 1 I У 1 I I z» — S I I 1 1 1 1 О З 1 С 1 Е I 1 3 I 1 Е, 1 1 Z 1 1 d I I-О I Ф о Е 1 е о У Е<У 1 I 1 1 )S 1 3 о 1 1-<Х . < о s < I S «К 1 а о о I C Е 1 Х У I I 1 I 1 Д< 1 I Ц(1 о 1 I Ф t l 1 W Е > О 6t 1 Х l1 W О 1 о Ф ФОФ< 1: Ф 1 I 3- 1 х I t Ф 1 l 1 Ф 1 1 M I о о m o о m сч и t 1 1 1 м ю ь о СЧ»» О I I I сЧ м а а о м а сч 1 I I ь — сч а а о о о м сЧ - -Ф м l . I 1 1 I СЧ М М Ф LC< в в о » » Сч сч о м м м л 0O LC< О л о л ° » СЧ LA СС\ LA ° ° л со о сч о о о »- LA CV C4 е о а сч cv о о о о о о @ сч H сЧ ) t е Y ! X 1 Ф, с S о I . с 1! 3II д 1 1 а 1, о С« 1 S I 1! 1 е I .< Х Ф I 1 о a, v 1 Cg, У Ф 1, Y 3! 1 с 1 + l 1, о 1 63 о 1 о <.сх 1 О С0 1 о Ф о 1Я 1 1 2l СЕ <О 1 C«t 1 ° Ф 1 S 1. 1 г < Ф Ir 1 S a 1 909127 Табли ца 2 Тампонажный раствор Показатели известный предлагаемый (1,3-1,4) ° 10 (16-20) 10 Плотность, кг/м Э Растекаемость, м (1,3-1,4) -10 (17-20) 10 Срок начала схватывания при температуре 348К, ч 2-3 3-5 (5-12) ° 10 Кек титано-магниевого производства Хлористый кальций Вода Формула изобретения Составитель В. Гришанов Техред М ° Надь Корректор В. Бутяга Редактор Л. Филь Тираж 624 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 798/44 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Прочность (изгиб) при температуре 348К через 48 ч, Н/м Облегченный тампонажный раствор для крепления скважин, содержащий портландцемент для горячих скважин, облегчающую добавку и воду, о т л и чающий с я тем, что, с целью увеличения времени прокачиваемости, сроков схватывания и предела прочности цементного камня, в качестве облегчающей добавки он содержит кек титано-магниевого производства и дополнительно — хлористый кальций при следующем соотношенйи ингредиентов, вес.u.: Портландцемент для горячих скважин 100 го 1 30 2,0-11,6 50-290 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Луценко Н.А., Образцов О.И., Тампонажные растворы пониженной плотности. М., "Недра", 1972, с. 50-107. 2. Авторское свидетельство СССР зо 610978, кл. E 21 В 33/138, 1977. 3. Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. M., "Недра", 1973, с. 80 (прототип) 
