Способ приготовления тампонажногоРАСТВОРА пОНижЕННОй плОТНОСТи Советский патент 1981 года по МПК E21B33/138 

1

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для одноступенчатого цементирования скважин в широком интервале температур окружающих :пород (+80)-(-5)С.

. Известен способ приготовления тампонажного раствора путем затворения водой смеси цемента и облегчающей закупоривающей добавки вулканического происхождения, например перлитового песка. Для достижения седиментационной устойчивости в такую систему добавляется, глина 1 .

Недостатки известного способа заключаются в том, что получаемый тамронажный раствор не схватывается при-пониженных температурах, а для разрушения гранул перлитового песка требуется небольшое давление ( атм) . Это не позв оляет и спользовать данный способ в широком температурном интервале пород при одно-, ступенчатом цементировании скважин, когда требуется высокое давление продавки раствора. Кроме того, добавка глины существенно ухудшает проч-ностные и адгезионные свойства тампонажного камня.

Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления тампонажного раствора пониженной плотности для геотермальных скважин со статическими забойными температурами свыше , заключающийся в затворении водой смеси слабоактивного цемента (класса А или Е) и вермикулита, который представляет собой продукт вспучивания смешаннослойного материала-гидрослюды. Полученный после вспучивания материал характеризуется объемным весом от 80 кг/см л выше, обладает исключительно высокими тепло- и- звукоизоляционными свойствами ввиду микропластинчатой структуры зерен Г23 .

Основными недостатками этого раствора являются плохая седиментационная устойчивость при и ниже, низкая прочность и отсутствие схватывания при пониженных температурах, что не позволяет его использовать 5 для одноступенчатого цементирования скважин в широком температурном интервале пород, включая многолетнемерзлые породы.

; Цель изобретения - повышение се0 диментационной устойчивости раствора и прочности камня в интервале температур (+80)-(-5)С. Поставленная цель достигается тем, что затворение тампонажного цемента для холодных скважин производят на предварительно приготовленной пульпе вермикулита в водном растворе хлорида кальция или натрия. При этом используется пульпа с размером частиц вермикулита от О,1 до 0,3 мм, Способ осуществляется следующил образом. Предварительно приготавливается пульпа вермикулита в водном растворе хлорида натрия (или кальция при соотношении компонентов, вес.ч.: в.ер микулита 10, хлорида натрия (или ксшьция) 8,9 и воды 81,1. Приготовление пульпы производится в течение 10-15 мии о распушением исходных час тиц вермикулита до размеров 0,10,3 мм, что контролируется обычным методом ситового анализа проб. Затем на пульпе производится затворение це мента при соотношении компонентов, вес.ч.: цемента 47,4, пульпы 52,6. Приготовление пульпы может осуществляться в фрезерно-струйной мельни це, входящей в комплект агрегата для приготовления промывочной жидкости (АППЖ). Вермикулит легко распускаетс (диспергируется) в водных растворах электролитов в процессе перемешивания. После достижения требуемой дисперсности частиц вермикулита пульпа становится устойчивой и готова для затворения цемента. По предлагаемому способу приготавливсшт растворы для температур твердения (+80) - (-5)° С на основе тампоНс1жного цемента для холодных скважин с фракцией вермикулита в растворе хлорида натрия соответствующей граничным (о,1-0,3) мм и среднему (0,2 мм) значениям, а также выше (0,35 мм) и ниже (0,05 мм) граничных. Приготовление пульпы производится в лабораторной фрезерно-струйной мельнице в течение 5-15 мин в зависимости от размера полученной фракции вермикулита. Кроме того, приготавливают два раствора гомогенизированной сухой смеси тампонажного цемента для холодных скважин и вермикулита. Во всех случаях для приготовления растворов используются вермикулит М 150, соответствующий ГОСТ 12865-67. Растворы 1 и 2 приготавлив.ают известным способом - затворением смеси цемента и вермикулита водой, взятых в соотношении, вес.ч.: цемент 47,4; вермикулит 5,2; вода 47,4. Растворы 3-12 приготавливсиот затворением цемента пульпой вермикулита в водном растворе хлорида натрия. При этом 47,4 вес.ч. цемента затворяют пульпой, состоящей з 5,2 вес.ч. вермикулита, 4,7 вес.ч. хлорида натрия и 42,7 вес.ч. воды. Свойства растворов представлены в таблице.

1,0-2,0

80

12,0

1,50

5,5

Данный способ приготовления позволяет получить седиментационноустойчивый раствор с коэффициентом водоотделения равным нулю без какого-либо расслоения.

Плотность раствора по высоте цементного образца одинакова. Прочность цементного камня в два раза превышает прочность раствора, приготовленного по известному способу. Кроме того, раствор схв.атывается при отрицательной температуре и набирает прочность большую, чем требуется по ТУ 21-1-6-67 для облегченного раствора при 20с при размере частиц вермикулита ниже нижнего предела, возрастает плотность раствора, а при размере частиц выше верхнего предела раствор начинает терять седиментационную устойчивость и частично расслаивается .

Применение предлагаемого способа приготовления раствора позволяет производить одноступенчатое цементирование глубоких скважин (до 3000 м и более) с наличием разреза многолетнемерзлых пород. При этом вермикулит в отличие от перлита выдерживает практически любое давление за счет Минимального расстояния между слоями слюды, приближающегося к радиусу действия ван-дервальсовых сил, кроме того, облегченный теплоизоляционный раствор не только улучшает термодинамические условия эксплуатации скважин но и способствует закупориванию проницаемого коллектора, предотвреццая поглощения и гидроразрыв пластов. Улучшаются реологические свойства раствора в условиях повышенных температур за счет присутствия твердой смазывающей добавки вермикулита, которая в то же время не препятствует схватыванию раствор в условиях многолетнемерзлых пород.

Изобретение обеспечивает надежнее качество цементирования скважин и значительную технико-экономическую эффективность благодаря замене многоступенчатого цементирования одноступенчатым.

Формула изобретения

5 натрия.

0

Источники информации. Принятые во внимание при экспертизе

5

с. 93-96.