Тампонажный раствор Советский патент 1991 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для цементирования скважин с аномально высокими пластовыми давлениями в зоне рапоносных пластов.

Цель изобретения - снижение проницаемости цементного камня при одновременном увеличении термостойкости за счет стабилизации фазового состава.

Тампонажный раствор содержит компоненты при следующем соотношении, мае. %: Металлургический магнезит 59-61 Хлористый магний11-12

Сульфат двухвалентного железа0,6-1,2

Сульфид натрия0,19-0,25

Двойной суперфосфат0,5-0,9

ВодаОстальное,

В результате взаимодействия добавок образуются осадки сульфида железа и гипса, кольматирующие поровое пространство камня, что приводит к значительному уменьшению его газопроницаемости. Кроме того, продукты гидролиза и взаимодействия суперфосфата с серной кислотой, характеризующиеся малой растворимостью и гелеоб- разным состоянием, защищают цементирующие новообразования камня, способствуя поддержанию низких значений рН поровой жидкости, при которых образуются и стабильно существуют оксихлориды.

Отсутствие интенсивной перекристаллизации, когда метастабильный пентаок- сихлорид магния переходит в стабильный триоксихлорид, способствует сохранению структуры цементного камня (стабилизации фазового состава) в течение 28 сут твердения без следов разрушения, в то время как перекристаллизация сопровождается изменением обьема новообразований, возникновением внутренних напряжений, последующим растрескиванием и разрушением образцов. Визуальным методом анализа не выявлении трещины цементного камня, кроме того, прочность цементного камня практически не изменяется в течение 28 сут твердения при 100 - 180°С

6

ON О

GJ VI

П р и м е р 1. 590 г (59 мас.%) металлургического магнезита, предварительно измельченного до удельной поверхности 35020м2/кг, смешивают с 2.5 г (0,25 мас.%) сульфида натрия и 9 г (0,9 мас.%) двойного суперфосфата. В 266,5 г (26,65 мас.%) воды вводят 120 г (12 мас.%).хлористого магния, после растворения которого в раствор добавляют 12 г (1,2 мас.%) сульфата двухвалентного железа. Образующимся раствором солей затворяют полученную сухую смесь.

Полученный цементный камень двухсуточного возраста твердения имеет газопроницаемость: при 100°С 0,37- 10 мкм2, 150°СО,30 .180°СО,28 -10 4мкм2, прочность при 100°С22,7 -10° МПа, 150°С 28,3- МПа, 180°С 30,2 МПа, а в возрасте 28 сут: при 100°С 20,2 МПа, 150°С27,4- МПа. 180°С28,5 -10 1 МПа. Наблюдают отсутствие трещин цементного камня, коэффициент коррозионной стойкости его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,86.

П р и м е р 2. Проводят все операции по примеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, г (мас.%): Металлургический о магнезит610(61)

Хлористый магний110 (11)

Сульфат двухвалентного железа6 (0.6)

Сульфид натрия1,9 (0,19)

Двойной суперфосфат5 (0,5)

Вода267,1 (26,71)

Полученный цементный камень двухсуточного возраста твердения имеет ГЭЗОПport

2

ницаемость при 100 С 0.29 -10 мкм ,

,-4,

150°С0.25-10 мкм2,180°С0.08 , прочность при 100°С 27,9- МПа, 150°С 44,3 МПа, 180°С 56,3- МПа, а в возрасте 28 сут: при 100°С 25,7- МПа, 150°С40,8- МПа, 180°С51,0- МПа. Наблюдают отсутствие трещин цементного камня, коэффициент коррозионной стойко- сти его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,90.

Примерз. Проводят все операции по примеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, г (мас.%): М еталлургический

магнезит600 (60

Хлористый магний115 (11,5

Сульфат двухвалентного железа9 (0,9)

Сульфид натрия2 (0,2)

Двойной суперфосфат7 (0,7)

Вода 267 (26.7)

Полученный цементный камень двухсуточного возраста твердения имеет газопроницаемость при 100°С 0,26 мкм2, 150°СО,20- 10 мкм2,180°СО,14- 10 4мкм2, прочность при 100°С25,0 МПа, 150°С

35.6-10 1 МПа, 180°С 46,5 МПа, а в возрасте 28 сут: при 100°С 20,7 МПа, 150°С31,8- МПа, 180°С40,7 МПа. Наблюдают отсутствие трещин цементного камня, коэффициент коррозионной стойкости его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,88.

П р и м е р 4. Проводят все операции по примеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, г (мас.%): Металлургический

магнезит620 (62)

Хлористый магний100(10)

Сульфат двухвалентного железа13(1,3)

Сульфид натрия1,8 (0,18)

Двойной суперфосфат10 (1,0)

Вода255,2 (25,52)

Растекаемость раствора составляет 15,0 см. Раствор непрокачиваемый.

П р и м е р 5. Проводят все операции по примеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, г (мас.%): Металлургический

магнезит580 (58)

Хлористый магний130(13)

Сульфат двухвалентного железа5 (0,5)

Сульфид натрия2,6 (0,26)

Двойной суперфосфат4 (0,4)

Вода278,4 (27,84)

Получаемый цементный камень двухсуточного возраста твердения имеет газопроницаемость: при 100°С 1,43 мкм2, 150°С 1.25-Ю 4мкм2,180°С0.98 -10 4мкм2, прочность при 100°С 17,5- МПа, 150°С

23.7-10 1 МПа. 180°С 26,5 -10 1 МПа, а в

Г1

возрасте 28 сут: при 100°С 13,2- МПа, 150°С 18,6- Ю 1 МПа, 180°С 20,8 -10 1 МПа. Наблюдают отсутствие трещин цементного камня, коэффициент коррозионной стойкости его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,79.

Составы и свойства тампонажного раствора приведены в таблице.

Содержание в тампонажном растворе металлургического магнезита в количестве менее 59 мас% не обеспечивает формирования структуры цементного камня с достаточной прочностью и низкой проницаемостью, а более 61 мас.% - необходимой для практического применения растекаемости тампонажного раствора.

Содержание в тампонажном растворе хлористого магния в пределах 11-12 мас.% обусловлено необходимостью получения жидкости эатворения с определенной плотностью, обеспечивающей образование низ- копроницаемого цементного камня с заданной прочностью.

Содержание в тампонажном растворе сульфата двухвалентного железа в количестве менее 0,6 мас.%, сульфида натрия менее 0,19 мас.%, двойного суперфосфата менее 0,5 мас.% не обеспечивает достижения цели изобретения. Содержание в тампонажном растворе сульфида двухвалентного железа в количестве более 1,2 мае. %, сульфида натрия более 0,25 мас.% и двойного суперфосфата более 0,9 мас.% отрицательно влияет на структуру цементного камня, газопроницаемость и его механическую прочность.

Использование тампонажного раствора в скважинах с аномально высокими пла- стовыми давлениями при наличии минерализованных пластовых вод повышает срок службы скважины и увеличивает межремонтный период.

Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий металлургический магнезит, хлористый магний, сульфат двухвалентного железа и воду, отличающийся тем, что, с целью снижения проницаемости цементного камня при одновременном повышении термостойкости за счет стабилизации фазового состава, он дополнительно содержит сульфид натрия и двойной суперфосфат при сле- дующем соотношении компонентов, мас.%: Металлургический

магнезит59-61

Хлористый магний11-12

Сульфат двухвалентного

железа0,6-1,2

Сульфид натрия0,19-0,25

Двойной суперфосфат0,5-0,9

ВодаОстальное

25

12,01,2

11,00,6

11,50,9

12,00,8

11,51,2

13,00,5

10,01,3

10,03,0

15,09,01,2

0,250,9

0,190,5

0,200,7

0,220,9

0,190.8

0,260.4

0,181,0

- ,5,0

0.25 -

Осталь- 2,23 18,0 3-10 1,20 1,50 , , 22.7 , . 23,3 , , 30,2 0,37 0,30 0,280,86

яоеГ ,5

То же 2.26 19,5 2-30 1-40 1-15 , . 27.9 , , 44.3 , , 56 Л 0,29 0,25 0,08

/ ч .4+Уf 4f,J/ ч

w (- Zotr(- Зьо25.0, , 35.6, . 46.5

2077(- KITS (-) 407Г

2,27 19,0 2-50 2,15 1-45 (} 25.0 ( 35.6 f, 46.5 0,26 0,20 0,14

2,27 18,5 3-00 2-15 1-40

- § - 3#- w 1У мо

22 0,23

2,28 13,0 2-40 2,00 1-25 , . 24.3 , . 37,5 , , 49,8 0,25 0,18 0,11

20,9 3S,8

0,90 0,88 0,38 0,87 0,79

-||-

2.2420,0 3-:5 2-35 2-05 , ч 17,5, . 23,7, , 26.5 1,43 1,25 0,98

М Т3.2М 18,6 25;

2,30 15,0 Раствор непрокачиваемый--2.2518,5 2-25 1-40- 0,55 , ч 21,6. , 19,9, , 17.0 3,85 13,21 74,88 0,73

м (} (} м

1,96 24,0 0-20 00, , 11,2, . 12,5, , 15.1 0,80 0,83 0,880,65

12, TZ. 13,7

2,27 17,0 4-05 3-00 2,25 , , 18,8, . 20.9, , 23,2 5,18 4,78 1,170,77

( ТГ$() W5( 257Т

:,-

О) ОТ

CO

CO

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - снижение проницаемости цементного камня при одновременном увеличении термостойкости за счет стабилизации фазового состава. Раствор содержит компоненты, мас.%: металлургический магнезит 59-61

хлористый магнит 11-12

сульфид натрия 0,19-0,25

двойной суперфосфат 0,5-0,9

вода остальное. Магнезит смешивают с сульфидом натрия и двойным суперфосфатом. Остальные добавки растворяют в воде, на которой затем затворяют сухую смесь. При взаимодействии добавок образуются сульфид железа и гипс, кольматирующие поровое пространство камня. Раствор может быть использован в условиях аномально высоких давлений и агрессии пластовых вод. 1 табл.

1римечание. В графе Прочность вал чертой приведены значения двухсуточной прочности цементного камня, а под чертой - 28-суточной прочности. Испытания выполнены по стандартны методикам в соответствию с ГОСТ 26798.1-85, ГОСТ 26798.2-85, испытания по определению прочности методом раскалывания образцов на разрывной машине Ш-100. Определено визуальным методом анализа () - наличие трещин, (-) - отсутствие трещин.

Дл(1. коррозионных испытаний используют пластовую воду следующего химического состава, мг/л: + Nat37451; Ca 2445; С1 60991; HCOJ 3477; + HS 952; NH/272; Br 1998; .