Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к тампонажным растворам для крепления скважин.
Известны тампонажные растворы, содержащие портландцемент и золу-унос различных твердых топлив [1].
Однако известные тампонажные растворы, как правило, используют в качестве облегченных тампонажных материалов и их прочностные показатели невысоки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому тампонажному раствору является тампонажный раствор, содержащий, мас. %: тампонажный портландцемент - 29,2 - 41,96, золу-унос гранулированную с влажностью 10-20% - 27,97 - 43-80 и воду - остальное [2].
Недостатками известного тампонажного раствора являются низкая ранняя прочность цементного камня в диапазоне температур 20-140oC и дополнительные энергетические затраты на измельчение гранулированной золы.
Задачей настоящего изобретения является повышение ранней прочности цементного камня за счет снижения водосмесевого отношения.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что известный тампонажный раствор, содержащий тампонажный портландцемент, активную добавку - золу-унос и жидкость затворения, согласно изобретения, содержит активную добавку - золу-унос с содержанием двуокиси кремния не менее 30 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тампонажный портландцемент - 24,64-52,82
Зола-унос с содержанием двуокиси кремния не менее 30 мас.% - 17,60-47,82
Жидкость затворения - до получения растекаемости тампонажного раствора не менее 18 см по конусу АзНИИ
Причем в качестве жидкости затворения он содержит техническую или пластовую воду.
Кроме того, в качестве жидкости затворения он содержит водный раствор пластификатора и/или регулятора сроков схватывания тампонажного раствора.
При приготовлении тампонажного раствора для крепления скважин используют золу-унос Новочеркасской ГРЭС (ГОСТ 25-818-91), имеющую следующий химический состав, мас.%:
SiO2 - 53,20
Al2O3 - 16,96
Fe2O3 - 0,89
CaO - 2,69
MgO - 0,98
SO3 - 0,14
Окислы щелочных металлов - 2,97
Прочие - 0,61
Активным компонентом в золе-уносе ГРЭС является двуокись кремния, которая способствует образованию силикатов кальция и алюминия, придает цементу гидравлические свойства, т. е. способность затвердевать и длительное время работать в водной среде. С увеличением содержания двуокиси кремния повышается ранняя прочность цементного камня.
Зола-унос ГРЭС содержит значительное количество мелкозернистой массы, что придает раствору пластические свойства.
С увеличением в тампонажном растворе содержания золы-уноса ГРЭС подвижность раствора возрастает, что позволяет дополнительно вводить в раствор твердую фазу и готовить тампонажный раствор с пониженным водосмесевым отношением. (см. табл. 1 в конце описания).
Тампонажный раствор готовят следующим образом.
Тампонажный портландцемент смешивают с золой-уносом в заданном соотношении. Используют эолу-унос с содержанием двуокиси кремния не менее 30 мас. %. Смесь портландцемента с золой-уносом тщательно перемешивают до получения однородной сыпучей смеси и затем затворяют жидкостью затворения. В качестве жидкости затворения используют либо техническую воду, либо пластовую воду, либо водные растворы реагентов: пластификаторов и/или регуляторов сроков схватывания.
Полученный раствор перемешивают в течение 3-х минут и определяют растекаемость раствора, его плотность и коэффициент водоотделения. Затем определяют сроки схватывания раствора при температурах 20 и 140oC. Сроки схватывания раствора при комнатной температуре определяют на игле Вика при атмосферном давлении, а при температуре 140oC и давлении 30 МПа определяют в автоклаве.
Оставшуюся часть раствора заливают в стандартные формы, часть образцов оставляют на 24 часа для отверждения в естественных условиях, а часть образцов помещают в автоклав и выдерживают в течение суток при температуре 140oC и давлении 30 МПа. Затвердевшие образцы испытывают на изгиб и на сжатие.
Пример 1. 1056,4 г тампонажного портландцемента смешивают с 352 г золы-уноса Новочеркасской ГРЭС с содержанием двуокиси кремния 53,2 мас.%, тщательно перемешивают до получения однородной сыпучей смеси, которую затворяют 791,6 см3 технической воды. Полученный раствор перемешивают в течение 3 минут. Растекаемость раствора по конусу АзНИИ составляет 20,5 см, плотность - 1,87 г/см3, коэффициент водоотделения - 0, при 20oC. Раствор заливают в вертикальные формы 20х20х110 мм и оставляют на затвердение при температуре 20oC и P= 0,1 МПа в течение 24 часов. Оставшуюся часть раствора используют для определения сроков схватывания раствора при температуре 20oC и давлении 0,1 МПа. Через 24 часа образцы испытывают на изгиб и сжатие.
Результаты испытаний приведены в табл. 2, в конце описания.
Пример 2. Осуществляют по примеру 1 с той разницей, что определение сроков схватывания тампонажного раствора и выдержку образцов для определения прочности цементного камня осуществляют в автоклаве при температуре 140oC и давлении 30 МПа,
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Примеры 3-8 осуществляют по примерам 1 и 2 с той разницей, что берут различные соотношения компонентов в тампонажном растворе.
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Как следует из результатов испытаний, при содержании в тампонажном растворе тампонажного портландцемента в количестве 24,64-52,82 мас.ч., золы-уноса ГРЭС с содержанием двуокиси кремния более 30 мас.%, в количестве 17,60-47,82 мас.ч и жидкости затворения - до получения растекаемости тампонажного раствора не менее 18 см по конусу АзНИИ, тампонажный раствор характеризуется плотностью 1,860-1,880 г/см3 и повышенной прочностью цементного камня.
При введении в тампонажный раствор эолы-уноса с содержанием SiO2 ≥ 30 мас. %, в количестве менее 17,6 мас.ч. подвижность тампонажного раствора и прочность цементного камня увеличиваются незначительно.
При введении в тампонажный раствор золы-уноса с содержанием SiO2 ≥ 30 мас. %, в количестве более 47,82 мас.ч., прочность цементного камня резко снижается.
В тоже время при использовании золы-уноса с содержанием SiO2 менее 30 мас. % в температурном диапазоне 20-140oC, наблюдается значительное снижение прочности цементного камня в ранние сроки твердения.
Параметры тампонажного раствора и прочность цементного камня регулируют с учетом технических возможностей и геолого-технических условий строящихся скважин. Для этого тампонажные растворы обрабатывают пластификаторами и регуляторами сроков схватывания. В табл. 3 (см. в конце описания) приведены составы цементно-зольных тампонажных растворов, содержащих химреагенты. Вышеуказанные химреагенты вводят в жидкость затворения, на которой готовят тампонажный раствор.
Применение пластификаторов и регуляторов сроков схватывания как раздельно, так и совместно, позволяет регулировать параметры раствора и прочность цементного камня. При этом прокачиваемость раствора улучшается, раствор становится более пластичным и сроки схватывания можно как увеличивать, при использовании замедлителей, так и уменьшать, при использовании ускорителей сроков схватывания тампонажного раствора.
В таблице 3 представлены составы тампонажных растворов, содержащие пластификатор и/или регулятор сроков схватывания тампонажного раствора, а так же результаты испытаний указанных тампонажных составов.
Предложенный тампонажный раствор по сравнению с тампонажным раствором прототипом позволяет повысить раннюю прочность цементного камня.
Источники информации:
1. Бережной А.И. и др. Цементирование скважин цементно-зольными тампонажными растворами" РНТС, Бурение, 1971, N 6 с. 14-16
2. А.С. N 1802089, E 21 B 33/138, 1993 (прототип)с
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 1998 |
|
RU2161695C2 |
ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 1999 |
|
RU2165006C1 |
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР | 1999 |
|
RU2151271C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА | 2002 |
|
RU2213844C1 |
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ "РЕОЛИТ" | 2013 |
|
RU2520608C1 |
КИСЛОТОРАСТВОРИМЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ | 2010 |
|
RU2452757C1 |
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР | 1998 |
|
RU2151267C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА | 2002 |
|
RU2215124C1 |
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН | 2005 |
|
RU2288250C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТАМПОНАЖНОЙ СМЕСИ | 1992 |
|
RU2026960C1 |
Использование: изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к тампонажным растворам для крепления скважин. Сущность изобретения: тампонажный раствор содержит тампонажный портландцемент, активную добавку - золу-унос и жидкость затворения при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : тампонажный портландцемент - 24,6 - 52,82, зола-унос с содержанием двуокиси кремния не менее 30 мас.% - 17,6 - 47,82, жидкость затворения - до получения растекаемости тампонажного раствора не менее 18 см по конусу АзНИИ. Технический результат - повышение ранней прочности цементного камня. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
Тампонажный портландцемент - 24,64 - 52,82
Зола-унос с содержанием двуокиси кремния не менее 30 мас.% - 17,6 - 47,82
Жидкость затворения - До получения растекаемости тампонажного раствора не менее 18 см по конусу АзНИИ
2. Тампонажный раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкости затворения он содержит техническую или пластовую воду.
Тампонажный состав для крепления скважин | 1991 |
|
SU1802089A1 |
Тампонажный раствор | 1975 |
|
SU730952A1 |
Тампонажная смесь | 1979 |
|
SU840291A1 |
Тампонажный материал | 1991 |
|
SU1838582A3 |
Тампонажный состав | 1991 |
|
SU1802087A1 |
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ | 1991 |
|
RU2013525C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТАМПОНАЖНОЙ СМЕСИ | 1992 |
|
RU2026960C1 |
US 3713489 A, 30.01.73 | |||
US 3467193 A, 16.09.69 | |||
US 5447197 A, 05.09.95. |
Авторы
Даты
1999-09-10—Публикация
1998-08-05—Подача