ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР Российский патент 2004 года по МПК E21B33/138 

Описание патента на изобретение RU2230883C2

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин, осложненных наличием пластов с аномально низкими пластовыми давлениями (АНПД).

Известен облегченный раствор на основе портландцемента, полых стеклянных микросфер, гипса, карбоалюминатной добавки и воды (см. пат. №2141026, RU Е 21 В 33/138, 08.07.1997) [1].

Плотность данного раствора выше 1400 кг/м3, кроме того, в скважинных условиях, за счет “схлопывания” полых стеклянных микросфер, наблюдается повышение плотности раствора до 1600 кг/м3, что нежелательно и может привести к поглощению тампонажного раствора. Также применение данного состава экономически не целесообразно из-за высокой стоимости стеклянных микросфер.

Эти недостатки устранены в тампонажном растворе (см. RU №2101246, опубл. 10.01.1998], он содержит клинкер, гипс, трепел и воду, данный раствор по технологической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа. Однако минимально возможная плотность данного раствора 1470 кг/м3 достигается при водоцементном отношении (В/Ц), равном 1,0.

В районах Среднего Приобья, в т.ч. ООО “ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь” для цементирования верхнего интервала скважин плотность тампонажного раствора для основного фонда скважин должна быть 1380-1420 кг/м3.

Задачей изобретения является разработка технологичного, облегченного тампонажного раствора, имеющего плотность в пределах 1380-1420 кг/м3, которая не должна повышаться в скважинных условиях. Кроме того, данный раствор должен быть относительно недорогим.

Поставленная задача решается за счет того, что облегченный тампонажный раствор включает цемент, содержащий клинкер, гипс, трепел, и воду, причем цемент дополнительно содержит запечную пыль с электрофильтров и добавку полиоксихлорида алюминия - ПОХА при следующем соотношении компонентов, мас.%: клинкер - 50; гипс - 2,5; трепел - 35; запечная пыль с электрофильтров - 12,5; ПОХА - 1,3-1,5% сверх 100%, при водоцементном отношении - 1,3.

Технический результат - снижение плотности раствора до заданных 1380-1420 кг/м2 без ухудшения его физико-механических свойств, 1 пр., 3 табл.

Из патентной и научно-технической литературы не известны тампонажные материалы, содержащие совокупность указанных выше компонентов в предложенном качественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.

Используемая запечная пыль с электрофильтров содержит до 3% свободной окиси кальция и является отходом цементного производства ОАО “Новотроицкий цементный завод”.

ПОХА выпускается по ТУ 6-09-05-1456-96 и представляет собой порошок желтого цвета, легко растворимый в воде.

В ходе экспериментальных исследований нами установлено, что ПОХА способствует расширению твердеющей системы, а сформировавшийся камень обладает безусадочными свойствами с 4 образованием прочной структуры. Это объясняется тем, что оксид алюминия, входящий в состав ПОХА до 30%, как наиболее активная фаза, способствует образованию крупных игольчатых кристаллов на поверхности цементного зерна. Подтверждением тому служат исследования образцов цементного камня под микроскопом, а также то, что предел прочности цементного камня на изгиб в 1,5-2,0 раза выше предела прочности на сжатие в начальные сроки твердения. К двадцати четырех суточному возрасту предел прочности цементного камня на сжатие увеличивается и превышает предел прочности на изгиб в 2,0-3,0 раза.

При проектировании свойств указанная характеристика позволяет увеличивать водотвердое отношение, следовательно, снижать плотность раствора, не ухудшая его физико-механические свойства.

Сравнительные данные свойств известных составов (аналога и прототипа) и заявляемого приведены в табл. 1-3

Установлено, что оптимальной является концентрация ПОХА в пределах 1,3-1,5% к сухому веществу (цементу). При снижении содержания ПОХА ниже 1,3% тампонажный раствор не удовлетворяет поставленным требованиям, а при повышении содержания его более 1,5% сокращается время загустевания раствора ниже допустимого предела, кроме того, наблюдается ухудшение его реологических характеристик.

Пример применения тампонажного состава в промысловых условиях.

Во время затворения тампонажного раствора расчетное количество ПОХА вводится через гидроворонку в подаваемую жидкость затворения; можно добавлять ПОХА непосредственно в цемент.

Предлагаемый состав тампонажного раствора испытывался в промысловых условиях на скважине №9762 Тевлинско-Русскинского месторождения ООО “ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь”.

По вышеописанной технологии был приготовлен тампонажный раствор со следующими показателями тампонажного раствора и камня:

плотность при В/Ц=1,3, кг/м3 1380

водоотделение, % 1,8

прочность (2 сут), изгиб/сжатие, МПа 1,9/1,2

прочность (24 сут), изгиб/сжатие, МПа 3,2/6,8

водоотдача, см3/30 мин 110

время загустевания, мин 150

растекаемость, мм 260

При этом расход материалов составил, кг:

клинкер 18100

гипс 905

трепел 12670

запечная пыль с электрофильтров 4525

ПОХА 500

вода 47 м3

Исходные данные скважины:

1. Забой скважины 2588 м.

2. Глубина спуска эксплуатационной колонны 2586 м.

3. Диаметр эксплуатационной колонны 146 мм.

4. Диаметр скважины 216 мм.

Приготовленный раствор в объеме 60 м3 был закачан в затрубное пространство, циркуляция раствора полная до конца цементирования, наблюдался выход раствора на устье.

После ожидания затвердевания цемента проводились геофизические исследования на предмет определения качества крепления в контактных зонах цементный камень горная порода и цементный камень стенки колонны, высота подъема тампонажного раствора и его однородность по плотности.

Результаты исследований положительные. Преимущество предлагаемого тампонажного раствора заключается в его технологичности: плотность раствора хорошо регулируется в широких пределах и не увеличивается в скважинных условиях; не требуется заблаговременного растворения реагентов в условиях буровой, а также в относительной дешевизне.

Источники информации

1. Патент РФ №2141026, кл. Е 21 В 33/138, 1997.

2. Патент РФ №2101246, кл. Е 21 В 33/138, 1998.

Похожие патенты RU2230883C2

название год авторы номер документа
КИСЛОТОРАСТВОРИМЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ 2010
  • Кузнецова Ольга Григорьевна
  • Чугаева Ольга Александровна
  • Кохан Константин Владимирович
  • Зуева Нина Аркадьевна
  • Сажина Елена Михайловна
  • Кудимов Иван Андреевич
  • Дружинин Максим Александрович
  • Дудоров Павел Анатольевич
RU2452757C1
БЕЗУСАДОЧНЫЙ ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ ЦЕМЕНТ 2002
  • Акчурин Х.И.
  • Каримов Н.Х.
  • Мяжитов Р.С.
  • Каримов И.Н.
  • Берг Ю.А.
  • Шамсиев Р.А.
  • Никитин С.В.
  • Алибаев И.А.
RU2203388C1
ГИПСОЦЕМЕНТНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 2023
  • Фляг Наталья Владимировна
  • Речапов Данир Ахатович
  • Сухова Наталья Валериевна
  • Сенюшкин Сергей Валерьевич
  • Мамедов Камил Казым Оглы
  • Родер Светлана Александровна
  • Пермитин Андрей Геннадьевич
RU2802474C1
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ 2001
  • Щавелев Н.Л.
  • Лушпеева О.А.
  • Лосева Н.Т.
  • Рябцев А.Г.
  • Денисов В.С.
  • Шашков А.Г.
  • Николаев В.А.
  • Черданцева Т.П.
RU2204691C2
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ ЦЕМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2004
  • Акчурин Хамза Исхакович
  • Каримов Назиф Ханипович
  • Мяжитов Рафаэль Сяитович
  • Каримов Ильшат Назифович
  • Алибаев Ильдар Абдулхаевич
  • Клюсов Анатолий Александрович
  • Фролов Андрей Андреевич
  • Амирханова Светлана Изильевна
RU2292373C2
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ ЦЕМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2004
  • Акчурин Хамза Исхакович
  • Каримов Назиф Ханипович
  • Мяжитов Рафаэль Сяитович
  • Каримов Ильшат Назифович
  • Алибаев Ильдар Абдулхаевич
  • Берг Юрий Александрович
  • Никитин Сергей Витальевич
  • Агзамов Фарит Акрамович
  • Шамсиев Раис Акрамович
RU2292374C2
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 2003
  • Курбанов Я.М.
  • Хафизова Э.Н.
  • Сутягин В.А.
  • Каримов И.Н.
RU2239049C1
СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЙ 2008
  • Днистрянский Владимир Иванович
  • Мокшаев Александр Николаевич
  • Горонович Сергей Николаевич
  • Цыцымушкин Петр Федорович
  • Петров Владимир Сергеевич
  • Романов Владимир Васильевич
  • Широков Виктор Александрович
  • Степанов Виталий Николаевич
  • Ефимов Андрей Витальевич
RU2373251C2
ОБЛЕГЧЁННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2016
  • Самохвалов Михаил Андреевич
RU2648730C1
ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 1992
  • Цыцымушкин П.Ф.
  • Каримов Н.Х.
  • Хайруллин С.Р.
  • Кудряшова З.Н.
  • Белов И.В.
  • Шамсиев Р.А.
RU2026959C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 230 883 C2

Реферат патента 2004 года ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин, осложненных наличием пластов с аномально низкими пластовыми давлениями (АНПД). Облегченный тампонажный раствор, включающий цемент, содержащий клинкер, гипс, трепел, и воду, причем цемент дополнительно содержит запечную пыль с электрофильтров и добавку полиоксихлорида алюминия - ПОХА при следующем соотношении компонентов, мас. %: клинкер - 50; гипс - 2,5; трепел - 35; запечная пыль с электрофильтров - 12,5;

ПОХА - 1,3-1,5 % сверх 100%, при водоцементном отношении - 1,3. Технический результат - снижение плотности раствора до заданных 1380-1420 кг/м2 без ухудшения его физико-механических свойств. 3табл.

Формула изобретения RU 2 230 883 C2

Облегченный тампонажный раствор, включающий цемент, содержащий клинкер, гипс, трепел, и воду, отличающийся тем, что цемент дополнительно содержит запечную пыль с электрофильтров и добавку полиоксихлорида алюминия - ПОХА при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Клинкер 50

Гипс 2,5

Трепел 35

Запечная пыль с электро-

фильтров 12,5

ПОХА 1,3-1,5 сверх 100%

при водоцементном отношении 1,3

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2230883C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТА 1996
  • Лысцова Л.Ю.
  • Рагозина Л.В.
  • Прокин А.И.
RU2101246C1
RU 98104352 A, 10.03.1993
Облегченный тампонажный раствор 1987
  • Иванова Римма Павловна
  • Вертопрахова Людмила Алексеевна
  • Гальперина Тамара Яковлевна
  • Зельцер Павел Яковлевич
  • Смола Владимир Иванович
SU1481380A1
ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 1992
  • Цыцымушкин П.Ф.
  • Каримов Н.Х.
  • Хайруллин С.Р.
  • Кудряшова З.Н.
  • Белов И.В.
  • Шамсиев Р.А.
RU2026959C1
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН 1991
  • Абрамов Сергей Аркадьевич
  • Крезуб Анатолий Пантелеймонович
  • Мариампольский Наум Акимович
  • Безрукова Елена Самвеловна
  • Савенок Надежда Борисовна
  • Егоров Михаил Александрович
  • Ковалев Дмитрий Федорович
RU2021489C1
ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 1992
  • Рябова Л.И.
  • Сурова Л.М.
  • Баталов Д.М.
  • Щербич Н.Э.
  • Шарипов А.У.
RU2068490C1
ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1999
  • Острягин А.И.
  • Романов В.Г.
  • Рекин А.С.
  • Рябова Л.И.
RU2165006C1
US 5447197 A, 05.09.1995
US 3467193 A, 16.09.1969.

RU 2 230 883 C2

Авторы

Бурдыга В.А.

Бакиров Д.Л.

Каримов Н.Х.

Даты

2004-06-20Публикация

2002-04-10Подача