ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН Советский патент 1995 года по МПК E21B33/138 

Настоящее изобретение относится к получению тампонажных растворов пониженной плотности и может быть использовано при цементировании низкотемпературных нефтяных и газовых скважин в слабосвязанных и склонных к гидроразрыву породах.

Известен тампонажный раствор пониженной плотности, содержащий тампонажный цемент, облегчающую добавку вспученный перлит и глину, хлорид кальция и воду. Недостатки указанного раствора заключаются в том, что раствор не схватывается при низких положительных и отрицательных температурах. Введение пластичного материала глины (как стабилизатора системы), обволакивающей смазывающей пленкой частицы перлита не только в значительной мере ухудшает вышеуказанные свойства но и, кроме того, способствует сохранению глинистой корки, которая, в свою очередь, приводит к нарушению контакта цементного камня с колонной.

Известен также облегченный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин наиболее близкий по составу и назначению к составу по настоящему изобретению, содержащий тампонажный цемент для "холодных" скважин, перлитовый легковес, хлорид кальция и воду при следующем соотношении компонентов, мас.

Тампонажный цемент
для "холодных" скважин 40,00-48,42 Перлитовый легковес 3,48-4,21 Хлорид кальция 9,48-11,3 Вода 37,89-45,22
Недостатки известного раствора заключаются в том, что цементному камню, сформированному из него, свойственны усадка и низкая прочность.

Указанные недостатки способствуют разгерметизации затрубного пространства и снижению качества крепления скважин. Ухудшаются как технико-экономические (потеря газа), так и экологические (загрязнение окружающей среды) показатели эксплуатации скважины. Кроме того, удорожается стоимость строительства скважины за счет проведения дополнительного капитального ремонта.

Целью настоящего изобретения является получение безусадочного цементного камня с повышенной прочностью.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве ускорителя схватывания раствор содержит шлам карналлитового хлоратора отход производства металлического магния из карналлита на стадии обезвоживания и дохлорирования последнего, при следующем соотношении компонентов, мас.

Тампонажный цемент
для "холодных" скважин 45,7-47,3 Перлитовый легковес 1,9-5,3
Шлам карналлитового хлоратора 4,7-5,2 Вода Остальное
Перлитовый легковес представляет собой замкнутые стеклянные гранулы, полученные путем вспучивания вулканической породы "лукообразной" структуры при температуре 800^оС. Перлитовый легковес соответствует марке 100-150 по ГОСТ 10832-74.

Шлам карналлитового хлоратора представляет собой отход производства металлического магния из карналлита (KCl-MgCl₂ ˙6H₂O) на стадии обезвоживания и дохлорирования последнего и состоит из следующих компонентов, мас. CaCl₂ 2,2; NaCl 6,0; KCl 39,0; MgCl₂ 19,3; MgO 30,3; Mg 3,2. Шлам карналлитового хлоратора является твердым кусковым материалом, хорошо растворимым в воде (до степени растворимости 0,8-0,9%). Водный раствор шлама дает щелочную среду с рН 8,7.

Были приготовлены два известных раствора тампонажный цемент для "холодных" скважин, перлитовый легковес, хлорид кальция и вода, и десять растворов согласно изобретению с граничными и средним содержанием компонентов, а также с их содержанием выше верхнего и ниже нижнего пределов для температур 20 и -5^оС (см. таблицу).

Данные таблицы свидетельствуют о том, что тампонажный раствор, согласно данному изобретению, с оптимальным содержанием компонентов обладает лучшими физико-механическими свойствами, чем известные ранее растворы того же назначения, а именно на 20-30% возрастает прочность цементного камня при отсутствии усадки. При содержании компонентов ниже нижнего и выше верхнего пределов наблюдается либо усадка при одновременном снижении или отсутствие прочности, либо резкое возрастание плотности раствора (до 1,62 г/см³).

Преимущества тампонажного раствора заключаются в следующем:
1. Отсутствие усадки цементного камня, что способствует сохранению контакта цементного камня с колонной и породой, предотвращающего опасность возникновения межпластовых газоперетоков в скважине.

2. Повышенная прочность цементного камня, способствующая более длительной и надежной эксплуатации скважины без капитального ремонта.

3. Низкая стоимость тампонажного раствора за счет замены хлорида кальция недефицитным материалом шламом карналлитового хлоратора отходом производства титано-магниевых комбинатов.

ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН, содержащий тампонажный цемент для "холодных" скважин, перлитовый легковес, ускоритель схватывания и воду, отличающийся тем, что, с целью получения безусадочного цементного камня с повышенной прочностью, в качестве ускорителя схватывания он содержит шлам карналлитового хлоратора отход производства металлического магния из карналлита на стадии обезвоживания и дохлорирования последнего при следующем соотношении компонентов, мас.

Тампонажный цемент для "холодных" скважин 45,7 47,3
Перлитовый легковес 1,9 5,3
Шлам карналлитового хлоратора 4,7 5,2
Вода Остальное