Способ приготовления быстросхватывающейся тампонажной смеси Советский патент 1983 года по МПК E21B33/138 

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЫСТРОС.ХВАТЫВАЮЩЕЙСЯ ТАМПОНАЖНОИ СМЕСИ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при проведении работ по изоляциизон поглощения бурового раствора и ликвидации водопритоков в скважинах. .Известен способ приготовления быстросхватывающейся тампонажной смеси путем затворения водой сухой смеси портландцемента и гипса в соотношении 1:1. Приготовленная таким образо.м тампонажная смесь затвердевает через 6-8 мин после ее затворения 1. Недостатком этого способа является низкая эффективность его использования в присутствии высекоминерализованных вод, так как при этом сроки схватывания гипсоцементной смеси увеличиваются до нескольких часов, а образующийся цементный камень в условиях магнезиальной агрессии быстро разрушается. Известен также способ приготовления быстросхватывающейся тампонажной смеси, включающий затворение каустического магнезита водным раствором магниевых солей, например хлористого магния. Для приготовления жидкости затворения используют содержащие воду (бииюфит, природный карналлит, искусственный карналлит) или безводные (технический хлористый магний безводный, обезвоженный карналлит) соли хлористого магния. При температурах жидкости затворения 60°С и вьиме сроки схватывания магнезиального вяжущего вещества малы (не более 5 мин) и оно используется в качестве быстросхватываюц.1ейся тампонажной смеси (БСТС), образуюц ей стойкий к магнезиальной агрессии цементный камень 2. Однако данный способ характеризуется удлинением сроков схватывания магнезиального вяжущего вещества при использовании жидкостей затворения с температурой ниже 60°С. Так, при температуре жидкости затворения 20 ± 1°С сроки схватывания магнезиального вяжущего 2-3 ч. Это существенно ограничивает область возможного применения магнезиального вяжущего вещества в качестве БСТС. Целью изобретения является сокращение сроков схватывания за счет повыщения температуры в момент затворения темпонажной смеси.

Указанная цель достигается Teivi, что согласно способу приготовления быстросхватывающейся тампонажной смеси, включающему затворение каустического магнезита водным раствором магниевых солей, каустический магнезит перемешивают с безводной солью хлористого магния в соотношении от 1:1 до 2:1, и затем полученную сухую смесь затворяют водой или водным раствором солей с минерализацией по хлористому магнию от 0,1 до 360 г/л. (В качестве солей хлористого магния могут быть использованы технический хлористый магний безводный или обезвоженный карналлит).

Экзотермическая реакция растворения содepжaнJ,eйcя в сухой смеси безводной соли хлористого магния в указанных жидкостях затворепия с образованием водного раствора хлористого магния сопровождается интенсивным выделением тепла. В результате образующаяся при затворении тампонажная смесь разогревается до высоких температур, а сроки схватывания ее сокращаются до нескольких минут.

Пример 1. Берут 100 г каустического магнезита, смешивают с 50 г технического хлористого магния безводного, что соответствует соотношению 2:1. После тщательного перемешивания сухих компонентов в образуюи;уюся смесь наливают водопроводную воду с те1мпературой 20 ± 1°С в количестве 100 с.м и продолжают перемешивание образующейся тампоиажной смеси. Начало загустения смеси фиксируют через 35 с после затворения, температура смеси в этот момент достигает 100°С. Начало схватывания отмечается через 70 с, конец - через 105 с после затворения.

Пример 2. Берут 100 г каустического магнезита, 80 г технического хлористого магния (соотношение 5:4), 100 см воды. Последовательность операций приготовления БСТС аналогична примеру 1. Время загустевания 25, с, температура смеси при этом 110°С. Начало схватывания - через 40 с, конец схватывания отмечается через 70 с после затворения.

Пример 3. Берут 100 г каустического магнезита, 60 г обезвоженного карналлита (соотношение 5:3), 100 см воды. Последовательность операций приготовления БСТС аналогична примеру 1. Время загустевания - 75 с, температура смеси при этом 72°С. Начало схватывания фиксируется через 115 с, конец - через 180 с после затворения.

Пример 4. Берут 100 г каустического магнезита, 100 г обезвоженного карналлита (соотношение 1:1), 100 см воды. Последовательность операций приготовления БСТС аналогична примеру 1. Время загустевания - 35 с, температура смеси при этом 86°С. Начало схватывания отмечается через 80 с, конец - через 110 с после затворения.

Пример 5. Берут 100 г каустического магнезита, 50 г технического хлористого магния

безводного (соотношение2:1), 100 см водного раствора хлористого магния с температурой 20 ± 1°С и минерализацией 320 г/л. Последовательность операций приготовления БСТС аналогична примеру 1. Время загустевания - ПО с, температура смеси при этом 70°С. Начало схватывания отмечается через 230 с, конец - через 300 с после затворения.

Пример 6. Берут 100 г каустического магнезита, 100 г обезвоженного карналлита (соотношение 1:1), 100 см водного раствора хлористого магния с температурой 20±1°С и минерализацией 320 г/л. Последовательность приготовления операций БСТС аналогична примеру I. Время загустевания - 80 с,

температура смеси при этом 70°С. Начало схватывания фиксируется через 15 с, конец - через 210 с после затворения.

Таким образом, с повышением степени минерализации жидкости затворения температура разогрева смеси уменьшается и сро

ки схватывания БСТС увеличиваются. При использовании жидкости затворения с .минера лизацией по хлористому магнию выше 360 г/л температура разогрева смеси становится ниже 60°С и оказывается недостаточной для твердения смеси в короткие сроки (менее 5 мин).

При соотношении компонентов больше 2:1 количество безводной соли хлористого магния оказывается иедостаточным для разогрева смеси до Необходимых температур, а поэтому приемлемые сроки схватывания БСТС не будут получены.

При соотношении компонентов меньше, чем 1:1, цементный камень, образующийся в результате затвердевания сМеси, имеет низкук прочность из-за недостаточного количества в нем вяжущего компонента (каустического магнезита).

Использование предлагаемого способа приготовления быстросхватывающейся та.мпонажной смеси на основе каустического магнезита позволяет существенно сократить сроки схватывания, расход тампонажных материалов, повысить эффективность и сократить стоимость работ по изоляции зон поглощения бурового раствора и ликвидации водопритоков в скважинах в условиях магнезиальной агрессии и относительно низких забойных температур (5-40°С). Такие условия характерны для многих месторождений полезных ископаемых, и, в первую очередь, для месторождений минеральных солей СССР.

Формула изобретения

Способ приготовления быстросхватывающейся тампонажной смеси, включающий затворение каустического магнезита водным раствором магниевых солей, отличающийся тем, что, с целью сокращения сроков схва, 987077,

эо

тывания за счет повышения температуры вИсточники информации, момент затворения тампонажной смеси, ка-принятые во внимание при экспертизе устический магнезит перемешивают с без-1. Руденко А. П. Тампонирование и крепводной солью хлористого магния в соотно-ление скважин при алмазном бурении. М., шении от 1:1 до 2:1, и затем полученную су-«Недра, 1978, с. 139-140. хую смесь завторяют водой или водным раст-5 2. Справочник по химии цемента. Под вором солей с минерализацией по хлористо-ред. Б. В. Волконского, Л. Г. Судакаса, му магнию от 0,1 до 360 г/л.Стройиздат, с. 100 (прототип).