Тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтяных скважин и способ его приготовления
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Е 21 В 33/138 (23) ПриоритетГооударстоапай комитет СССР оо долам изобретений и открытий Опубликовано 30. 06. 82. Бюллетень №24 Дата опубликования описания 30. 06. 82 (53) УЙК622.245..42(088.8) А.П.Тарнавский, П.ф. Цыцымушкин, В. И. Авилов., В.С.Данюшевский, А.А.Иихайленко, Б.П.Ситков, А.М.Селиханович и С.Н.Горонович ) (72) Авторы изобретения Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (7I ) Заявитель (54) ТАИПОНАИНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ГАЗОВЫХ И НЕФТЯНЫХ С1(ВАЖИН И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ Изобретение относится к креплению газовых и нефтяных скважин, в частности к облегченным тампонажным растворам на основе цемента и может быть использовано для цементирования глубоких скважин различного назначения в условиях аномально низких пластовых давлений. Известны т ампонажные растворы пониженной плотности на основе портландцемента и облегчающих добавок, например бентонита (1 j. Недостатками известных тампонажных растворов являются низкая трещиностойкост ь образующего цементного камня и его пониженная адгеэия к металлу. Наиболее близким по технической сущности и по составу компонентов к предлагаемому является тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтеносных скважин, содержащий тампонажный цемент 66,6566,66с15 вес.i добавку - нитролотриметилфосфоновую кислоту 0,00050,02 вес.3 и воду $2). Известен также способ приготовления тампонажного,раствора путем перемешивания цемента, добавки, наполнителя и воды (3). Недостатками известных тампонажных растворов являются низкие адгезионные свойства цементного камня, высокая плотность (1,84 г/смо) и значительная усадка (более 53), что при цементировании скважин раствором плотностью выше 1,6 г/см в условиях аномально низких пластовых давлений приводит к гидроразрыву l5 пласта, и как следствие, к поглощению тампонажного раствора и гаэопроявлениям. Цель изобретения - уменьшение усадки цементного камня и плотности раствора и повышение адгезионных свойств цементного камня, Поставленная цель до тигается тем, что тампонажный раствор допол939729 30 Таблица 1 Сост авы, вес.Ф Компоненты 55,8 0,025 54,05 55,5 0,035 0,05 2,0 1,75 3,5 Остальное Вода нительно содержит асбест при следующем соотношении компонентов, вес.3: Тампонажный портландцемент 54,0-55,8 Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,025-0,05 Асбест 1,75-3,5 Вода Остальное Способ приготовления тампонажного раствора заключается в том, что пред варительно готовят суспензию асбеста на водном растворе нитрилотриметилфосфоновой кислоты, после чего ее перемешивают с цементом. В качестве асбеста раствор содержит низ косортный полужесткий асбест волокнистый материал, составляющие молекулы которого в одном направлении связаны очень прочно, а в другом — весьма слабо, вследствие этого асбест легко расщепляется на тончайшие гибкие и эластичные волокна. Пучки волокон содержат большое чи,сло микрощелей и микротрещин, обладаю щих большой адсорбционной поверхностью и адсорбируют, главным образом, гидратные новообразования, возн кающие при взаимодействии цемента с жидкостью затворения. Асбестовые волокна способствуют образованию волокнистой структуры, что способствует в конечном итоге повышению адгезии к металлу труб и породам, слагающим стенки скважин, а также уменьшению усадки цементного камня. Облегченный тампонажный раствор готовят следующим образом. Предварительно готовят суспензию асбеста и нитрилотриметилфосфоновом водном растворе, которую используют затем для зат ворения цемента, вместо Тампонажный портландцемент Нитрилотриметилфосфоновая кислота Асбест низкосортный полужесткий обычно применяемого перемешивания компонентов в сухом виде, с последующим затворением полученной смеси водой . Для этого в расчетное количество воды вводят в указанных количест вах Киембаевский низкосортный полужесткий асбест и нитрилотриметилфосфоновую кислоту. Все тщательно перемешивают с помощью циркуляционного насоса или насосной группы цементировочного агрегата. Затем на приготовленной суспензии затворяют (перемешивают) цемент по обычной технологии. Составы образцов из данного тампонажного раствора приведены в табл. 1. В табл.2 приведены свойства цементных образцов, полученных из предлагаемого состава. Результаты проведенных исследований показывает, что при добавлении низкосортного полужесткого асбеста к известному составу, плотность облегченного тампонажного раствора колеблется в интервале 1,54-1,6 г/см, адгезия цементного камня к металлу труб находится в пределах 0,120,36 ИПа и усадка затвердевшей массы составляет 0,6-0,8i. Как видно, введение асбеста в известный тампонажный раствор снижает его плотность на 13-16, повышает адгезию и снижает усадку цементного камня в 6 раз. Использование предлагаемого облегченного тампонажного раствора в условиях низких пластовых давлений значительно повышает надежность и качество крепления газовых и нефтяных скважин, что дает значительный экономический эффект. 939729 Таблица 2 ТемпеСоставы РастеПлотПрочность при сжатии, МПа Адгезия к меУсадка затвердевшей массы, ност ь, г/см Ч ратура гидратации,о С каемост ь, мм таллу, ИПа 1,54 0,6 0,8 250 0 30 0,86 0,12 0,32 0,14 0,36 1,56 240 0,32 0,72 0,94 Ю 34 0,9 1,60 236 0,13 0 7 0,84 0,92 0,33 Известный 1,84 186 4,2 0,37 1,04 0,1 0,32 5,1 Формула изобретения 54,05-55,8 4о Составитель Е. Гришанов Техред 3. Палий Корректор IO,Ìàêàðåíêo Редактор А. Власенко Заказ 4623/46 Тираж 623 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал П(И1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтяных скважин, включающий тампонажный цемент, до" ЭО бавку - нитрилотриметилфосфоновую кислоту и воду, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью уменьшения усадки цементного камня и плотности раствора и повышения адгезионных свойств цементного камня, он дополнительно содержит асбест при следующем соотношении компонентов, вес.3: Тампонажный цемент Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,025-0,05 Асбест 1,75-3,5 Вода Остальное 2. Способ при готовления тампо" нажного раствора по п.1, путем перемешивания цемента, добавки, наполнителя и воды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что предварительно готовят суспензию асбеста на водном растворе нитрилотриметилфосфоновой кислоты, после чего ее перемешивают с цементом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Иадрин Л.Н. Технология и организация крепления скважин. М., 1975, "Недра", с.100-101. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2753031/22-03, кл. Е 21 В 33/138, 1979 (прототип). 3.Чеховский Ю.В. Понижение проницаемости бетона, M., "Энергия", 1968, с.95 (прототип).