Способ приготовления тампонажного цементного раствора Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к способам приготовления цементных растворов и может быть использовано при проведении тзмпо- нажных работ в буровых скважинах.

Известен способ приготовления цементного раствора путем эатворения на воде цемента одной марки. Недостаток способа заключается в невозможности получения качественного цементного раствора в широком (интервале плотности.

1звестен способ приготовления цемен- THprjo раствора, включающий введение в цементный раствор утяжеляющей добавки. Недостатком способа является ограничен- Hocijb получаемой плотности раствора в ин- терфле от 1400 до 1860 кг/м3.

1звестен также способ приготовления тамг|онажного цементного раствора, включающий раздельное затворение различных цементов в суммарном количестве воды за- творения оответствующее их водоцемент- ному соотношению с последующим их

смешением. Недостатком способа заключается в том, что получающийся цементный камень имеет недостаточную прочность и повышенную проницаемость при температуре до 140° С, а это отрицательно сказывается на качестве цементирования глубоких скважин..

Целью изобретения является улучшение тампонажных свойств за счет увеличения прочности и . уменьшения проницаемости цементного камня при температуре до 140° С.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе приготовления тампо- нажного цементного раствора, включающем раздельное затворение различных цементов в суммарном количестве воды за- творения,соответствующее их водоцемент- ному соотношению с последующим их смешением, раздельное затворение различных цементов осуществляют при усредненном водоцементном отношении, при этом

ел

с

XJ

SO

СА) О

44Ю

суммарное количество воды затворения сохраняют неизменным.

Такое выполнение способа позволяет сблизить плотности и вязкости раздельно затворенных цементных растворов при не- изменном суммарном количестве воды за- творения, соответствующем необходимым парциальным количествам воды для каждого из цементов.

В результате сближения, перед смеше- нием, плотности и вязкости растворов их смесь получается однородной с получением агрегативно-устойчивого цементного раствора заданной промежуточной плотности, обеспечивающего образование плотного цементного камня однородной структуры, характеризующегося повышенной прочностью и пониженной проницаемостью.

Способ осуществляют следующим образом. .

Исходя из назначения и условий проведения скважинных тампонажных работ, определяют потребное количество цементного раствора нерегламентируемой плотности, подходящие марки цементов для раздельного затворения, количество цемента и количество воды затворения для каждого цемента в соответствии с требованиями ГОСТ или ТУ. Усредняют водоцементное отношение и в полученном из этого усредне- ния количестве воды затворяют каждый из цементов. Тщательно перемешивают пол- ученные цементные растворы и закачивают цементную смесь в скважину.

В соответствии с данным способом при- готовили и испытали образцы бинарной смеси цементных растворов с использованием цемента трех марок.

Условные обозначения и размерность величин: В/Ц - водоцементное отношение (вес. ед); р - плотность цементного раствора, кг/м ; f вязкость цементного раствора, мПа«с; ст- прочность Цементного камня на изгиб после 48 ч твердения, МПа;

k - проницаемость цементного камня, м2, ОЦГ - облегченный цемент для горячих скважин (по ТУ 39-086-85); ПЦТ - портландцемент тампонажный (ГОСТ 1581-85); УЦГ - утяжеленный цемент для горячих скважин (по ТУ 39-01-224-86).

Вначале цементы затворили раздельно с В/Ц согласно ГОСТ и ТУ.

Характеристики полученных при этом цементных растворов:

ОЦГ: Е/Ц 1,00; р 1450; 7,1.

ПЦТ: В/Ц - 0.50; р 1830; t 13,6.

УЦГ-1: В/Ц 0,35; р 2040; ц 18,2.

Затем из раздельно приготовленных цементных растворов приготавливали смесь в соответствии со способом по прототипу, при этом растворы брали в равных объемах.

Характеристика полученных при этом цементных растворов и камня из него:

ОЦГ + ПЦТ: р 1660; г) 11,8 а 2,8; k 0,14 -10 ,

ОЦГ + УЦГ-1: р 1765; ц 13,2 ; о -2,6; k - 0,2.1 1015.

ПЦТ + УЦГ-1: п 1940; ,1 о 3,1; k 0,09-10 15.

Затем приготавливали цементные растворы в соответствии с предлагаемым способом. Для этого раздельно приготавливали два цементных раствора из двух марок цемента, причем воду затворения перераспределяли между растворами в соответствии с усредненным водоцементным отношением при сохранении неизменным суммарного количества воды затворения. После этого растворы смешивали в равном объемном соотношении.Характеристика полученных при этом цементных растворов и камня из него:

ОЦГ + ПЦТ:р 1660; / 10,9; ,5; k 0,08 1015..

ОЦГ + УЦГ-1; / 1764; у 12,5; о 3,2; k 0,12 -10 15,

ПЦТ + УЦГ-1: р 1936; щ 16,2; си 3,8; k 0,05 -10 15.

Из Сопоставления величин прочности и проницаемости цементного камня, получен: ного из цементных растворов, приготовленных по прототипу и заявляемому способам, следует вывод о существенном улучшении этих показателей по заявляемому способу.

Улучшение тампонажных свойств цементного раствора позволяет повысить надежность крепления скважин и разобщения пластов.

Формула изобретениятампонажных свойств за счет увеличения

Способ приготовления тампонажногопрочности и проницаемости цементного

цементного раствора, включающий раз-камня при температуре до 140° С. разьное затворение различных цементов вдельное затворение различных цементов

марном количестве воды затворения, Со-осуществляют при усредненном водоцеде/суг

отЕетствующееих водоцементному отноше- ментом отношении, при этом суммарное э, с последующим их смешением, о т л и- количество воды затворения сохраняют

ни ч а

ю щи и с я тем, что, с целью улучшения неизменным.

Использование: при проведении тампо- нажных работ в буровых скважинах. Сущность изобретения: определяют потребное количество цементного раствора нерегламентируемой плотности, подходящие марки цементов для раздельного затворения, количество цемента, количество воды зэтворе- ния для- каждого цемента в соответствии с требованиями ГОСТ или ТУ и суммарное количество воды затворения. Усредняют во- доцементное отношение. Раздельно затворяют различные цементы с сохранением суммарного количества воды затворения. Растворы смешивают в равном объемном соотношении,