Тампонажный состав Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для изоляции зон поглощения при бурении и проведении ремонтно- изоляционных работ (РИР) в скважинах.

Известны тампонажные растворы пониженной плотности, приготавливаемые с использованием специальных облегченных цементов, например, типа ОЦГ и ОШЦ,

Недостатком известных растворов является дефицит (ограниченное производство) облегченных тампонажных цементов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тампонаж- ный состав для изоляции зон поглощения промывочной жидкости при бурении скважин, содержащий цемент, полиакриламид (ПАА), бентонит, хлорид кальция и воду при следующем соотношении компонентов, мае.ч.: цемент 100; бентонит 1-2; ПАА 0,1- 0,2; хлорид кальция 3-5; вода 40-55.

Недостатками известного состава является большая плотность и малая растекае- мость, снижающие эффективность проводимых РИР по изоляции зон поглощения в условиях пониженного пластового давления.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляционных работ за счет снижения плотности состава и увеличения его растекаемости.

Тампонажный состав включает портландцемент, бентонит, хлористый кальций, полимерную добавку, воду и дополнительно шелуху гречихи, а в качестве полимерной добавки - реагент Дэман - продукт, получаемый путем взаимодействия отходов суспензионного полиметилметакрилата эмульсионного с моноэтаноламином, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент 100; бентонит 8-10; хлористый кальций 3-5; шелуха гречихи 1,7- 3,3; реагент Дэман - продукт, получаемый путем взаимодействия отходов суспензионного полиметилметакрилата эмульсионного с моноэтаноламином 1,0-1,2; вода 72-80.

Шелуха гречихи является отходом производства гречневой крупы. Шелуха гречихи представляет собой пластинки овальной формы с гладкой поверхностью толщиной

Х| СО

ю о о

СП

до 0,15 мм и размером до 6 мм по большой оси овала. Пластинки шелухи гречихи не растворяются в воде и не подвержены гниению. Плотность пластинок шелухи гречихи 200 кг/м3, насыпная масса 130 кг/м3.

Реагент буровой Дэман является полимерным продуктом, получаемым путем взаимодействия отходов суспензионного полиметилметакрилата с моноэтанолами- ном. Дэман представляет собой вязкую, мутноватую жидкость с массовой долей сухого остатка не менее 20%. хорошо растворимую в воде, Концентрация водородных ионов (рН) 1 % -ного раствора (в пересчете на сухое вещество) равна 9-10 Буровой реагент Дэман отпускается потребителю в пересчете на 20%-ную массовую долю сухого остатка.

Введение в тампонажный состав на основе портландцемента в качестве наполнителя шелухи гречихи и полимерной добавки реагента Дэман обеспечивает получение тампонажного состава плотностью 1610- 1620 кг/м3 и растекаемостью 18-19 см,

В таблице приведены результаты экспериментальной проверки состава при 20- 22°С.

Для приготовления состава отдельно готовят жидкость затворения портландцемента с шелухой гречихи (наполнитель). Приготовление жидкости затворения: в расчетном количестве воды, определяемом исходя из приготовления состава с водоцементным соотношением 0,5, последовательно растворяют заданные количества хлористого кальция и реагента Дэман. Затем в полученный водный раствор хлористого кальция и реагента Дэман вводят бентонит в виде глинистого раствора плотностью 1200 кг/м3 (содержание бентонита 27,1 %) и все тщательно перемешивают. Навески портландцемента и шелухи гречихи смешивают вручную до получения однородной смеси. Приготовление тампонажного состава производят с помощью лабораторной мешалки: в залитую в стакан жидкость затворения при помешивании стеклянной палочкой через воронку постепенно засыпают смесь цемента с шелухой гречихи, стакан закрепляют на лабораторной мешалке и состав перемешивают в течение 3 мин.

Плотность и растекаемость получаемого состава определяют стандартными методами, соответственно с помощью пикнометра и конуса АзНИИ.

Пределы возможного изменения содержания компонентов втампонажном составе определены на 100 мас.ч. портландцемента по результатам выполненных исследований, приведенным в таблице.

Уменьшение содержания в составе бентонита менее 8 мае ч. приводит к уменьшению его растекаемости, увеличение более 10 мае.ч. - к снижению прочности, образующегося камня на сжатие на 20%.

Уменьшение содержания хлористого кальция менее 3 мас.ч/ приводит к увеличению времени окончания схватывания состава (более 10 ч), увеличение более 5 мас.ч. 0 к снижению прочности образующегося камня на сжатие более, чем на 15% при одновременном сокращении времени начала схватывания состава (менее 1 ч).

С уменьшением в составе содержания

5 реагента Дэман менее 1,0 мас.ч. или увеличением более 1,2 мас.ч. растекаемость состава уменьшается.

При уменьшении в составе содержания шелухи гречихи менее 1,7 мае,ч. получае0 мый состав характеризуется недостаточно низкой плотностью, при увеличении более 3,3 мас.ч. получаемый состав - низкой растекаемостью.

Уменьшение в составе содержания во5 ды менее 72 мас.ч приводит к снижению растекаемости состава, увеличение более 80 мас.ч. - к замедлению времени схватывания состава (более 12 ч).

Тампонажный состав применим дл s

0 изоляции зон поглощения при бурении и проведении ремонтно-изоляционных работ в скважинах (например, при отключении трещиноватых, кавернозных пластов, закупоривании трещин в заводняемых пластах).

5 Тампонажный состав готовят с помощью цементосмесительной установки (например, CM-AM или 2СМН-20) и цементировочного агрегата (например, ЦА-320М). Заданные количества портландцемента и

0 шелухи гречихи в виде однородной смеси загружают в бункер цементосмесительной установки, В мерных емкостях цементировочного агрегата готовят жидкость затворения: вначале в процессе циркуляции в

5 расчетном количестве воды, определенном исходя из приготовления состава с водоцементным отношением 0,5, последовательно растворяются заданные количества хлористого кальция и реагента Дэман. Затем в

0 полученный водный раствор хлористого кальция и реагента Дэман вводят заданное количество бентонита в виде глинистого раствора плотностью 1188 кг/м3 (содержание бентонита 25.72%) и жидкость затворе5 ния тщательно перемешивают. Приготовление и закачивание тампонажного состава: жидкость затворения водяным насосм 1В цементировочного агрегата подается в смеситель цементосмесительной установки, готовый тампонажный состав поступает в чанок для затаорения цементировочного агрегата, откуда с помощью цемен- тировочного насоса закачивается в скважину.

При невозможности равномерного сме- шения портландцемента с шелухой гречихи последняя может подаваться в приготавливаемый цементный раствор непосредственно в чанок для затворения.

Пример. Для ликвидации поглощения в интервале 1132-1139 м за обсадную колонну закачано 6 м тампонажного состава при соотношении исходных компонентов, мае.ч.: портландцемент 100; бентонит 9; хлористый кальций 4; шелуха гречихи 2.5: реагент Дэман 1,1; вода 76. Плотность состава 1615 кг/м3, растекаемость 18,4 см; расчетная масса 9690 кг.

Состав готовят с помощью цементосме- сительной установки 2СМН-20 и цементиро- вечного агрегата ЦА-320М с введением шелухи гречихи в чанок для затворения вручную.

Жидкость затворения готовят в мерных емкостях цементировочного агрегата ЦА- 320: вначале в них заливают 2500 л пресной воды, в процессе циркуляции в нее добавляют и растворяют 200 кг хлористого кальция, а затем при циркуляции образовавшегося раствора хлористого кальция последова- тельно вводят 55 л реагента Дэман и 1500 л глинистого раствора плотностью 1188 кг/м3.

В процессе закачивания тампонажного состава в поглощающий пласт давление за-

качивания постепенно возрастает от 5,0 до 8,0 МПа, что свидетельствует о закупоривании каналов поглощения в пласте. Успеш-. ность проведенных работ подтверждают опрессовкой обсадной колонны, показавшей ее герметичность при давлении 15,0 МПа.

Использование предлагаемого тампонажного состава обеспечит повышение эффективности ремонтно-изоляционных работ по изоляции зон поглощения с пониженным пластовым давлением за счет пониженной плотности состава и повышенной его растекаемости (прокачиваемое™).

Формула изобретения

Тампонажный состав, включающий портландцемент, бентонит, хлористый кальций, полимерную добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности изоляционных работ за счет снижения плотности состава и увеличения его растекаемости, состав дополнительно содержит шелуху гречихи, а в качестве полимерной добавки - реагент Дэман - продукт, получаемый путем, взаимодействия отходов суспензионного полиметилметакрила- та эмульсионного с моноэтаноламином, при следующем соотношении компонентов, мае ч портландцемент 100; бентонит 8-10; хлористый кальций 3-5; шелуха гречихи 1,7- 3,3; реагент Дэман - продукт, получаемый путем взаимодействия отходов суспензионного полиметилметакрилата эмульсионного с моноэтаноламином 1.0-1.2; вода 72-80,

Продолжение таблицы

Используют состав, содержащий, мае.ч.: портландцемент 100; бентонит 8-10; хлористый кальций 3-5; шелуха гречихи 1,7-3,3; полимерный реагент Дэман 1,0-1,2; вода 72-80. 1 табл.