Утяжеленная тампонажная смесь Советский патент 1982 года по МПК E21B33/138 

(З) УТЯЖЕЛЕННАЯ ТЙМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ

1

Изобретение относится к технологии цементирования глубоких скважин, в частности, к составам для цементирования скважин с аномально высоким пластовым давлением.

Известны утяжеленные тампонажные цементы марок УЦГ-1 и УЦГ-2, которые в качестве вяжущего содержат цемент для горячих скважин Новороссийского завода или гранулированные шлаки ,о Константиновского и Краматорского металлургических заводов, а утяжелителем является руда Криворожского месторождения 1.

Утяжеленные цементы УЦГ-1 и УЦГ-2 15 включают до 30 железной руды. Железосодержащие соединения активно взаимодействуют с сероводородом, образуя сульфиды, при этом железо из трехвалентного в сероводородной среде пере- 20 ходит в двухвалентное, что сопровождается увеличением объема и приводит к разрушению структуры цементного камня.

Известен более стойкий цементный, камень к агрессивной среде, образующий смесь цемент-хромитовая руда. Утяжеленная тампонажная смесь обычного приготовления содержит, в г: цемента 50-100 и утяжеляющей добавки хромитовой руды 30-50. Соединения хрома с сероводородом образуют в противоположность железу не сульфиды, а оксиды, в частности оксиды хрома, которые характеризуются низкой растворимостью, поэтому в целом цементный камень, образованный утяжеленной тампонажной смесью с такой добавкой более стоек к сероводородной коррозии 23.

Однако цементный камень на основе цемента - хромитовой руды включает силикаты и алюминаты кальция и гидроксид кальция. Гидроксид кальция является наиболее уязвимым компонентом .цементного камня, так как подвергается выщелачиванию пресными и пластовыми водами, а высокоосновные силикаты и алюминаты кальция при воздействии пластовых вод также образуют гидроксид кальция и поэтому являются не стойкими к коррозии выщелачивания. Кроме того, высокоосновные алюминаты кальция не стойки к сульфатной коррозии, так как они с сульфатными ионами образуют эттрингит, который, откладываясь в порах цементного камня, приводит к его разрушению. Относитель-ю но высокая растворимость гидросиликатов и гидроалюминатов кальция приводит к тому, что цементный камень оказывается также нестойким к сероводороду, образующему с гидроксидом кальция легкорастворимый гидросульфид кальция. Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости цементного камня Указанная цель достигается тем, что в известной утяжеленной тампонажной смеси, включающей цемент и утяжеляющую добавку, в качестве утяжеляющей добавки она содержит целестиновую руду при следующем соотношении компонентов вес.%: Цемент if О-70 Целестиновая руда Повышение коррозионной стойкости цементного камня основано на замене силикатов, алюминатов и гидроксида кальция на аналогичные соединения бария и стронция. Дальнейшее увеличение (более 60 вес.%) количества целестиновой руды нецелесообразно, так как ухудшаются технологические параметры, например прочность цементного камня из предлагаемой тампонажной смеси. Уменьшение количества целестиновой руды (менее 30 вес.) приводит к снижению плотности тампонажного раствора. Средний химический состав целестиновой руды Аурташского месторождения на Мангышлаке приведен в табл. 1 вес.. Соединения бария и стронция харак теризуются большей химической инертностью и более высокой водостойкость по сравнению с солями кальция. Кроме того, гидрооксид бария и стронция образует очень мелкодисперсный осадо который кольматирует поры цементного камня, повышая плотность его структу ры и способствуя повышению его корро зионной стойкости. Предлагаемая тампонажная смесь на основе сол.ей бария и стронция является коррозионностойкой. Это объясняется кристаллохимическими особенностями соединений стронция и бария, заключающимися в том, что эти соли имеют более плотную упаковку атомов в структуре соединений, что понижает их растворимость в воде и повышает стойкость к многообразным агрессивным воздействиям (высоким температурам и давлениям, солям магния, сульфатам. сероводороду, выщелачиванию и т. д.), встречающимся в сложных геологических условиях глубоких скважин. Для получения утяжеленной тампонажной смеси, исходя из технологических требований, проверялись конкретные составы смеси в следующих соотношениях, указанных в табл. 2, вес.%. Целестиновую руду после измельчения в дробилке подвергают более тонкому измельчению в дезинтеграторе при скорости соударения частиц 80120 м/с совместно с цементом, поступающим сюда же. Соотношение компонентов регулируют через дозирующее устройство. Полученную сухую смесь затаривают в мешки и доставляют на буровую, где по известной технологии затворяют водой. Измельчение тампонажной смеси в дезинтеграторе позволяет равномерно смешать компоненты и получить относительно высокую удельную поверхность, т. е. тонко диспергировать, и создать равнопрочный цементный камень. Утяжеленная тампонажная смесь имеет следующие технологические параметры, представленные в табл. 3 и t. Утяжеленная тампонажная смесь имеет более длительные сроки хранения в атмосферных условиях, так как при приготовлении в дезинтеграторе активные поверхности цементного клинкера закрываются инертными частицами целестиновой руды, предотвращая доступ воздуха и влаги. За счет равномерности из иельчаемых частиц не происходит расслоения смеси при транспортировке- Тампонажная CMiecb на основе солей бария и стрюнция более термостойка, отличается быстрым набором прочности и характеризуется более высокими значениями ранней и поздней прочности. Утяжеленная тампонажная смесь данного состава имеет плотность 2,1 2,3 г/см, седиментационно устойчива и имеет хорошую прокачиваемость, что 5 уменьшает потери на гидравлические сопротивления, тем самым уменьшая ВаО SrO I SOj I CaO | SiOrj 22,5 33,7 32,5 ,21,6 . «. Цемент Целестиновая руд 9 9159А избыточное давление на пласты, предотвращая их гидроразрыв. Таблица 1 f MgO j jO Na,o MnO 0,29 0,38 0,5 0,1 0,1 0,028 Таблица2 7050 60 а 3050 lO

ш

J s q ю пз

го

аS

. с;

(О

го

Iг

гг г см 1Л (N

ОО

«м

г

-3см.

см

г so

-:Г СМ

см

1Л

«м

см

CvJ

чО

п см

ил

см

- 00 см

-3см

vO

ГЛ ил

см

см

LT

1А см

г см

см

о

(Л

чО см см

ол

vO см

см см

1Л

см

см

см

г

ОО

-3смГЦ

сг

см. сэ см м

сэ пл

-З.

ил

о

о г.

1Л

чО

п atsisg, 12

Формула изобретения ,Источники информации, Утяжеленная тампонажная смесь напринятые во внимание при 3Kcnej/rVi3e основе цемента и утяжеляющей добавки, о т л ичающаяся тем,1- Каримов Н. X. и др. Тампонажные что, с целью повышения коррозионной5 смеси для скважин с аномальными пласстойкости цементного камня, в каче-товыми давлениями. М., Недра, 1977, стве утежеляющей добавки содержитс. 97.

цепестиновую руду при следующем со-2. Каримов Н. X. и др. Тампонажотношении компонентов, вес. :ные смеси для скважин с аномальными Цемент 40-70 .to пластовыми давлениями. М., Недра, Целестиновая руда 30-601977, с. 103-1 О (прототип.).