ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР Российский патент 1995 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к приготовлению и использованию тампонажных составов для изоляции зон поглощений и водопроявлений, представленных пористыми и мелкотрещиноватыми горными породами при наличии в них движения пластовых вод.

Известен тампонажный раствор на основе портландцемента, дополнительно включающий хлорид кальция, сульфат аммония. Состав является седиментационноустойчивым, имеет водоотдачу, близкую к водоотдаче бурового раствора, позволяет предотвратить осложнения при цементировании скважин, связанные с образованием непрокачиваемых сгустков. Но в то же время известный тампонажный раствор имеет сравнительно низкие стабильность и прочность образующегося камня [1].

Известен также тампонажный раствор на основе цемента, дополнительно содержащий смесь сульфатов кальция и алюминия. Но данный раствор имеет сравнительно короткие сроки схватывания, иногда практически мгновенные, что затрудняет работу со смесью, т.к. может привести к прихвату бурового инструмента в момент разбуривания, а также образования тампонажного камня незначительной толщины [2].

Для увеличения контактного сцепления тампонажного раствора и постепенного перехода раствора в твердое состояние предложено в тампонажный раствор вводить хлористый кальций (авт. cв. 1314012), в смеси с хлористым натрием (авт. cв. 1263814). Но данные тампонажные растворы вызывают трудность их приготовления, особенно в полевых условиях, связанную с дозировкой компонентов, а также имеют сравнительно короткий временный диапазон схватывания и высокую себестоимость из-за применения практически чистых солей кальция и натрия.

Наиболее близким к предлагаемому является тампонажный раствор, включающий цемент и добавки: хлористый натрий, гидроксид кальция и изол, представляющий собой отход асбоцементного производства, содержащий низкоосновные гидросиликаты кальция и другие гидратные образования. Хотя данный тампонажный раствор и удовлетворяет требования к облегченным растворам, но тем не менее имеет и ряд недостатков: время живучести (подвижности) раствора определяется скоростью гидратации алита и белита (минеральных компонентов цемента). Последняя зависит от концентрации свободной воды в композиции. При содержании солей щелочных металлов в виде хлоридов гидратация идет быстро, т.к. NаСl не образует кристаллогидратов и ведет к трещинообразованию, т. е. у данного тампонажного раствора сравнительно низкая прочность цементного камня [3].

Целью изобретения является регулирование сроков схватывания раствора, увеличение прочности цементного камня. Достигается это тем, что тампонажный раствор на основе цемента, включающий добавки из солей кальция и натрия, в качестве добавок используют отход производства кальцинированной соды стадии дистилляции при следующем соотношении компонентов, мас.%: Цемент 48-52 Отход производ- ства соды 12-18 Вода Остальное
Отход производства кальцинированной соды имеет следующий, практически постоянный состав: СаCl₂ 62-72 NaCl 27-37 CaSO₄ 0,6-0,9 Са(ОН)₂ 0,1-0,4, который образуется на стадии фильтрации и упаривания дистиллята, который высушивают до остаточной влажности 2-5% и имеющий насыпной вес 800 кг/м³.

Наличие СаCl₂ и NaCl в предлагаемой добавке упрощает их дозировку, а также приготовление тампонажного раствора. Кроме того, предлагаемая добавка обеспечивает равномерность распределения по объему цементного раствора при затворении цемента в промысловых условиях и равномерность свойств получаемого камня, увеличивающего временной диапазон срока схватывания и позволяющий регулировать этот диапазон.

Тампонажный раствор готовят следующим образом. Предварительно высушенный в трубчатой или барабанной печи до остаточной влажности 2-5% отход кальцинированной соды (ОКС), имеющий насыпной вес 800 кг/м³, в смесителе смешивают с расчетным количеством цемента в течение 10-19 мин до получения однородной массы. Далее эту массу затворяют водой. Для приготовления тампонажного раствора обычно используют тампонажный цемент марки 400.

В табл. 1 приведены качественные и количественные составы тампонажных смесей, а их физико-механические параметры - в табл.2, данные ингибирующей способности и межфазного натяжения - в табл.3.

На основании представленных данных и описания технологии приготовления тампонажного раствора видно, что предлагаемый состав и способ его использования позволяют значительно упростить процесс приготовления раствора. Состав раствора позволяет использовать его для тампонирования скважин с широким спектром показателей: по температуре и составу призабойной жидкости, по условиям работы по тампонированию. Живучесть раствора и четко обозначенные и стабильные сроки начала схватывания и достаточная прочность при 2-суточном твердении позволяют ускорить процесс тампонажа, в то же время уменьшить расход материала из-за раннего схватывания. Состав отходов кальцинированной соды удачно сочетает в себе замедлитель и ускоритель схватывания в оптимальной пропорции и содержит сульфат кальция - источник зародышеобразования кристаллов цементного камня.

С учетом вышесказанного можно обоснованно предположить как высокую эффективность применения предлагаемого раствора, так и экономичность тампонажа скважин с его помощью а, следовательно, и обеспеченный спрос на этот состав в практике нефтегазодобычи.

Использование: бурение и крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: тампонажный раствор содержит (мас.%): цемент 48 - 52, отход производства кальцинированной соды со стадии фильтрации и упаривания дистиллята до остаточной влажности 2 - 5% - 12 - 18 и вода - остальное.

ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР, включающий цемент, добавку, содержащую соли кальция и натрия, и воду, отличающийся тем, что в качестве добавки, содержащей соли кальция и натрия, он содержит отход производства кальцинированной соды со стадии фильтрации и упаривания дистиллата, высушенный до остаточной влажности 2 - 5%, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Цемент - 48 - 52
Отход производства кальцинированной соды со стадии фильтрации и упаривания дистиллата, высушенный до остаточной влажности 2 - 5% - 12 - 18
Вода - Остальное