Тампонажный раствор для крепления скважин Советский патент 1986 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтяной и газовой отраслям npoN&mmenHOCTH, к области бурения скважин, в частности к составам тампонажных растворов, и может быть использовано для ценен- тирования скважин в зоне залегания соленосньгх и рапрпроявляюисих пластов и для установки высокогерметичных цементных мостов в скважине.

Целью изобретения является повыше кие седиментацконной устойчивости тампонажного раствора, снижение водоотдачи, увеличение времени загусте вання при ЗО-ЮО С и стабилизации расширения в ранние сроки твердения.

П р и м 6 р 1. 19 мае.% высушенного известняка измельчают с 45 мае.% магнезиального цемента до удельной поверхности 350+20 . Далее 12 мас.% хлористого магния растворяют в 24 мас.% воды. Получают жидкость затворения с плотностью 1,30 г/см .

Смесь магнезиального цемента и известняка затворяют раство ом хлористого магния. Водоотдача тампонажного раствора составляет 0,42 см /ми водоотстой не наблюдается, время загустевания при МПа и составляет 3ч 15 мин, при 100 1 ч 42 мин.

2-суточная прочность при изгибе при hoot составляет 8,3 МПа,расширение при lUO c через двое суток составляет 3,4% и через трое суток расширение стабилизируется и составляет 4,2. В дальнейшем величина расширения не увеличивается.

Пример 2. 25 мас.% высушенного известняка измельчают с 38 мас.% магнезиального цемента.. 11 мас.% хлористого магния растворяют в 26 мас.% воды и получают жидкость затворения с плотностью 1,27 г/см ; Проводят все операции так, как указано в примере 1.

Водоотдача тампонажного раствора составляет 0,36 см /мин, водоотстой не наблюдается, время загустевания при МПа и составляет 2.ч 30 мин, при 2 ч 13 мин. 2- суточная прочность при изгибе при составляет 8,9 Ша, расширение при через двое суток составляет 2,5%, через пять суток стабилизируется и сос-павляет 3,6%. В дальнейшем величина расширения не увеличивается

Пример 3. 44 мас.% высушенного известняка измельчают с 20 мас.% магнезиального цемента.

10 мас.% хлористого магния растворяют в 26 мае.% воды и получают жидкость затворения с плотностью 1,23 г/см .

Проводят все операции так, как указано в примере 1.

Водоотдача тампонажного раствора составляет 0,15 см /мин, водоотстой не наблюдается, время загустеваиия при МПа и 50 С составляет 4 ч 21 мин, при loO C 2 ч 43 мин. 2 - су- . 5 точная прочность при 100 с составляет 6,6 Ша, расширение при через двое суток составляет 1,7%, через :пять суток стабилизируется и составляет 2,2%. В дальнейшем величина 0 расширения не увеличивается.

Пример 4. В составе тампонажного раствора известняк отсутствует. 12 мас.% хлористого магния растворяют в 24 мас.% воды и получают 5 жидкость затворения с плотностью 1, г/см .

64 мас.% магнезиального цемента затворяют приготовленной жидкостью.

Водоотдача тампонажного раствора составляет 4,7 см /мин, водоотстой 1,8%, растекаемость 18,3 см. Время загустевания раствора при МПа и составляет 2 ч 39 мин и при 55 мин. Двухсуточная прочность при изгибе при составляет 11,6 МПа. Линейное расширение при через двое суток твердения составляет 6,4%, через пять суток 7,3% и через восемь суток 8,1%, т.е. непрерывно растет. На образцах появляются радиальные трещины.

Пример 5. 30 мае. % высушенного известняка измельчают с 14 мас.% магнезиального цемента.

10 мас.% хлористого магния растворяют в 26 мае.% воды и получают жидкость затворения с плотностью г/см , Проводят все операции так, как указано в примере 1.

50 Водоотдача тампонажного раствора составляет 0,15 см /мин, водоотстой не наблюдается, время загуетевания при МПа и 50°С составляет 4 ч 45 мин,при 1 по С 3 ч 15 мин. 2-суточ55 мая прочность при изгибе при ( составляет 3,9 МПа, расширение при 100°С через двое суток стабилизируется и составляет 1,3%.В дальнейшем

0

5

0

5

величина расширения не увеличивается.

Пример 6. 15 мас,% высушенного известняка измельчают с 49 мае.% магнезиального цемента, 12 мае/ % хлористого магния растворяют в 24 ма с. % воды и получают жидкость затворения с плотностью 1,30 г/см.

Проводят все операции так, как указано в примере t. Водоотдача там- понажногр раствора составляет 0,46 , водоотстой 0,4%, время загустевания при МПА и составляет 2ч 30 мин, при 1 ч

05 мин, 2-суточная прочность при из- гибе при составляет 8,8 МПа, расширение при через двое суто составляет 4,0%, через пять суток 4,8%, через восемь суток 5,1%.

Прим е р 7. 46 мае.% высушен- ного известняка измельчают с 20 мас. магнезиального цемента. 8 мас.% хлористого магния растворяют с плотностью 1 ,21 г/см .

Проводят все операции так, как указано в примере 1. Водоотдача там- понажного раствора составляет 0,16 , водоотстой не наблкща- ется, время затворения при Ша и составляет 4 ч 30 мин, при 100 С 2 ч 45 мин, 2-суточная прочность при изгибе при составляет 3,5 МПа, расширение при через двое суток составляет 1,5%, чере пять суток стабилизируется и состав- ляет 1,9%. В дальнейшем величина рас ошрения не увеличивается.

Содержание магнезиального цемента в количестве менее 20 мас.% не обеспчивает необходимой прочности, содержание в количестве более 45 мас.% - зкономически нецелесообразно.

Содержание известняка в количестве менее 19 мас.% не обеспечивает минимально необходимое время загустевания и стабилизацию расширения в ран ние сроки, в количестве более 44 мас не обеспечивает необходимую прочность камня в двухсуточном возрасте.

Содержание хлористого магния в за- являеке 1х пределах обусловлено прлуче нием раствора жидкости затворения плотностью 1,25-1,30 г/см.

При повьш1ении плотности раствора образуется труднорастворимая смесь. Раствор с пониженной плотностью не обеспечивает высокую прочность цементного камня.

s

Ю 15

20

25 зо ,

%

0

5

0

5

В известном составе основной шпак значительное количество стекловидной фазы, имеющей слабую водоудерживающую способность, поэто- :му эти составы имеют значительный водоотстой (0,7-1,7%) и водоотдачу (4,1-4,8 ), что говорит о недостаточной седиментационной устойчи- ;вости этих растворов.

Наличие в составе молотого известняка в заданных дозировках обеспечивает высокую седиментационную устойчивость раствора (водоотстой равен 0) и низкую водоотдачу (0,15 - 0,42 ). В то же время состав тампонажного раствора без добавки из- эестняка водоотстой 1,8% и водоотдачу 4,7 см /мин. Тампонажный состав имеет большие сроки загустевания при повьш1енных температурах, чем известный состав. Это позволяет применять состав тампонажного раствора без замедлителей схватывания в интервале 50-100 с. Тампонажный состав раствора позволяет получать более прочный тампонажный камень, чем из- вестньй (6,6-8,9 МПа против t,9 - 6,1 МПа).

Линейное расширение тампонажного камня стабилизируется на четвертые- пятые сутки твердения и дальше не растет, что обеспечивает целостность структуры.

Тампонажный камень из магнезиального цемента без добавки известняка в течение восьми суток непрерывно расширяется, что приводит к образованию трещин.

Следовательно, тампонажньй раствор имеет высокую седиментационную устойчивость и низкую водоотдачу, более длительное время загустевания, а рас- амрение стабилизируется в ранний период тверде1шя, что обеспечивает получение более прочного камня без дефектов структуры.

Фор м ула изобретения

Тампонажный раствор для крепления скважин, содержащий магнезиальный цексент хлористый магний, добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения седиментаци онной устойчивости, снижения водоотдачи, увеличения времени загустева- i ния при ЗО-ЮО С и стабилизации рас- шир.енйя в ранние сроки твердения.

S12589866

он в качестве добавки содержит моло- причем известняк характеризуется тый известняк при следующем соотно- следующим средним химическим соста- шении компонентов, мас.%:ном, мае. %:

СаО 53,20

Магнезиальный5

цемент20-45Fe, 0 1,39

Молотый из-AljOj 0,27

вестняк19-4АMgO 1,48

Хлористый магний10-12SOj 0,20

ВодаОстальноеп.п.п. остальное.

Изобретение относится к нефте- газодобьшающей промьшшенности и предназначено для цементирования буровых скважин в зоне залегания соленоеных и рапопроявлягощих пластов и для установки высокогерметичных цементных мостов в скважине. Цель изобретения- повышение седиментационной устойчивости, снижение водоотдачи, увеличе-7 ние времени загустевания при 50-100 С и стабилизация расширения вранние сроки твердения.Для этого в растворе в качестве добавкииспользуют молотыйизвестняк. Раствор имеет состав при следующем соотношениикомпонентов,мае.%:маг- незиальный цемент 20-45, известняк 19-44, хлористый магний 10-12, ос- тальное вода. Известняк имеет следующий средний химический состав, мае .%: СаО 53,20, SiOj 1,77, FejO 1,39, AljOj 0,27, MgO 1,48, SOj 0,20, п.п.п. остальное. Высушенный известняк смешивают с магнезиальным цементом и измельчают до удельной поверх,- ности 350+20 . Полученную смесь затворяют водным раствором хлористого магния. При использовании этой смеси получается прочный цементный камень без дефектов в структуре. W С to СП С со сх о