Тампонажная смесь Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Кальций хлористый технический выпускается в соответствии с ГОСТ 450-77 для применения в химической, лесной и деревообрабатывающей, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и в других областях народного хозяйства. Хлористый кальций выпускается трех марок: кальцинированный, плавленый и жидкий с массовой долей хлористого кальция не менее 90-96,5; 76-78; 35-38% соответственно. Для предлагаемой тампонажной смеси может быть использован хлористый кальций всех марок.

Портландцементы тампонажные, предназначенные для цементирования нефтяных, газовых и специальных скважин, выпускаются в соответствии с ГОСТ 1581- 85.

Проведенными лабораторными исследованиями показано, что введение втзмпо- нажную смесь, включающую тампонажный портландцемент и хлористый кальций, в качестве ускорителя сроков схватывания рас- тво ра реагента НРС-1 обеспечивает получение цементного раствора, характеризующегося короткими сроками схватывания при одновременном повышении прочностных и адгезионных свойств и увеличения объема образующегося цементного камня. Кроме того, введение в тампонажную смесь реагента НРС-1 приводит к значительному сокращению времени от начала до конца схватывания раствора.

В таблице в качестве примера приведены результаты экспериментальной проверки заявляемой тэмпонажной смеси при 22°С.

Цементный раствор из заявляемой тампонажной смеси готовился следующим образом.

Вначале готовилась жидкость затворе- мия; в техническую (например, водопроводную) воду вводилось заданное количество хлористого кальция и раствор перемешивался до полного его растворения. Отдельно тщательно смешивались портландцемент и НРС-1. На полученной жидкости зэтворе- ния затворялась смесь цемента с НРС при водоцементном отношении 0,5.

Сроки охватывания полученного раствора определялась с помощью прибора Вика.

Прочностные свойства образующегося из раствора цементного камня определялись стандартными методами: с помощью прибора Михаэлиса с применением - восьмерок - на растяжение, с применением образцов - призм - «а изгиб; с помощью гидравлического пресса с применением образцов кубической формы - на сжатие.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Адгезия образующегося из раствора цементного камня с поверхностью металла, смоченной различными жидкостями (нефть, глинистый раствор), определялась на приборе с цилиндрическими формой (обоймой) и пуансоном по известным схеме и методике.

Прочностные свойства образующегося цементного камня и его адгезия с поверхностью металла (сталь марки Д по ГОСТ 632- 88) определялись после двухсуточного хранения образцов в пластовой воде.

Объемные изменения образующегося цементного камня определялись расчетным путем при сравнении объема затвердевшего образца после 30-и суточного его хранения в пластовой воде и исходного объема приготовленного раствора. Величина объемного изменения вычислялась из соотношения

,

где А V - величина объемного изменения затвердевшего образца, %;

V0 - исходный объем приготовленного раствора, см3;

V - объем затвердевшего образца, см3.

Для оценки объемного изменения образующегося цементного камня приготовленный цементный раствор в объеме 100 см3 заливался в полиэтиленовые формы-стаканчики. После затвердевания раствора полиэтиленовыеформы-стаканчикиосторожно разрезались, образцы затвердевшего раствора помешались в пластовую воду и хранились ЗОсут. Затем определялся объем затвердевших образцов по количеству вытесненной жидкости и рассчитывалась величина объемного изменения.

Все исследования проводились при температуре 22°С.

Как видно из таблицы, тампонажный цементный раствор из предлагаемой тампонажной смеси обладает свойствами, определенными поставленной целью изобретения. Приведенные данные обосновывают оптимальную рецептуру заявляемой тампонажной смеси, мае. ч.:

Тампонажный портландцемент 100

Хлористый кальций3-5

Невзрывчатое разрушающее

средство НРС-1 на основе

активной смеси СаО и МдО4-5

Приготовленный тампонажный цементный раствор из тампонажной смеси указанной рецептуры по сравнению с прототипом характеризуется величиной времени начала схватывания примерно в 2 раза короче и времени от начала до конца схватывания

более чем в 3 раза короче. Образующийся цементный камень из смеси указанной рецептуры характеризуется повышенными прочностными и адгезионными свойствами по сравнению с прототипом: предел прочности на сжатие, растяжение и изгиб соответственно на 40-50; 19-200 и 3-25%; величина адгезии с поверхностью металла, смоченной нефтью и глинистым раствором соответственно в 2,2-2,5 раз и 5,3 и более раз.Величина увеличения объема образующегося -цементного камня из заявляемой тампонажной смеси примерно в 8 раз больше, чем цементного камня иа раствора по прототипу.

Пределы возможного изменения содержания в заявляемой смеси добавок хлористого кальция и невзрывчатого разрушающего средства определены из результатов, приведенных в таблице.

Уменьшение содержания в смеси хлористого кальция менее 3 мае.ч. приводит к увеличению времени начала схватывания получаемого цементного раствора (опыт 9), увеличение более 5 мас.ч. - к чрезмерному сокращению времени начала схватывания получаемого цементного раствора.

Уменьшение содержания НРС-1 менее 4 мас.ч. и увеличение более 5 мас.ч. приводит к увеличению времени начала схватывания получаемого из смеси цементного раствора (опыты 7 и 8 соответственно).

Заявляемая тампонажнзя смесь применима при изоляции зон поглощения в процессе бурения скважин, первичном

цементировании колонн и проведении ре- монтно-изоляционных работ по исправлению негерметичности и доподъему цементного кольца за эксплуатационной колонной и кондуктором, восстановлению герметичности эксплуатационных колонн.

Сокращение сроков схватывания растворов на основе заявляемой смеси, «увеличение объема и повышение прочностных и

адгезионных свойств образующегося камня обеспечивает повышение эффективности проводимых тампонажных и ремонтно-изо- ляционных работ в скважинах с их использованием. Увеличенный объем

образующегося камня и повышенные прочностные и вдгезионные его свойства обеспечивают надежное разобщение пластов в заколонном пространстве, исключает необходимость в проведении повторных ремонтных работ, повышает степень экологической надежности скважины. Формула изобретения Тампонажная смесь, включающая там- понэжный портландцемент, и хлористый

кальций, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит невзрывчатое разрушающее средство НРС-1 на основе активной емеси СаО и МдО при следующем соотношении компонентов, мае. ч.:

30

Тампонажный портландцемент 100 Хлористый кальций3-5 Невзрывчатое разрушающее средство HPC-t на основе активной смеси СаО и МдО 4-5

Зависимость сроков схватывания цементных растворов и прочностных и вдгезионных свойств - образующегося цементного камня в зависимости от рецептуры растворе