Тампонажный раствор Советский патент 1991 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к составам тампонажных растворов, и может быть использовано для цементирования скважин в зоне рапо- носных пластов.

Цель изобретения - увеличение времени загустевания при 50-150°С, стабилизация расширения в ранние сроки твердения, уменьшение газопроницаемости цементного камня.

Тампонажный раствор содержит магнезиальный цемент, хлористый магний, карбонатную добавку, воду, причем в качестве карбонатной добавки он содержит сидеритовую руду при следующем соотношении компонентов,мае.%: Магнезиальный цемент 33-51 Хлористый магний 8-10 Сидеритовая руда 13-33 Вода Остальное

В тампонажном растворе используют сидеритовую руду Бакальского или Зла- тоустовского месторождения. Содержание железа в руде не менее 30%, диоксида кремния в пределах 13%. Действие в тампонажном растворе сидеритовой руды указанных месторождений равно- значеное.

С повышением температуры от 50 до 15()°С усиливается гидролиз минералов, входящих в состав сидеритовой руды. Образующиеся продукты гидролиза характеризуются малой растворимостью и гелеобразным состоянием. Они защищают основные цементирующие новообразования (оксихлориды) от быстрого образования кристаллических сростков, замедляя загустевание цементных растворов.

Низкое значение рН поровой жидкости, необходимое для стабильного суо

4

О 00

оэ эо

ществования оксихлоридов магния, поддерживается благодаря присутствию в составе цементного раствора сидерито- вой руды, включающей амфотерный гидр- оксид железа и кислотный оксид-диоксид кремния. Таким образом, обеспечивается стабильное во времени расширение цементного камня с образованием триоксихлорида магния.

Присутствие карбоната железа с высокой плотностью (3,8 1 О3 кг/м3) в цементном камне, представленном ок- сихлоридами магния, способствует образованию компактной малопроницаемой структуры. Уменьшению газбпрони- цаемости камня способствует также образование в перовом пространстве камня геля силикатов магния.

Пример 1. 330 г (33 мас.%) магнезиального цемента смешивают с 330 г (33 мас.%) сидеритовой руды, предварительно измельченной до удельной поверхности 300+20 м2/кг. Затем 80 г (8 мас„%) хлористого магния растворяют в 260 г (26 мас.%) воды. Получают жидкость затворения с плотностью 1,24-103 кг/м3, которой затворяют тампонажную смесь.

Время загустевания тампонажного раствора плотностью 1,25-103 кг/м3 при МПа и составляет Ъ ч 20 мин, при t 100°C - 3 ч 15 мин и при t 150°C - 2 ч 5 мин. Двухсуточная прочность при 150°С равна 8,7 МПа, газопроницаемость равна 0,21.-10

0

через сутки составляет 0,8%, а через 2 суток стабилизируется и составляет 1,02% и в дальнейшем не увеличивается .

П р и м е р 2. Проводят все технологические операции так, как указано в примере 1, и получают тампонаж- ньй раствор следующего состава, г (мас.%):

Магнезиальный цемент 5ТО (51) Хлористый магний100 (10)

Сидеритовая руда 1М (13) Вода260 (26)

Время загустевания тампонажного раствора плотностью 2,17103 кг/м3 при МПа и составляет 3 ч„ 50 мин, при-|г 1000С - 2 ч 30 мин и при t 150°C - 1 ч 25 мин. Двухсуточная прочность при 150°С равно 14,4 МПа, газопроницаемость равна

150°С

5

0

5

О, 08 10 4мкм2 . Расширение при через сутки составляет 0,65%, далее продолжает расти и стабилизируется на пятые сутки, составляя 1,10%.

П р и м е р 3. Проводят все технологические операции так, как указано в примере 1, и получают тампонажный раствор следующего состава,г (мас.%): Магнезиальный цемент460(46)

Хлористый магний90(9)

Сидеритовая руда200(20)

Вода250(25)

Время загустевания тампонажного раствора плотностью 2, кг/м3 при МПа и составляет 4 ч

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - увеличение времени загустевания при 50-150°С, стабилизация расширения в ранние сроки твердения, уменьшение газопроницаемости цементного камня. Тампонажный раствор содержит магнезиальный цемент, хлористый магний, воду и в качестве карбонатной добавки - седеритовую руду при следующем соотношении компонентов, мас.%: магнезиальный цемент 33- 51} хлористый магнит 8-10J сидерито- вая руда 13-33; вода остальное. Тампонажный раствор обеспечивает увеличение временного загустевания в 1,2- 8,2 раза, стабилизацию расширения цементного камня на 3-5 сутки и уменьшение его газопроницаемости в 6-21 раз. 1 табл. i (Я

Примечание. Испытания выполнены по стандартным методикам, ГОСТ 26798,

150°С - 1 ч 4Ь мин. Двухсуточная прочность при 150°С равна 12,8 МЛа, газопроницаемость равна 0,14ЧО мкм2.

Расширение при 150°С через сутки составляет 0,76%, далее продолжает расти и стабилизируется на пятые сутки, составляет 1,0b%.

Составы и свойства исследованных тампонажных растворов приведены в таблице.

Линейное расширение камня из известного тампонажного раствора непрерывно растет в течение 8 сут с появлением поверхностных радиальных трещин.

Линейное расширение камня на основе разработанного тампонажного раствора стабилизируется на 3-5 сутки и в дальнейшем не растет, что обеспечивает целостность и низкую газопроницаемость цементного камня.

Содержание в тампонажном растворе магнезиального цемента в количестве менее 30 мас.% не обеспечивает достаточной прочности цементного камня, а более 51 мас,% - необходимой расте каемости и времени загустевания тампонажного раствора.

Содержание в тампонажном растворе хлористого магния в указанных пределах обусловлено необходимостью получения жидкости затворения плотностью (1,25-1,29)103 кг/м3, требуемой для обеспечения стабильности оксихлоридо магния и низкопроницаемой структуры камня,

Содержание в тампонажном растворе сидеритовой руды в количестве менее 13 мас.% не обеспечивает необходимого времени загустевания и стабилизацию расширения в ранние сроки твердения, в количестве более 33 мас.% не обее- печивает необходимую прочность камня в двухсуточном возрасте.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый тампоиажный раствор обеспечивает увеличение времени загустевания при 50°С в 1,2- 1,7 раза, при 100°С - в 1,5-2,0 раза, 5 при 150°С - в 5,0-8,2 раза1, стабилизацию расширения при 150°С на 3-5 сутки тверденияs уменьшение газопроницаемости в 6-21 раз.

20 ,Формула изобретани

Тампонажный раствор для крепления скважин, содержащий магнезиальный цемент, хлористый магний, карбонатную добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью увеличения времени загустевания при 50- 150°С, стабилизации расширения в ранние сроки твердения и уменьшения газопроницаемости цементного камня, он в качестве карбонатной добавки содержит сидеритовую руду при следующем соотношении компонентов, мас.%: Магнезиальный цемент33-51

Хлористый магний8-10

Сидеритовая руда13-33

ВодаОстальное