Способ приготовления тампонажного раствора Советский патент 1982 года по МПК E21B33/138 

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО Изобретение относится к получению тампонажного раствора и может быть и пользовано при проведении тампонажны работ в скважинах, а также в гидротехническом строительстве при получе нии цементного раствора, перекачиваемого на большое расстояние. Известны способы получения тампонажных растворов пониженной плотности путем введения в цементный раствор облегчаю1цего компонента типа опоки, бентонита, мела, золы 1. Известен также способ получения тампонажного раствора путем добавления в буровой раствор гидроокиси щелочного металла, окиси кальция 21. Однако в условиях скважины смешивание бурового раствора и цементирую щего вещества идет неполным, и твердение происходит преимущественно в з не смешивания, в основном, в поверхностных слоях с образованием корки. В результате этого плотность и прочРАСТВОРАность затвердевшего цемента nq всей массе получается неоднородной. Известен также способ приготовления тампонажного раствора путем смешения цемента с асбестом, декстрином и водой З}. Однако известный тампонажный раствор обладает повышенной плотностью и низкой тиксотропностью, из-за чего его нельзя использовать при изоляции зон с высокой проницаемостью и при производстве бесступенчатого цементирования. Цель изобретения - снижение плотности и усиление свойств тиксотропности раствора. Указанная цель достигается тем, что предварительно готовят суспензию бентонита и асбеста плотностью 1,,10 г/см с концентрацией каждого компонента 2-5 вес.% от общего веса тампонажного раствора и соотношении их 1:1, после чего не менее чем, через сутки затворяют на полученной суспензии цемент с одновременным введением раствора декстрина и дополнительно бентонита и асбеста, причем последние берут соответственно в количествах 0,1-0,3; и вес.% от общего веса тампона чного раствора. Для приготовления тампонажного раствора применяют минеральные добавки, бентонит и асбест, которые используют в две стадии. Предварительно-ю тью не менее чем за сутки до проведения тампонажных работ готовится суспензия бентонита и асбеста при соотношении 1:1, имеющих концентрацию 2-5 В зависимости от водосодержания суспензия имеет плотность 1,,10 г/см Она стабильна во времени и легко пере качивается. Водосодержание суспензии зависит от необходимости получить заданную плотность стабильного тампонаж ного раствора при затворении на ней цемента. Водосодержание раствора составляет 60-150 и /Аожет контролироваться по плотности. При пр иготовлении тампонажного раствора вместе с суспензией вводится только 90 всей потребности воды для затворения, остальная часть добавляется вместе с растворенным в ней декстрином - замедлителем времени загустевания тампонажного раствора. Декстрин добавляется в количестве 0,1-0,3 вес. при затворении цемента на предварительно полученной суспензии. Предварительное затворение бентонита преследует цель усиления пептизации коллоидальных гли нистых частиц и адсорбцию их на волок нах гидросиликата магния (асбеста, в результате чего седиментация резко снижается, и система приобретает стабильность. Из табл. 1 в зависи1Юсти от водосодержания тампонажного раствора Подбирают концентрации суспензий бентонита и асбеста. Совместное применение бентонита и асбеста при затворении цемента на предварительно приготовленной суспензии с последующей обработкой декстрином позволяет получить термостойкие облегченные тампонажные растворы с плотностью 1,36-1,56 г/см , которые при твердении образуют камень с улучшенными вязко-пластическими характеристиками. С целью снижения плотности тампонажного раствора на суспензии бентонита и асбеста затворяется цемент, к 909 4 которому добавляют бентонит и асбест Cl 1 стадия соответственно t-13 и -Ц вес.% каждого. Описанное двухстадийное использование асбеста позволяет уменьшить плотность тампонажного раствора до 1,36 г/см за счет повышения водопотребности. Увеличение водопотребности тампонажного раствора обусловлено высокой гидрофильносвводимых компонентов - бентонита И асбеста. Кроме этого, использование асбеста и бентонита усиливает свойства тиксотропности раствора, т.е. способность образовывать гелеобразную структуру после прекращения движения раствора, причем эта гелеобразная структура легко разрушается при возобновлении движения раствора. Усиление тиксотропных свойств позволяет более эффективно использовать тампонажный раствор для бесступенчатого цементи- рования обсадных колонн, изоляции зон с высокой проницаемостью, снижения газирования в скважине тампонажного раствора и предотвращения проседания цементного камня в скважине. Благодаря кольматирующей способности волокнистой добавки, ее армирующему действию и упрочнению контактной зоны тампонажного цемента возможность его поглощения снижается одновременно с уменьшением вероятности перетоков и заколонного давления. Это особенно важно в проницаемых пластах и при наличии газа. Для приготовления тампонажного раствора применяют минеральные добавки - бентонит и асбест, которые используют в два приема. Пример 1. Готовят суспензию с 2 вес. бентонита и 2 вес.% асбеста. Через 2 ч на этой суспензии затворяют цемент с 13 вес. бентонита и 1 вес. асбеста. При этом за счет суспензии покрывается 90/о водопотребности тампонажного раствора, а с остальными 10% вводится 0,2 вес,% декстрина (по.отношению к цекенту . Тампонажный раствор тщательно перемешивают в течение 5 мин. Плотность образовавшегося раствора равна 1,56 г/см. Пример 2. Готовят суспензию с 3 вес. бентонита и 3 вес. асбеста. Через 2 ч на этой суспензии затворяют цемент с 12 вес. бентонита и 2 вес. асбеста.Vпpи этом за счет суспензии покрывается 90 водопотребности тампонажного раствора, а с остальными , вводятся 0,3 вес// декстрина (по отношению к цементу) . Тампонажный раствор тщательно перемешивают в течение 5 мин. Плотность образующегося раствора равна 1 ,it6 г/см.

Пример 3. Готовят суспензию $ с i вес. бентонита и k вес.Х асбеста. Через 2k ч на этой суспензии затворяют цемент с 6 весД бентонита и 1 вес.% асбеста. При этом за счет суспензии покрывается 90 водопотребнос-10 ти тампонажного раствора, а с остальными 10% вводится 0,2 вес.% декстрина- (по отношению к цементу). Тампонажный раствор тщательно перемешивают в течение 5 мин. Плотность образовав-5 шегося раствора равна 1,41 г/см.

Пример Д. Готовят суспензию с 5 вес.% бентонита и 5 вес. асбеста. Через 2k ч на этой суспензии затворяют цемент с k весД бентонита , 20 и вес.% асбеста. При этом за счет суспензии покрывается 90 водопотребЙости тампонажного раствора, а с ос-.

Vaльными 10 вводится 0,2 вес.% декстрина {по отношению к цементу . Плотность образовавшегося раствора равна 1,36 г/смЗ.

В табл, 2 сведены данные постадийного приготовления тампонажного раствора и его свойства.

Использование изобретения обеспечивает по сравнению с известными спо собами приготовления тампонажного раствора облегчение производства тампонажных работ в скважине и повышение их качества; снижение возможности гидроразрыва и поглощения пластом тампонажного раствора в сква хине; качественное разобщение пластов при цементировании обсадной колонны в условиях аномально низких пластовых давлениях, а также долговечность цементного камня за колонной и снижение потребности проведения ремонтных работ в скважине при длительной ее эксплуатации.

Таблица 1

60

Концентрация до1,00 бавки в суспензии берется по весу

То же

и

II

II

и1

li i$

o tl%

u

I гч

о о

1/Ч

о

г I

т

гл

о

ОС

3

«о

0% сэ

k (Ч

:

vn

u

о I о

I

о о tn

о tn

(

9

СЧ

М чО

(М

гм

- М

I I

- f -

чв

сх

х

о

OJ

о см

1Л

г

N

« О

in со

CSI

S

оо формула изобретения Способ приготовления тампонажного раствора путем смешения цемента с асбестом, декстрином и водой, отличающийся тем, что, с целью снижения плотности и усиления свойств тиксотропности раствора, предваритель но готовят.суспензию бентонита и асбеста плотностью 1,,10 г/см° с концентрацией каждого компонента от 2 до 5 вес. от общего веса тампонажного раствора и соотношении их 1:1, после чего не менее чем через сутки затворяют на полученной суспензии цемент с одновременным введением 90 1Q раствора декстрина и дополнительно бентонита и асбеста,причем последние берут соответственно в количествах 0,1-0,3, «-13 и 1- вес.% от общего веса тампонажного раствора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Данюшевский B.C. и др. Справом- ное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1973, с. 89. 2.Патент США № 3557876, кл. , опублик. 1371. 3.Авторское свидетельство СССР no заявке f 2729565/22-03, кл. Е 21 В 33/138, 1979 (.прототип).