Облегченный тампонажный раствордля НизКОТЕМпЕРАТуРНыХ СКВАжиН Советский патент 1981 года по МПК E21B33/138 

(54) ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ СКВАЖИН НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

Изобретение относится к нефтяной и газовой промьшшенности и может быть использовано в бурении для цементирования нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, преимущественно в районах Крайнего Севера. Известен облегченный тампонажный раствор для паронагнетательных геотер мальных скважин со статическими забой ными температурами до и выше, содержащий тампонажный портландцемент класса А (по АНИ), силикатную муку (30% к весу цемента), вермикулит (30% к весу цемента) и воду. Вермикулит вводится в раствор для создания эффективного термостойкого барьера между обсадной колонной и окружающим породами ij. Недостатки этого состава - низкая прочность и усадка при температурах от 20 до , а также отсутствие схватывания при температуре ниже 20°С. Наиболее близким по составу и тех нической сущности к предлагаемому является облегченный тампонёшный материал для низкотемпературных скважи на основе гипсоглиноземистого цемёнта (85-95 ввс.%) и лигнина (5-15вес. Затворение смеси производится водой при водоцементном факторе, равном 0,5 2. , Однако этот раствор имеет низкую прочность камня с незначительным расширением и высокой теплопроводностью.. Цель изобретения - повышение степени расширения камня и его прочности, и снижения теплопроводности при температурах окружаквдих пород от -5 до +20 С. Поставле:нная цель достигается тем, что в качестве облегчающей добавки используется вспученный вермикулит при следукадем соотношении компонентов, вес-. %: Гипсоглинозёмистый цемент42-57Вспученный вермикулит 5-8 Вода Остальное Вспученный вермикулит представляет собой продукт вспучивания смешаннослойного минерала, включающего слои слюды и вермикулита путем на-, гревания в печах различного типа при температуре свыше . Объемный вес вспученного вермикулита незначительный и колеблется в пределах от 100 до 300 кг/м Марка вспученного вермикулита,выпускаемого по ГОСТ 12865-67 характеризует его объемный вес. Теплопроводность вспученного вермикулита равна ориентировочно 0,35 Вт/м-град. Важнейшей особенностью вспученного вермикулита является его огнестойкость, объясняквдаяся высокой отражательной способностью тепловой радиации слагающих его пластинчатых кристаллов.. Готовят десять составов раствора с граничными и средним содержаниями компонентов, а также с их содержанием выше верхнего и ниже нижнего пределов для температур 20°н , а так же два известных раствора для тех же температур (таблица). Данные таблицы свидетельствуют о том, что камень, сформированный из предлагаемого тампонажного раствора с оптимальным содержанием компонентов, обладает в 1,2-3,0 раза большей прочностью при большем линейном расширении (в 3-10 раз), и лучших теплоизолирующих свойствах (в 2 раз по сравнению с известным раствором, В сочетании с гипсоглиноззмистым цементом вспученный вермикулит позво ляет получить тампонажный раствор меньшей плотности при лучших физикомеханических свойствах, йлсокая водо удерживающая способность вспученног вермикулита снижает водоотдачу и спо собствует расширению системы. Поскол ку раствор является быстросхватываю. ЩИМСЯ с низкой теплопроводностью, СО даются как бы термосные условия его твердения (с акумуляцией тепла), в результате чего содержащаяся в нем вода ,,не успевает замерзнуть до начал схватывания Использование вспученно го вермикулита позволяет получить

Свойства облегченных тампонажных растворов с добавкой вспученного вермикулита (предлагаемого) и лигнина (известного)

Предлагаемый 50201,40+0,10 46201,50+0,12 38201,58+0,14 51201,38Раствор 3720. 1,70Раствор 50-51,40+0,09 растворы с высокими тампонирующими свойствами, поскольку вспученный вермикулит - многослойный слщцянистый материал, кроме того, является твердой смазывающей добавкой (подобно графиту), что его отличает от органических добавок, применяющихся с этой целью и являющихся чаще всего замедлителями схватывания. Вспученный вермикулит, являясь твердой смазкой, не оказывает отрицательного влияния на схватывание раствора как при нормальной, так и пониженных температурах, в отличие, например, от лигнина. Кроме того, тампонажный раствор с добавкой вспученного вермикулита обладает высокими закупоривающими свойствами и наиболее эффективен при цементировании скважин со слабосвязанными породами. Частицы вспученноговермикулита являются как бы демпфером и способны гасить микронапряжения, возникающие при перекристаллизации гексагональных фаз в кубические в системе гипооглиноземистого вяжущего, что способствует долговечности тампонажного камня. Предлагаемый тампонажный раствор позволяет цементировать скважины при температуре от 20°С. При этом повышается прочность камня и сцепление его с обсадными колоннами. Последний факт предотвращает опасность межколонных газопроявлений и улучшает экологический фактор эксплуатации скважин. Вспученный вермикулит явля- . ется местным сырьем и его применение снижает стоимость тампонажного раствора по сравнению с использованием лигнина, при этом Исключается высокая стоимость его перевозки в районы Крайнего Севера. 15,0 0,35 23,5 0,40 29,5 0,42 расслаивается нетекуч 10,0 0,32

Формула изобретения

Облегченный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин, соде жащий гипсоглиноземистый цемент, облегчающую добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения степени расширения камня и его прочности и снижения теплопроводности, в качестве облегчающей добавки используется вспученный вермикулит при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Продолжение таблицы

Гипсоглиноземистый

цемент42-57 Вспученный вермикулит.5-8

яаОстальное

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 578436, кл. Е 21 В 33/138, 1976.