СОЛЕНАСЫЩЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН Российский патент 2006 года по МПК C09K8/46 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к материалам, используемым для цементирования нефтяных, газовых, газоконденсатных и геотермальных скважин в условиях солевой и сероводородной сред. Наиболее близкой по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является соленасыщенная тампонажная композиция для высокотемпературных скважин, включающая портландцемент и хлорид натрия [1]. Существенными недостатками указанной соленасыщенной тампонажной композиции для высокотемпературных скважин являются высокая проницаемость цементного камня и низкая прочность сцепления его с колонной в интервале температур 50-110°С, вызванные перекристаллизацией термодинамически неустойчивых гидратных фаз. В совокупности указанные недостатки приводят к возникновению заколонных и межколонных газонефтеводо- и рапопроявлений, снижению трещиностойкости цементного камня при термических и динамических нагрузках.

При создании изобретения решалась задача получения непроницаемого цементного камня с повышенной прочностью сцепления с колонной в интервале температур 50-110°С.

Решение поставленной задачи достигается тем, что соленасыщенная тампонажная композиция для высокотемпературных скважин, включающая вяжущее и хлорид натрия, дополнительно содержит вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-2,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

вяжущее85-90хлорид натрия8-10вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-2,5 ммостальное

При этом в качестве вяжущего можно использовать портландцемент, глиноземистый цемент, шлакопортландцемент, шлакопесчаноцементную или шлакопесчаную смеси.

Приготовление соленасыщенной тампонажной композиции для высокотемпературных скважин может быть осуществлено как в заводских условиях - совместным помолом вяжущего и хлорида натрия в шаровых мельницах с последующим смешением с вспученным вермикулитовым песком в агрегатах механического типа (например, с помощью шнекового питателя), так и в условиях буровой или тампонажного цеха - смешением в заданном соотношении вяжущего, хлорида натрия и вспученного вермикулитового песка в цементосмесительных машинах СМН-20 или смесительных комплексах различного типа. Для этого, например, через тарельчатый или шнековый питатель шаровой мельницы - в первом случае, или приемный бункер шнекового транспортера смесительной машины СМН-20 - во втором случае, подаются соответственно 88 кг вяжущего, 9 кг хлорида натрия, 3 кг вспученного вермикулитового песка фракции 0,3-2,5 мм.

Были приготовлены три состава известной соленасыщенной тампонажной композиции для высокотемпературных скважин, включающий вяжущее (портландцемент ПЦТ II-СС-100 по ГОСТ 1581-96, шлакопесчаноцементная смесь ШПЦС-120 и шлакопесчаная смесь с соотношением шлака и песка 3:1) и хлорид натрия, а также 15 составов соленасыщенной тампонажной композиции для высокотемпературных скважин согласно изобретению по три на каждый из пяти видов вяжущего (портландцемент ПЦТ II-СС-100 по ГОСТ 1581-96, шлакопортландцемент М 400 по ГОСТ 10178-76, глиноземистый цемент по ГОСТ 9552-776, шлакопесчаноцементная смесь ШПЦС-120 и шлакопесчаная смесь с соотношением шлака и песка 3:1) со средним и граничным содержанием компонентов. Приготовление тампонажного раствора осуществлялось в соответствии с ГОСТ 26798.1-96.

Определение проницаемости цементного камня осуществлялось на образцах, сформированных при 50 и 110°С в цилиндрических формах диаметром 22 мм и длиной 150 мм с торцевыми заглушками. По истечении 2 суток твердения при 50°С и одних суток при 110°С с одного конца формы создавалось давление воздухом 0,3 МПа, а с другого - с помощью расходомера фиксировался его расход. Значение проницаемости рассчитывалось по результатам, полученным после 3-кратного создания термических напряжений перепадом температур 30 и 60°С соответственно для образцов, сформированных при 50 и 110°С. Прочность сцепления цементного камня с колонной при тех же термобарических условиях оценивалась по методу выпрессовывания образца из той же цилиндрической формы с помощью матрицы, пуансона и гидравлического пресса 2ПГ-10. Полученные данные сведены в таблицу.

Данные, приведенные в таблице, свидетельствует о том, что предлагаемая соленасыщенная тампонажная композиция для высокотемпературных скважин с оптимальным соотношением компонентов по сравнению с известной характеризуется отсутствием газопроницаемости цементного камня и повышенной прочностью его сцепления с колонной (в среднем в 8 раз). Улучшение свойств обусловлено расширением воздушных включений между слоями зерен вспученного вермикулита, приводящим к "распиранию" структуры в процессе формирования цементного камня в ограниченном объеме.

Источники информации

1. Техника и технология цементирования скважин/ Французский Институт Нефти, 1993. С. - 9 (прототип).

Таблица
Сравнительная характеристика свойств известной и предлагаемой соленасыщенной тампонажной композиции№Состав композиции, мас.%Температура,
°СПлотность,
г/см³Газопроницаемость,
10^-3 мкм²Прочность сцепления,
МПап/пвяжущеехлорид натриявспученный вермикулитовый песокизвестная191 ПЦ9-501,877,1413,0291 ШПЦС9-1101,859,529,0391 ШПС9-1101,829,504,0предлагаемая485 ПЦ105501,780,0104,0588 ПЦ93501,780,091,0690 ПЦ82501,800,087,0785 ГЦ105501,760,074,0888 ГЦ93501,750,061,0990 ГЦ82501,750,050,01085 ШПЦ105501,770,087,01188 ШПЦ93501,780,071,01290 ШПЦ82501,800,058,01385 ШПЦС1051101,740,072,01488 ШПЦС931101,760,063,01590 ШПЦС821101,800,060,01685 ШПС1051101,750,041,01788 ШПС931101,780,036,01890 ШПС821101,790,028,0

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к материалам, используемым для цементирования нефтяных, газовых, газоконденсатных и геотермальных скважин в условиях солевой и сероводородной сред. Технический результат - получение непроницаемого цементного камня с повышенной прочностью сцепления с колонной в интервале температур 50°-110°С. Соленасыщенная тампонажная композиция для высокотемпературных скважин, включающая вяжущее и хлорид натрия, дополнительно содержит вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-2,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее - 85-90, хлорид натрия - 8-10, вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-2,5 мм - остальное. 1 табл.

Соленасыщенная тампонажная композиция для высокотемпературных скважин, включающая вяжущее и хлорид натрия, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-2,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вяжущее 85-90Хлорид натрия 8-10Вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-2,5 мм Остальное