Тампонажный состав Советский патент 1990 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и горном деле для изоляции зон интенсивных врдопритоков и поглощений.

Цель изобретения - повышение изолирующих свойств путем снижения размывае- мости при одновременном сохранении сроков схватывания.

Тампонажный состав содержит портландцемент, полиакриламид, хромат или бихромат калия и воду при следующем соотношении компонентов, мае.ч.:

Портландцемент100

Полиакриламид0,05-0,15

Хромат или бихромат калия0,2-0,5

Вода53,29-59,85

Взаимодействие цемента с раствором хромата или бихромата калия с последующей добавкой полиакриламида при указанных соотношениях обеспечивает высокие

изоляционные и структурно-механичес.кие свойства при сроках схватывания, необходимых для проведения технологических операций по изоляции зон инте,чсивнь Х водопритоков, поглощений на больших глубинах.

Механизм пастообразования можно объяснить образованием новых устойчивых связей между молекулами полиакриламида ,и продуктами гидратации цемеитз. Кристаллы комплексных солей, образующь еся при взаимодействии цемента и хроматов, способствуют укреплен /зьо структуры.

Экспериментально установлено, что состав, имеющь й пластическую прочность 0,2 кПа, размывается водой; при пластической прочности 6,4 кПа состав по трубам не прокачивается.

Приведенный выше состав имеет первоначальную пластическую прочность 2,2-4,8 кПа, которая благодаря вводу бихромата (хромата) калия продолжительное время

ю

оXJ

держится на одном уровне. Это позволяет закачать раствор на заданную глубину, после чего происходит резкое нарастание пла- СТИЧ8СКОЙ прочности и наступает схватывание раствора.

Пример. Приготовление тампонажно- го состава в лабораторных условиях,

Для получения состава использованы следующие вещества: цемент (портландцемент) тампонажный для повышенных температур (ПЦТ); полиакриламид (белый порошок); хромат калия (желтый порошок): бихромат калия (оранжевый порошок): вода водопроводная общей жесткости 5-6 мг- экв,/л.

Вначале в отдельного емкости готовили 1,5%-ный водный раствор полиакриламида. Для этого в 3,29-9,85 мл воды при 40-60°С растворяли 0,05-0,15 г сухого полиакриламида (порошок засыпают в воду постепенно, при постоянном перемешивании).

В другой емкости готовили раствор соли хромовой или двухромовой кмслоты, для чего в 50 мл воды растворяли 0;2-0,5 г соли. На полученном растворе солей затворили цемент (из расчета 1W г цемента на 50 мл воды) и добавили в него ранее приготовленный 1,5%-ный раствор полиакриламида. Затем всю смесь перемешивали с помощью лабораторной мешалки в течение 1 мин со скоростью 90-100 об/мин, в результате чего был получен изоляционный состав,

В ходе лабораторных испытаний определяли структурно-механические свойства полученного.состава, а именно: растекае- мость, густоту, пластическую прочность, размываемость, сроки схватывания.

В производственных условиях состав получают следуюш,им образом.

В мерном отсеке одного цементировочного агрегата готовят 1,5%-ный раствор полиакриламида согласно расчету, в мерном отсеке другого агрегата - водный раствор хромата (бихромата) калия из расчета 0,2- 0,5% соли и 50% воды от потребного веса цемента. Затем на водном растворе хромата затворяют цемент при водоцементном отношении равном 0,5. Полученную цементную суспензию прокачивают в трубы. Параллельно другим агрегатом подают 1,5%-ный раствор полиакриламида, приготовленный ранее. При смешивании растворов в бурильных трубах получают состав, который продавливают в зону поглощения. Данные о свойствах тампонажного состава приведены в таблице.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что содержание полиакриламида в тампонажном составе в количестве от 0,05 до 0,15 мае,ч. придает составу высокие структурно-механические свойства (опыты 3-12 табл,). Дальнейшее увеличение содержания полиакриламида влечет за собой увеличение количества воды и состав теряет необходимые структурно-механические свойства (опыты 13-15 табл.). Уменьшение содержания полиакриламида при минимальном содержании хроматов также приводит к снижению структурно-механи- 0 ческих свойств состава, увеличивается размываемость.

Оптимальная до;за полимера, выше которой начинается ухудшение процесса структурообразования, мало зависит от ко- 5 личества хромата (опыты 7-9 табл.), но при других дозах полимера содержание хроматов влияет не только на сроки схватывания (опыты 4 и 5, 10-12 табл.). Значительное увеличение хроматов (опыты 15,16 табл.) не 0 cnoco6cTByej достижению цели. Добавка хроматов в малых дозах от 0,2 до 0,5 мае.ч. действует как замедлитель сроков схватывания. Увеличение сроков схватывания не всегда пропорционально увеличению дозы 5 хромата (опыты 4 и 5, 7-9, 10 и 11, 15 и 16 табл.).

Содержание воды в тампонажном составе превышает традиционное на 20-30%. За счет этого возможно незначительное 0 снижение прочности цементного камня,

Плотность тампонажного состава при испытаниях имела значение в пределах 1670-1730 кг/м.

Сроки схватывания состава находятся в 5 пределах, ч-мин:

Начало схватывания 3-20 - 5-00 Конец схвать 1вания 4-30 - 6-40. Температурные границы использования состава обусловлены, с од- 0 ной стороны, большими сроками схватывания (при t 40°С), а с другой стороны, снижением эффективности полиакриламида (при t 100°С).

Использование тампонажного состава 5 позволяет качественно производить ликвидацию интенсивных водопритоков и поглощений в крупнопористых трещиноватых породах при бурении глубоких и сверхглубоких скважин в интервале температур 40- 0 100°С,

Формула изобретения Тампонажный состав, включающий портландцемент, полиакриламид, хромат 55 или бихромат калия и воду, отличающий- с я тем, что, с целью повышения изолирующих свойств путем снижения размываемо- сти при одновременном сохранении сроков схватывания, он содержит компоненты в следующем соотношении, мае.ч.:

Портландцемент Полиакриламид

100 0.05-0,15

Хромат или бихромат калия 0,2-0,5 Вода53,29-59,85

Изобретение относится к бурению. Цель изобретения - повышение изолирующих свойств путем снижения размываемости при одновременном сохранении сроков схватывания. Состав содержит компоненты в соотношении, мас.ч.: портландцемент 100

полиакриламид 0,05-0,15

хромат или бихромат калия 0,2-0,5

вода 53,29-59,85. Состав готовят путем затворения цемента водным раствором полиакриламида, затем добавляют водный раствор хромата. Состав имеет начальную пластическую прочность 2,2-4,8 кПа, которая продолжительное время сохраняется на одном уровне, затем резко увеличивается. Состав может быть использован для изоляции зон поглощений и водопритоков на больших глубинах при 40-100°С. 1 табл.

Состав и свойства тампонажного раствора

Продолжение таблицы