SU1654543A1 - Тампонажна смесь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области глубокого бурени . Цель изобретени  - повышение седиментационной устойчивости там- понажного раствора, повышение прочно сти цементного камн  и предотвращение его усадки при температуре от 22 до160°С. Тампонажна  смесь дл  цементировани  нефт ных и газовых скважин включает в  жущее и в качестве минеральной добавки сульфоэлюминатно-силикатный цемент (САСЦ) при следующем соотношении компонентов , мас.%: в жущее 75-96; САСЦ 4-25. САСЦ получают путем низкотемпературной

Description

Изобретение относитс  к глубокому бурению , в частности к составам дл  цементировани  высокотемпературных скважин при наличии в разрезе агрессивных гипсо- соленосных отложений.

Цель изобретени  - повышение седиментационной устойчивости тампонажного раствора повышение прочности цементного камн  и предотвращение его усадки при 22-160°С.

Тампонажна  смесь дл  цеметиропа- ни  нефт ных и газовых скважин включает в жущее и в качестве минеральной добавки - сульфоалюминатно-силикатный цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

В жущее75 96

Сульфоалюминатно

силикатный цемент4 25

Дл  экспериментальной проверки со ставов тампонажной смеси подготовлены 6 смесей ингредиентов (табл I) В качестве в жущего используют тамлонажныи цемент (при необходимости допускаетс  введение наполнител ), который смешивают с с/ль фоалюминатно-силикатным (САС) цементом в заданных соотношени х и затвор ют водой При необходимости в жидкость растпорени  добавл ют замедлители схватывани  Затво рение тампонажного раствора и определение основных его свойств производ т по обще.13 вестнои методике.

САС цемент получают nyie M низкотемпературного обжига (1200 1300°С) сырье вой шихтм состо щей из износ i н ка фосфогипсз и каолиновой глины L го мине ралогичесмчи состав представлен минет л ми с/л ьфоал юми н  i ом (Г. ;AiSi

,о ел

-N ел

4 СО

сульфосиликатом (CsS2S), белитом (C2S) и избытком сульфата кальци  (Са504изб). Минералогический состав указанного цемента регулируетс  значени ми коэффициента насыщени  (КН) и сульфосиликатного модул  (ns). Путем изменени  этих параметров можно получать САС цементы с различными показател ми сроков схватывани .

Примен емый в качестве добавки к там- понажному раствору САС цемент получают при ,667 и ,0, температура обжига 1250°С. Он характеризуетс  следующим ми- нера/югическим составом %: 9,13; C5S2S+C2S 85,60; СЗизб. 0,43; GiAF 2.40 и сроками схватывани : начало 10-20 мин, конец 25-30 мин. Набор прочности при твердении САС цемента протекает интенсивно, чему способствует наличие в его составе гидравлически активных компонентов ( и СаЗОиэб.).

В табл. 1 представлены полученные структурно-механические свойства тампо- нажной смеси с различным соотношением ингредиентов и известных составов,

П р и м е р 1. Берут тампонажный портландцемент , добавл ют измельченный САС цемент при следующем соотношении компонентов , мас.%:

В жущее96,0

САС цемент4,0

Сухую смесь затвор ют пресной или минерализованной водой при ,5. Режим испытани  следующий: , атм. Растекаемость тампонажного раствора составл ет 21 см, плотность 1800 кг/м3, водо- отстойО,9%, что примерно в 15 раз меньше, чем у известной смеси. Прочность цементного камн  через 48 ч твердени  образцов составл ет; при изгибе 6,0 МПа, при сжатии 12,3 МПа. Образцы не дали усадку.

П р и м е р 2. Тампонажна  смесь, содержаща  мас.%:

В жущее90,0

САС цемент10,0

Приготовление и испытание тампонажного раствора производ т описанным способом . ,45, Т 120°С, Р-30 МПа, растекаемость 21 см, плотность 1790 кг/м , водоотстой 0,4%. Прочность затвердевающего камн  через 48 ч составл ет: при изгибе 10,7 МПа, при сжатии 16,0 МПа, что в 2,5 раза выше, чем у известной смеси. Камень безусадочный.

Данные табл. 1 показывают, что тампонажный раствор на основе тампонажной смеси обеспечивает резкое снижение водо- отсто  и повышение прочности цементного камн , который характеризуетс  отсутствием усадочных деформаций.

При содержании 3,0% САС цемента в составе тампонажного раствора обеспечиваетс  положительный эффект по части снижени  водоотсто  и повышени  прочности

цементного камн . Однако такого количества САС цемента недостаточно дл  компенсации его усадки.

Увеличение содержани  САС цемента свыше 25% (30%) также благопри тно ска0 зываетс  на росте прочности цементного камн  и снижении водоотсто . Однако вследствие бурной кристаллизации гидросульфо- алюминатов кальци  (особенно трехсульфатной формы) происходит интенсивное расширение,

5 темп и сила которого превосходит таковые набора прочности цементного камн , в результате чего он растрескиваетс .

Тампонажный раствор на основе тампонажной смеси может примен тьс  дл  це0 монтировани  глубоких скважин.

В табл. 2 представлены результаты по определению сроков схватывани  тампонажного раствора.

Определ ют сроки схватывани  тампо5 нажного раствора, содержащего наибольшее количество САС цемента (25%). К этому составу добавл ют известные реагенты-замедлители схватывани  в количестве 0,05- 0,1 % от массы сухой смеси,

0 Как видно из табл. 2 начало схватывани  тампонажного раствора, содержащего САС цемент, незначительно сокращаетс .

Использование данной тампонажной смеси позвол ет обеспечить длительный

5 срок службы скважин вследствие высокой прочности, термо- и солестойкости цементного камн , а также отказатьс  от дорогосто щих ремонтно-изол ционных работ по наращиванию цементного кольца и повтор0 ной герметизации мест перетоков за счет отсутстви  усадки, водоотсто  и увеличени  в объеме цементного камн .

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   5 Тампонажна  смесь дл  цементировани  нефт ных и газовых скважин, включающа  в жущее и минеральную добавку, отличающа с  тем, что, с целью повышени  седиментационной устойчивости тампонаж- 0 ного раствора, повышени  прочности цементного камн  и предотвращени  его усадки при температуре 22-160°С, в качестве минеральной добавки она содержит сульфоалюминат- но-силикатный цемент при следующем 5 соотношении компонентов, мас.%;

В жущее75-96

Сульфоалюминатносиликатный цемент4-25

Известный

УпЩ+барит

(1:1) + ВРП-31 100

0,1

160

60

20

2400 14

4,4

6,0

Усадка

Контрольный

2 Тамионажный портландцемент

100

Предлзгае- мый

70

0,5

22

I атм 21

1800 2,8 5,0 10,0

О сл

-С.

ел л со

30

0,35 160

60

19

1780 0,1 7,2 14,0

Трещины

Таблица2

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Тампонажная смесь для цементирования нефтяных и газовых скважин, включающая вяжущее и минеральную добавку, отличающаяся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости тампонажного раствора, повышения прочности цементного камня и предотвращения его усадки при температуре 22-160°С, в качестве минеральной добавки она содержит сульфоалюминатно-силикатный цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Вяжущее 75-96

   Сульфоалюминатно· силикатный цемент 4-25

   1 1 1 к 1 С( « 1 к а 1 ОС а z~\ ё 1 к и X к X ы X 1 ci > в ОС со в ж СП 5 1 со J 1 1 и υ ·> и и Ф сп 1 и : -н. m . · «3 ь о со ί- О. — 1 1 Ί а ф y-s CU α» Н

   h XI II с X ф tо 1 t 1 х О X 1 X I ф X а 1 6- 1 о СЧ <н О 00 о а 3 Е 1 «0 1 о ·. ·> * * <0 « о 1 * I сч - о С? СЧ \О сл сч JC X Q. 3* ί υ 1 - \O ,— — СЧ сч 2 У. и I 1 н ф «1 со 1 1 ь ьс 3 <Г 1 1 СО q 1 Φ 1 СП Ф СП 1 Ю 1 «0 EJ Ф 1 X 1 л» сч гл X ф а I и 1 о О * * * о а ф 1 m I — •ь а» о сч к гх У 1 X - <fr кл кЛ — — 1 СО 1 г? ! а ίΟ · 1 1

   X 1 1 1 о 1 * 1 1 е 1 1 Л - 1 1 У «0 1 t- X 1 1 *d а 1 О и 1 1 ь о 1 0 и 1 I m 1 г? я 1 СП 1 X 1- 1 О 1 1 1 ι п

   S ! 2 φ 1 си 1 ! ф с . X ф н Ф а >v о 1 1 - 1 I 1 1 1 1 1 >£> 1 о о сч сч сч с-4 СЧ СЧ О СЧ о чО о 1 1 1 ф 1 1 1 1 о а ь X 1 1 to ф о X 1 1 Ш ф 1 1 1Л кЛ о Η н ф а 1 1 гЛ кЛ, 1Л кЛ <Г <Н г о о 1 1 «> а. * * ·> со q ц X 1 кл 1 о о О о о - о о

   1 Ф X ф X 1 и 1 я <г X W !*-- ф о 1 1 * и. о 1 1 « Ь 1 а Г) со ! о 5 X 1 ф X X 1 Е X Ф 1 а к 1 X И X 1 0 г? 1 nJ ф Ф 1 и X н X a гл _ 1 * ф 1 1 ф- н 1 X X 1 0 а; 1 Е У, 1 ¹ X ф 1 Ф я 1 1 ь о 1 q и. 1 S о 1 1 н X сч

   Таблица2

   Состав Содержание раствора, мас.% Параметры раствора Условия испы- тания Начало схватывания, ч-мин Вяжущее Утяжелитель(барит) САС цемент Замедлитель НТФ в/т р.кг./м³ Д. см т?с Р.МПа 1 100 - - 0,05 0,35 2100 22 120 40 4-30 2 75 - 25 0,05 0,35 2080 21 120 40 4-00 3 50 50 - 0,1 0.30 2400 21,5 160 60 5-30 4 37,5 37,5 25 0.1 0,30 2390 20 160 60 4-45

   Составитель Л.Бестужева Редактор Н.Рогулич Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

   Заказ 1938 Тираж 368 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина 101