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

Изобретение относится к области получения тампонажных растворов пониженной плотности и может быть использовано при цементировании низкотемпературных нефтяных и газовых скважин.

Известны тампонажные растворы пониженной плотности 1,45-1,65 г/см³, содержащие тампонажный цемент, облегчающую добавку (опока, мел, диатомит, бентонит, мел, уголь, зола-уноса ТЭЦ и др.) и водный раствор ускорителя охватывания. Таким образом, тампонажным раствором является, например, раствор, содержащий в мас. цемент 28,6; зола-унос ТЭЦ 28,6; ускоритель cхватывания хлорид натрия 4,3; вода 38,5.

К недостаткам этого тампонажного раствора относятся: низкая прочность, увеличенные сроки схватывания и усадка. Кроме того, такой тампонажный раствор не схватывается при низких положительных и близким к "нулевой" температурах.

Известен также облегченный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин наиболее близкий по составу к настоящему изобретению, содержащий тампонажный цемент для "холодных" скважин, в качестве облегчающей добавки торф, ускоритель cхватывания хлорид кальция и воду при следующем соотношении компонентов, мас. тампонажный цемент для "холодных" скважин 38,0-44,0; торф 1,1-6,3; хлорид кальция 4,4-15,7; вода 41,0-50,5.

К недостаткам известного раствора также следует отнести увеличенные сроки схватывания, пониженную прочность и усадку цементного камня. Перечисленные недостатки способствуют увеличению сроков строительства скважины, разгерметизации затрубного пространства и снижению качества крепления низкотемпературных скважин. Разгерметизация затрубного пространства ведет к снижению как технико-экономических (потеря газа), так и экологических (загрязнение окружающей среды) показателей.

Целью настоящего изобретения является сокращение сроков схватывания раствора и 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 40,9-50,5; торф 2,1-4,5; шлам карналлитового хлоратора 4,7-5,5; вода остальное.

Торф представляет собой продукт разложения растительных веществ и разделяется на типы: низинный, верховой, переходный, подтипы: например, топяной; группу: травяной, травяно-моховой, и виды: осоковый сфагновый.

Различия между группами обусловлены свойствами растений торфообразователей и условиями их разложения. Торф состоит из битуминозных веществ, углеводов, целлюлозы, лигнина и гуминовых кислот и характеризуется степенью разложения (зольностью), которая в данном тампонажном растворе составляет 20-40%
Шлам карналлитового хлоратора является отходом 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 представляет собой твердый кусковой материал хорошо растворимый в воде (до степени растворимости 0,8%). Водный раствор шлама дает щелочную среду с рН 8,7).

Были приготовлены два известных раствора (тампонажный цемент для "холодных" скважин, торф, хлорид кальция и вода) и десять растворов согласно изобретению с граничным и средним содержанием компонентов, а также с их содержанием выше верхнего и ниже нижнего пределов для температур 20 и 0^оС (см. таблицу).

Данные таблицы свидетельствуют о том, что тампонажный раствор согласно изобретению с оптимальным содержанием компонентов обладает лучшими физико-механическими свойствами, чем известные ранее растворы того же назначения, а именно сокращаются сроки схватывания раствора на 20-30% возрастает прочность цементного камня ≈ на 20-50% и при этом не наблюдается усадки последнего. При содержании компонентов ниже нижнего и выше верхнего пределов увеличиваются сроки схватывания раствора, снижается прочность или же резко возрастает плотность раствора до 1,62 г/см³.

Преимущества тампонажного раствора заключаются в следующем:
1. Сокращенные сроки схватывания и повышенная прочность, которые способствуют сокращению сроков строительства скважины (за счет сокращения периода ОЗЦ) и повышению качества цементирования.

2. Отсутствие усадки у цементного камня, сформированного из этого раствора, что способствует сохранению контакта между камнем, колонной и породой и, вследствие этого, лучшей герметизации межколонного и заколонного пространства, предотвращающей газопроявления в скважине.

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

ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН, содержащий тампонажный цемент для "холодных" скважин, торф, ускоритель схватывания и воду, отличающийся тем, что, с целью сокращения сроков схватывания раствора и 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 40,9 50,5
Торф 2,1 4,5
Шлам карналлитового хлоратора 4,7 5,5
Вода Остальное