Тампонажный раствор для изоляции зон поглощений Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Портландцемент

тампонажный100

Разнорадикальная бичетвертичная

соль аммония0,25-0,5

Кальцинированная сода2,5-4,0

Сломель3,0-3,5

Вода73,0-75,0

Техническая характеристика используемых компонентов.

Портландцемент тампонажный ПЦТ- ДО для нормальных температур по ГОСТ 1581-85.

Разнорадикальная бичетвертичная соль аммония. ТУ 88.УССР. 192-035-86.

Кальцинированная сода - белый порошок с хорошей растворимостью в воде. ГОСТ 5100-85.

Сломель- наполнитель пластиковый из отходов слоистых пластиков. ТУ 6-19-181- 150-88.

Тиксотропные свойства у цементного раствора проявляются только при одновременном сочетании в растворе РБСА и N32C03. РБСА путем ионообменных реакций заменяет те позиции на частицах алю- минатных и сульфатных новообразований, которые способны при его отсутствии давать плотные точечные или фазовые контакты, пластифицируя эти контакты, а сода переводит их в разряд коагуляционных. Это повышает интенсивность развития гидрата- ционного процесса.

Кроме этого, при введении РБСА и ЫааСОз наблюдается резкое увеличение статического напряжения сдвига и пластической вязкости, но после 2-3-х-кратного разрушения этой структуры в динамических условиях полного ее восстановления не наблюдается. Следовательно, в предлагаемой системе определенное количество контактов и некоагуляционного типа.

Наполнитель сломель мало влияет на тиксотропные свойства раствора и служит как облегчающая добавка и как закупоривающий материал, способствующий более эффективной изоляции зоны поглощения.

Предлагаемый тампонажный раствор имеет в своем составе кальцинированную соду. Известны тампонажные составы, содержащие кальцинированную соду. Например, состав содержащий цемент, глину, хлористый натрий, кальцинированную соду и воду; состав, содержащий цемент, хлористый кальций,кальцинированную соду, ме- тас и воду; состав, содержащий цемент. полиакриламид, хлорид кальция, кальцинированную соду и воду. Однако эти составы не обладают тиксотропными свойствами, характеризуются малой подвижностью

(растекаемость 13,5 см по конусу АзНИИ после 10 мин статического стояния), что затрудняет прокачивание раствора в зону поглощения.

В отличие от известных, раствор на основе предлагаемой тампонажной смеси ха- рактеризуется достаточной для прокачивания подвижностью (растекаемость после при готовленная 5 см), он легко

закачивается в скважину, а за счет пониженной плотности уменьшается вероятность гидроразрыва пласта. Предлагаемый тампонажный раствор имеет водоцементный фактор 0,73-0,75, следовательно снижается

расход цемента на приготовление 1 м раствора и сокращаются материальные затраты на проведение изоляционных работ.

Основанием для рекомендации к применению тиксотропных составов служат их

технологические преимущества, а именно:

- тиксотропный раствор при замешивании и нагнетании сохраняет свою текучесть, но быстро становится гелеобразным и загустевшим в тех случаях, когда нагнетание

прекращается или по мере того, как раствор попадает в трещиноватую или сильно проницаемую зону, где скорость перемещения снижается.

При цементировании зон поглощения

или обсадных колонн тиксотропный состав в кольцевом пространстве при остановках становится самоудерживающим, благодаря чему он не оказывает гидравлического и гидростатического давления, причем почти

полное снижение гидростатического веса возникает через 10 мин.

Тиксотропный раствор после остановки снова становится текучим при приложении определенного давления для его страгивания и течения.

Пример. Раствор из предлагаемой тампонажной смеси готовили следующим образом.

В 73 г воды при перемешивании растворили 3 г соды, затем ввели 0,4 г РБСА и после полного растворения при непрерывном перемешивании на данном растворе осуществили затворение сухой смеси из 100 г цемента и 3 г сломеля.

При изменении последовательности

ввода реагентов (Na2C03 и РБСА) в воду для затворёния цемента тиксотропные свойства раствора ухудшаются.

У полученных растворов определяли следующие параметры: плотность, растекаемость, СНС за 1 и 10 мин, пластическую вязкость, время Схватывания (начало и конец), прочность цементного камня при изгибе через 48 ч.

Раствор из предлагаемой смеси имеет плотность, равную 1640 кг/м3 при водоце- ментном отношении 0,73-0,75.

Приготовленный раствор, залитый, например, в конус АзНИИ или стакан через 10 мин превращается в плотную нетекучую массу, которая после механического перемешивания снова становится текучей.

Тиксотропность структуры определялась коэффициентом тиксотропии, который рассчитывался по формуле;

к Ою-СЬ Ою-СИ Ою-Qi

м 10-1 600-60 540 где Qi и Ою - показатели статического напряжения сдвига соответственно за 1 и 10 мин;

Ti и Тю - время замера статического напряжения сдвига, с.

Предельное статическое напряжение сдвига измерялось прибором СНС-2.

Предлагаемый тампонажный раствор отличается от известных тем, что коэффициент тиксотропии у него в 15-20 раз выше, чем у прототипа и в 9 раз выше, чем у обыч- ного цементного раствора (при ,5(см. табл.).

Рецептуры и свойства раствора на основе предлагаемой тампонажной смеси и известного приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что при введении в тампонажный раствор РБСА или Na2C03 по отдельности (рецептуры 16 и 17) свойств тиксотропии не наблюдается. Тик- сотропные свойства раствор проявляет лишь при совместном вводе вышеуказанных реагентов.

Так, при содержании РБСА в количестве 0,3 мас.ч. на 100 мае. ч. цемента оптимальным содержанием №2СОз следует принять 2,5-4,0 мас.ч. При уменьшении Мэ2СОз 2,5 мае. ч. раствор обладает слабыми тиксот- ропными свойствами, а при увеличении 4,0 мас.ч. начинается загущение раствора и

снижение тиксотропных свойств. При содержании МааСОз в количестве 4,0 мас.ч. на 100 мас.ч. цемента оптимальным содержанием РБСА является 0.25-0,5 мас.ч.

Увеличение РБСА более 0,5 мас.ч. нецелесообразно, так как это ухудшает реологические параметры раствора и приводит к снижению прочности цементного камня.

Технико-экономическая эффективность при использовании предлагаемой тампонажной смеси достигается за счет наличия высоких тиксотропных свойств у раствора, получаемого из этой смеси.

Кроме того, хорошая подвижность раствора и пониженная плотность-облегчает процесс закачивания его в зону поглощения, а поскольку для приготовления раствора с пониженной плотностью требуется меньший расход цемента (0,93 т против 1.18 т - у известного), то следовательно сокращаются материальные затраты на проведение изоляционных работ.

Формула изобретения Тампонажный раствор для изоляции зон поглощений, включающий тампонажный портландцемент, наполнитель, разно- радикальную бичетвертичную соль аммония и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изоляции за счет придания раствору тиксотропных свойств при обеспечении прокачиваемости и одновременном снижении его плотности, он дополнительно содержит кальцинированную соду, а в качестве наполнителя сломель при следующем соотношении компонентов, мае. ч.:°

Тампонажный

портландцемент100

Разнорадикальная бичетвертичная .соль аммония0,25-0,5

Кальцинированная.сода2,5-4,0

Сломель . .3,0-3,5

Вода.73.0-75,0.