RU1789665C - Тампонажный раствор - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : раствор содержит компоненты, мае.с,: тампонажный цемент 100; саморассыпающийс  алюминиевый шлак-отход производства высоколегированного алюмини  1-6; акриловый полимер или эфир целлюлозы 0,5-3,0; вода 45-65. Отход содержит свободный алюминий, при взаимодействии которого с гидроксидом кальци  выдел етс  водород. Сухую смесь цемента и отхода затвор ют на водном растворе добавки. Раствор обладает повышенной седиментационной и суффо- зионной устойчивостью. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к глубокому бурению , в частности к тампонажным растворам , предназначенным дл  цементировани  обсадных колонн нефтегазовых , геотермальных и специальных скважин в услови х нефтегазоводопро влений и высоких температур.

Известны тампонажные цементные растворы дл  креплени  скважин, приготовленные путем введени  втампонажный раствор гидролизованного полиакрилонитрила (ГИПАН). Указанные тампонажные растворы обладают несколько повышенной по сравнению с бездобавочными тампонирующей способностью, обусловленной повышением в зкости жидкости затворени  и уменьшением количества несв занной воды.

Недостатком этих тампонажных растворов  вл етс  интенсивное падение порово- го давлени  и повышение проницаемости в начальный период структурообразовани , а коэффициент тампонирующей способности не превышает 1,40.

Известны также тиксотропные цементные растворы, содержащие цемент, воду,

титановое комплексообразующее соединение и водорастворимую смолу с поперечными св з ми (2). Указанные тампонажные составы обладают повышенными изол ционными характеристиками (тампонирующей способностью) по сравнению с известным тамйонажным раствором (1). Однако эти тампонажные составы также подвержены снижению порового давлени  в процессе твердени , а требуемое значение статического напр жени  сдвига (240 Па), при котором не начинаетс  миграци  пластового флюида втампонажный раствор, достигаетс  по истечении значительного времени после окончани  продавки цементного раствора в заколонное пространство, а веро тность нарушени  скелета тампо- нажного раствора высоконапорным пластовым флюидом, как известно, более высока в начальный период твердени  тампонажной суспензии.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению потехнической сущности и достигаемому результату  вл етс 

со

с

vj 00 Ю О О

ел

тампонажный раствор (3), включающий, мае.ч:

Тампонажный цемент64,6 Вода 32,3 Жидкое стекло 1,55 Хлористый натрий 1,29 Алюминиевый порошок 0,13 Дан1ный тампонажный состав способен к расширению за счет выделени  водорода. Недостатком его . вл етс  то, что процесс газовыделени  сопровождаетс  резкой потерей подвижности, что не дает возможности его использовать дл  креплени  скважин в услови х повышенных и высоких температур.

Цель изобретени  - сохранение первоначального порового давлени  в период структурообразозани  тампонажного раствора во врем  ОЗЦ вуслови х повышенных и высоких температур, а также повышение его тампонирующей способности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что тампонажный раствор содержит СРАШ, образующийс  при выплавке высоколегированного алюмини , а в качестве добавки-гелеобразующие полимер акриловый или эфир целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мае.ч,:

Тампонажный цемент100 Саморассыпающийс  алюминиевый шлак (СРАШ) 1-6 Полимер акриловый или эфир целлюлозы 0,5-3 Вода 45-65 В качестве тампонажного материала используютс  тампонажный портландцемент, шлаковый цемент, а также различные там- понажные смеси на основе этих цементов. В качестве алюминийсодержащего компонента используетс  саморассыпающийс  алюминиевый шлак (СРАШ), образующийс  при выплавке высоколегированного алюмини  марки АК21МЗН при 680 900°С, В процессе охлаждени  расплава на воздухе образуетс  шлак темно-серого цвета достаточно высокой дисперсности. При нарушении технологии плавлени  алюмини  в шлаке образуетс  комовый металлический алюминий, который легко поддаетс  дроблению и измельчению до необходимых размеров .

Средний химический состав СРАШ следующий , мае.ч.:

50,03 26,5 СаО3,73 К20 7,15 SI02 16,05 МдО 9,21 Мп 0,109 Na20 5,94 ППП 9,24 Р20з 0,135 Плотность СРАШ колеблетс  в пределах 2380-2500 кг/м3.

Полимерна  часть предлагаемого технического решени  представлена акриловыми полимерами либо полимерами на основе эфиров целлюлозы. Совместное ис5 пользование указанных компонентов в пределах , указанных в формуле изобретени , способствует достижению целей изобретени . При этом предполагаетс  следующий механизм воздействи  предложенных добавок .

Длительное поддержание порового давлени  и повышение тампонирующей способности цементной суспензии в заколонном пространстве в период ОЗЦ до5 стигаетс  за счет газообразного компонента , образующегос  при взаимодействии гидроксида кальци  в алюминиевой частью СРАШ, суммарна  реакци  которого может быть представлена в следующем виде:

02А + ЗСа(ОН)2 + 6Н20 -

(ОН) + ЗН2 t Образующиес  в перовом пространстве тампонажного раствора гидроксоалюмина- ты ((ОН))  вл ютс  труднораствори5 мыми гел ми, устойчивыми в щелочной среде. За счет кольматации порового пространства в зкоупругим гелем гидроксоа- люмината кальци  снижаютс  фильтрационные характеристики тампо0 нажной суспензии, тем самым достигаетс  повышение коэффициента тампонирующей способности.

Кроме того, значительное повышение тампонирующей способности происходит

5 за счет объемного расширени  структуры тампонажного теста в результате гидратации оксида магни , содержащегос  в СРАШ. Особенно заметно этот эффект про вл етс  при высоких температурах. Роль полимер0 ной добавки заключаетс  в придании в зко- упругих тиксотропных свойств тампонажной суспензии с целью самозале- чивани  каналов, образующихс  при выделении газообразного агента. Помимо этого

5 полимерные добавки регулируют скорость загустевани  и схватывани  тампонажных суспензий, т.е. регулируют врем  начала реакции СРАШ с компонентами гидратации цемента.

0 Приведенные выше сведени  свидетельствуют о том, что предложенное техническое решение удовлетвор ет критери м новизна и существенное отличие. Кроме того, разработанный тампонажный раствор создает положительный эффект по отношению к известным техническим решени м, что подтверждаетс  результатами сравнительных испытаний, которые представлены в табл. 1 и 2,

5

Приготовление тампонажного раствора осуществл етс  следующим образом.

Пример.

Требуетс  приготовить тампонажный раствор из ШПЦС-200 дл  цементировани  скважины с температурой 180°С и Ка-1,6. Врем  загустевани  тампонажного раствора не менее 3 ч. Дл  этого смешивают 100 мас.ч. ШПЦС-200 с 5 мас.ч. СРАШ до получени  однородной смеси. Полученную смесь затвор ют на жидкости, в которой предварительно растворен 5 мас.ч. КМОЭЦ при В/В 0,45.

Аналогичным образом готов тс  тампо- нажные составы с другими цементными материалами и добавками дл  различных условий цементировани .

Пределы содержани  СРАШ и полимерной добавки выбраны из следующих соображений . При содержании указанных компонентов менее 1 и 0,5 мас.ч соответственно наблюдаетс  снижение первоначального порового давлени , а тампонирующа  способность невелика. При увеличении содержани  компонентов более 6 и 3 мас.ч ухудшаютс  технологические свойства тампонажного раствора (растекаемость, реологические свойства и др.), а коэффициент тампонирующей способности практически не измен етс .

0

5

0

Состав разработанного тампонажного раствора подобран таким образом, что позвол ет сохранить и поддержать первоначальное поровое давление в процессе ОЗЦ до завершени  формировани  прочной структуры цементной суспензии. Кроме того , газовыделение, которое начинаетс  после продавки цементного раствора в затрубное пространство, преп тствует возникновению суффозионных каналов, образующихс  под действием фильтрационных потоков вследствие снижени  порового давлени . Имеющиес  в составе тампонажного раствора полимерные добавки в результате взаимодействи  с в жущим образуют в зко- упругую тиксотропную гель, придающую ему способность самозалечивать суффози- онные каналы, если они по каким-либо причинам образуютс .

Все вышеуказанное способствует повышению изол ционных характеристик тампонажного раствора (седиментационной и суффозионной устойчивости, коэффициента тампонирующей способности).

Применение разработанного тампонажного раствора позволит повысить каче- ство креплени  скважин, увеличить межремонтный период работы сква- жин.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент, алюминийсодержа- щий компонент, добавку и воду, отличающийс  тем, что, с целью сохранени  первоначального порового давлени  в период структурообразовани  тампонажного раствора во врем  ОЗЦ при одновременном повышении его тампонирующей способности , он содержит в качестве алюминийсодержащего компонента саморассыпающийс  алюминиевый шлак - отход производства высоколегированного алюмини , а в качестве добавки содержит акриловый полимер или эфир целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Тампонажный цемент100 Саморассыпающийс  алюминиевый шлак- отход производства высоколегированного алюмини  1-6 Акриловый полимер или эфир целлюлозы 0,5-3,0 Вода 45-65

   Состав исследованных тамлонажных растворов

   Свойства исследованных тампонзжных растворов и цементного камн  на их основе

   Таблица 1

   Таблица 2