Тампонажный раствор для крепления скважин в соленосных отложениях Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин, пробуренных в сложных горно-геологических условиях в соленосных отложениях, а именно к тампонажным растворам для цементирования обсадных колонн, перекрывающих интервалы с возможными перетоками пластовых флюидов.

Целью изобретения является повышение прочности формируемого цементного камня в ранние сроки твердения.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент, хлорид натрия, хлорид кальция и воду, дополнительно содержит

продукт взаимодействия гексаметилентет- рамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов с содержанием углеводородных атомов Сз и Са (препарат Бактерицид) при следующем содержании компонентов, мае. %:

Тампонажный цемент 63,796-63,460 Хлорид натрия8,295-8,759 . Хлорид кальция 1.959-3,836

Продукт взаимодействия гексамети- лентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз и GI (препарат Бактерицид)0,066-0,256 Вода Остальное Новым является то, что раствор дополнительно содержит препарат Бактерицид,

00

о

iC СЛ СА)

Э также новое количественное соотношение компонентов.

Препарат Бактерицид выпускается Стерлитамакским ПО Каустик по ТУ 6-01- 1012949-08-89 и представляет собой жидкость от желтовато-оранжевого до бордового цвета, температура застывания не менее минус 15 градусов по шкале Цельсия. Препарат Бактерицид не горюч и невзрывоопасен, по степени взаимодействия на организм относится к 3-му классу опасности - веществам умеренно опасным. Препарат Бактерицид применяется для защиты от деструкции и адсорбции химических реагентов, используемых для повышения нефтеотдачи, а также предотвращения биообразования и биокоррозии в нефтедобыче.

Установлено, что введение в предлагаемый тампонажный раствор препарата Бактерицид в заявляемых пределах в условиях нормальных температур позволяет образовать безусадочный (или с небольшой степенью расширения) цементный камень, имеющий повышенную прочность в ранние сроки твердения. При этом цементный камень за 10 и 24 часа твердения имеет прочность на изгиб, равную 1,0-1,2 МПа и 4,2-4,6 МПа соответственно, в то время как известный раствор через 10 часов после приготовления практически не образует каменного материала, а по истечении 24 часов прочность камня незначительна и лишь после 2 суток твердения цементный камень набирает прочность 2,6-3,3 МПа, удовлетворяющую ГОСТ 1581-85.

Тампонажный раствор приготовляют простым смещением компонентов. Предварительно в расчетное количество воды вводят расчетное количество хлорида кальция, хлорида натрия и препарата Бактерицид, тщательно перемешивают и на полученном растворе производится затворение тампо- нажного цемента.

Технология цементирования обсадных колонн с использованием данного тампо- нажного раствора не отмечается от общепринятой.

Для исследования были приготовлены тампонажные растворы с различным содержанием компонентов, определены их граничные и средние значения.

В таблице представлены физико-механические свойства известного, предлагаемого и контрольных тампонажных растворов.

Пример. Для приготовления 1 л заявляемого тампонажного раствора при соотношении компонентов, мае. %:

Тампонажный цемент65,316

Хлорид натрия8,622 Хлорид кальция 1,959 Препарат Бактерицид 0,066 Вода 24,037 Необходимое количество компонентов определяют по формуле:

10

т

У-уа-1000 100

где т - масса компонента в 1 л тампонажного раствора, г;

у- плотность тампонажного раствора, г/см.куб; v - обьем тампонажного раствора, л;

а - массовое содержание компонента, %.

20

mi- 1000.1.980-63.316 ,1293;2568 г

100

цемента

1000-1.980-8,622 „П--.СЙ

т2 170,7156 г хлорида натрия

тз 1000-1.980-1.959 38.7882 г хло:

рида кальция

т4 1000.1.980-0.066,3068 г препаратаБактерицид

ms 1000-1.980-24,037 4759326гво. ды.

Жидкость затворения готовят путем растворения в 475,9326 г воды 170,7156 г хлорида натрия и 38,7882 г хлорида кальция и 1,3068 г препарата Бактерицид.

Тампонажный цемент (1293,2568 г) затворяют на приготовленной жидкости. Последовательностьприготовленияпредлагаемых составов, указанных в таблице, аналогична вышеописанной и отличается лишь количеством компонентов.

Физико-механические свойства заявляемого тампонажного раствора определяют .согласно ГОСТ 26796.2-85 и ГОСТ 1581-85. При этом прочность цементного камня определяют путем испытания балок-близнецов через 10, 24 и 48 часов твердения,

Объемные изменения тампонажного раствора при твердении определяют по ме- тодике с использованием прибора Жигача- Ярова.

Результаты исследований, описанные в примере, в опыте 6 таблицы.

Из таблицы видно, что известный раствор (опыты 1-5) при твердении в ранние сроки не образуют каменный материал или сформированный за это время цементный камень имеет незначительную прочность (0,5-0,6 МПа).

Данный тампонажный раствор (опыты 6-13) формирует в ранние сроки твердения (10 часов) цементный камень с более высокой прочностью 1,0-1,3 МПа в сравнении с прототипом,

Введение в тампонажный раствор препарата Бактерицид в заявляемых пределах и оптимальном содержании других компонентов позволяет:

- повысить прочность цементного камня в ранние сроки твердения;

- иметь технологически оптимальные сроки схватывания, твердения, растекаемо- сти.

При содержании, препарата Бактерицид более 0,256 мае % и менее 0,066 мае. %, при средних значениях содержания других компонентов удлиняются сроки схватывания и через 10 часов твердения практически не получается каменный материал в одном случае (опыт 19), в другом случае камень имеет низкую прочность (опыт 18).

Содержание хлорида кальция оптимально в пределах 1,959-3,836 мае. %, ибо его содержание ниже нижнего предела (опыт 16) удлиняет сроки схватывания раствора и прочность камня незначительна, а при содержании более 3,836 мае. % (опыт 17) резко сокращаются сроки схватывания, вследствие чего применение такого раствора для цементирования обсадных колонн становится невозможным.

Оптимальное содержание хлорида натрия определено в пределах 8,295-8,759 мае. %, так как при содержании менее 8,295 мае. % (опыт 14) тампонажный раствор имеет растекаемость 16 см, делающую его нетехнологичным, а при содержании боле.е 8,759 мае. % (опыт 15) удлиняются сроки схватывания и камень в ранние сроки твер- 5 дения имеет незначительную прочность, равную 0,6 МПа.

Оптимальное содержание тампонажно- го цемента обуславливается тем, что при его содержании более 65,466 мае. % ухудшает- 0 ся подвижность раствора (опыт 14J, при содержании менее 63,796 мае. % (опыт 15) увеличиваются сроки схватывания, а ранняя прочность камня незначительна.

Таким образом, тампонэжный раствор 5 обладает улучшенными физико-механическими свойствами по сравнению с известным раствором, в том числе по такой важной характеристике цементного камня как прочность в ранние сроки твердения. 0 Применение заявленного тампонажно- го раствора для цементирования обсадных колонн позволяет повысить качество крепления скважин, пробуренных в соленосных отложениях в сложных горно.-геологических 5 условиях.

Формула изобретения Тампонажный раствор для -крепления скважин в соленосных отложениях, включа- 1 ющий тампонажный цемент, хлорид натрия, 0 хлорид кальция и воду, отличающийся тем, что. с целью повышения прочности цементного камня в ранние сроки твердения, он дополнительно содержит препарат Бактерицид - продукт взаимодействия гекса- 5 метилентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз и СА, при следующем соотношении компонентов раствора, мае. %;

Тампонажный цемент 63,796-65,460 0 Хлорид натрия8,295-8,759 .Хлорид кальция 1,959-3,836 Препарат Бактерицид - продукт взаимодействия гексаметилентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углево- 5 дородов Сз и С4 0,066-0,256 Вода Остальное

Примечание:1.В опытах 1-5 концентрации компонентов пересчитаны на мае. %. При этом отношение массового содержания насыщенного водного раствора к массовому содержанию цемента взято равным 0,5.

2. Опыты проводились при температуре 22+3°С и давлении 0,1 МПа.

3. Б-1 - препарат Бактерицид.

Сущность изобретения: раствор содержит в мае. %: тампонажный цемент 63,796- 65,460, хлорид натрия 8,295-8,759, хлорид кальция 1,959-3,836, препарат Бактерицид - продукт взаимодействия гексамети- лентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз и Сз 0,66- 0,256, вода - остальное. В воду вводят расчетное количество хлорида кальция, хлорида натрия и препарата Бактерицид и механически перемешивают. Характеристика: повышается прочность в ранние сроки твердения: прочность на изгиб 1,0-1,2 МПа и 4,2-4,6 МПа за 10 и 24 час соответственно. 1 табл.