Тампонажный раствор Советский патент 1991 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн

Целью изобретения является повышение эффективности защиты обсадных труб от коррозии.

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, воду и силикат натрия, дополнительно содержит глицерин при следующем соотношении компонентов, масо%:

Портландцемент 62,58-63,81 Силикат натрия 0,645-0,968 Глицерин0,065-0,968

ВодаОстальное

Тампонажный раствор в лабораторных условиях получают следующим образом о

Содержание компонентов в граммах определяют из расчета массы смеси компонентов равной 1300 г и В/С 0,55. С учетом расчетной массы и замерной плотности силиката нат рия и глицерина, являющихся жидкое- тями, определяют требуемые их объемы. Отмеренные с помощью пипетки (с точностью до Ор1 мл) количества силиката натрия и глицерина раствори-, ют раздельно соответственно в 2/3 и 1/3 расчетного объема морской воды. Затем с точностью до 1 г отве05 К

СО 4 00

ю

шивают портландцементу затворяют его раствором силиката натрия и перемеши вают вручную до однородной консистенции, после чего приливают раствор глицерина. Полученный состав перемешивают в течение 3 мин в лаборатор - ной мешалке.

Коррозионные испытания стальных пластин, помещенных в цементные образцы соответствующих тампонажных составов, проводят следующим образом.

Металлические пластины изготавливают из материала обсадных труб размером 2,5К2,0 см, отшлифовывают до толщины 1 мм, обезжиривают смесью этилового спирта и эфира (1:1), нумеруют и взвешивают с точностью до 0,0001 г. Далее образцы помещают в формы, предназначенные для изготовления образцов цементного камня, и - заливают цементным раствором. Формы помещают в термостатическую ванну, заполненную пластовой водой с темпер турой 50°Со По истечении периода формирования цементного камня формы разбирают (без извлечения из воды), и образцы цементного камня с находящимися в них стальными пластинами оставляют в термостатической ванне на 18 месяцев.

По окончании указанного срока образцы извлекают из цементного камня механически очищают от продуктов коррозии и промывают в 10%-ном растворе соляной кислоты с добавлением 1% уротропина,Затем образцы промывают в воде, пассивируют кратковременным погружением в насыщенный раствор нитрита натрия, высушивают в сушаль- ном шкафу и взвешивают с указанной ранее точностью. Интенсивность коррозии выражается в потере массы на единицу площади стального образца (в кг/м2)о

С целью сравнения результатов

испытаний известных и предлагаемых

рецептур готовят тампонажные составы о

ч

Пример 1„ Тампонажный состав содержит, г (мас.%): портландцемент 975 (62,900); силикат натрия 10 (0,645); глицерин 15 (0,968); вода

350 (35,487).

Этот тампонажный раствор имеет следующие свойства: растекаемость 22 см, начало схватывания 3 ч 10 мин, конец схватывания 5 ч. Образующийся

5

0

5

0

5

0

5

0

5

цементный камень имеет предел прочности на изгиб через 10 ч твердения 0,81 МПа, при t 20°Си через сутки твердения 3,12 МПа, при t 50°С, через 10 ч 2,68 МПа, а через сутки твердения 3,88 МПа, Коррозионные потери, т.е. изменение массы пластины после опыта и снятия продуктов коррозии, 0,9-10 кг/мг.

Пример 2. Тампонажный состав содержит, г (мас.%): портландцемент

983(63,420); силикат натрия 12 (0,774); глицерин 5 (0,323); вода 350 (35,483).

Тампонажный раствор готовят при В/С 0,55, имеет удовлетворительные реологические свойства: растекаемость 17 см, начало схватывания 3 ч 55 мин, конец схватывания 4 ч 35 мин, предел прочности цементного камня на изгиб 1,05 МПа через 10 ч твердения и через 1 сут твердения 2.90 МПа при t 20°С. При твердении образца при t 50°С начало схватывания 2 ч 15 мин, конец схватывания 3 ч 15 мин, предел прочности на изгиб через 10 ч твердения 2,49 МПа, а через сутки твердения 3,20 МПа. Коррозионные потери через 1,5 года хранения образца в технической воде при t (45+5)°C, т.е. скорость коррозии составляет 1,25 МО кг/м2 .

П р и м е р 3. Тампонажный состав содержит, г (мас.%): портландцемент

984(63,480); силикат натрия 15 (0,968); глицерин 1 (0,065); вода 550 (35,487).

Раствор такого состава имеет следующие реологические свойства: растекаемость 15,5 см, начало схватывания при t 20°С 2 ч 40 мин, конец схватывания 4 ч 55 мин, предел прочности цементного камня на изгиб 0,7 МПа через 10 ч твердения, че- рез 1 сут 287 МПа, при t 50°C начало схватывания 2 ч 10 мин, конец схватывания 3 ч 35 мин, предел прочности на изгиб через 10 ч твердения 1,10 МПа, через 1 сут 3,19 МПа. Усадка цементного камня через 14 сут

6,03%. i

П р и м е р 4. Тампонажный состав

содержит,г (мас.%): портландцемент

970 (62,580); силикат натрия 15(0,968};

глицерин 15 (0,968)-, вода 550(35,484).

Тампонажный раствор имеет следующие свойства при t 20°C: растекаемость 18 см, начало схватывания 3 ч,

конец схватывания 4 ч 30 мин, образующийся цементный камень.имеет предел прочности на изгиб 0,9 МПа через 10ч твердения, через сутки 3 МПа. При t 50°С начало схватывания 2 ч, конец схватывания 3 ч tO мин, предел прочности на изгиб 1,8 МПа через 10 ч твердения, через сутки 3,2 МПа, коррозионные потери 1,05-10 кг/м2.

ПримерЗ. Тампонажный состав содержит, г(мас.%); портландцемент 989 (63,810) ; силикат натрия 10 (0,645); глицерин 1 (0,065); вода 550 (35,480).

Тампонажный состав имеет следующие свойства при t 20°С, растекае- мость- 19 см, начало схватывания 4 ч 10 мин, конец схватывания 5 ч 35 мин, предел прочности на изгиб через 10 ч твердения 1,01 МПа, через сутки 2,52 МПа. При t 50°С начало схватывания 2 ч, конец схватывания 3 ч 20 мин, предел прочности на изгиб 1,9 МПа через 10 ч твердения, через сутки 4,05 МПа. Коррозионные потери через 18 мес. испытания 2,6-10 кг/м.

Физико-механические свойства там- понажного состава и цементного камня представлены в таблице.

Тампонажный состав с добавкой силиката натрия и глицерина проявляет

16

9482

10

15

свойства ингибитора, так как уменьшает потери массы обсадной колонны почти в 3 раза, а также уменьшает величину усадки цементного камня на 2%. При этом проницаемость камня практически не меняется. Тампонажный камень имеет небольшую усадку и сравнительно высокую раннюю прочность.

Использование тампонажного раствора позволит продлить межремонтный период эксплуатации скважин, повысить качество разобщения пластов и сократить время ожидания затвердевания цемента при цементировании направлений, кондукторов и обсадных колонн в интервале температур 20-50°С„

Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, силикат натрия, воду и добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности зашиты обсадных труб от коррозии, он в качестве -добавки содержит глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент62,58-63,81

Силикат натрия0,645-0,968

Глицерин0,065-0,968

ВодаОстальное

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для цементирования обсадных колонн. Цель - повышение эффективности защиты обсадных труб от коррозии. Раствор содержит следующие компоненты в соотношении,мае.%: портландцемент 62,58-63,81; силикат натрия 0,645-0,968; глицерин 0,065- 0,968; вода - остальное до 100%. Раствор готовят путем последовательного введения в цемент раствора силиката натрия и раствора глицерина при перемешивании. Цементный камень имеет небольшую усадку и сравнительно высокую раннюю прочность. Использование тампонажного раствора позволяет продлить межремонтный период эксплуатации скважин, повысить качество разобщения пластов и сократить время ожидания затвердевания цемента. 1 табл„ i (Л