RU2524771C1 - Тампонажный облегченный серосодержащий раствор - Google Patents
Тампонажный облегченный серосодержащий раствор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524771C1 RU2524771C1 RU2013101186/03A RU2013101186A RU2524771C1 RU 2524771 C1 RU2524771 C1 RU 2524771C1 RU 2013101186/03 A RU2013101186/03 A RU 2013101186/03A RU 2013101186 A RU2013101186 A RU 2013101186A RU 2524771 C1 RU2524771 C1 RU 2524771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- sulfur
- cement
- binder
- grouting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к тампонажным смесям, предназначенным для крепления обсадных колонн, разобщения водоносных, нефтегазоносных пластов и изоляции зон интенсивного (полного) поглощения в скважинах с высоким содержанием сероводорода. Тампонажный облегченный серосодержащий раствор включает: 9,60-36,30 мас.% портландцемента, 12,09-28,88 мас.% высоководопотребного тонкомолотого вяжущего с удельной поверхностью 20000-25000 см2/г «Микродур», 9,60-12,09 мас.% дисперсной серы фракцией до 20 мк, 39,40-51,80 мас.% воды, 0,01-0,05 мас.% нитрилотриметиленфосфоновой кислоты (НТФ), 0,07-0,11 мас.% суперпластификатора С-3. Техническим результатом является повышение эффективности разобщения водоносных и нефтеносных пластов, изоляции высокопроницаемых пластов с интенсивными (катастрофическими) поглощениями бурового раствора. 1 табл.
Description
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к тампонажным смесям, предназначенным для крепления обсадных колонн, разобщения водоносных, нефтегазоносных пластов и изоляции зон интенсивного (полного) поглощения в скважинах с высоким содержанием сероводорода.
Для успешного разобщения водоносных и нефтегазоносных пластов в процессе крепления обсадных колонн, в выработанных пластах с аномально низким пластовым давлением (АНПД) на площадях с высоким содержанием сероводорода, изоляции зон интенсивных поглощений первостепенное значение имеет правильный подбор необходимой плотности тампонажных смесей и их показателей структурно-механических свойств в статических и динамических условиях. Поэтому важно, чтобы тампонажная смесь с момента поступления в каналы проницаемого и поглощающего пласта обладала необходимыми заданными значениями плотности, пластической прочности, напряжения сдвига, коррозионной стойкости.
Известны облегченные тампонажные растворы, включающие вяжущее, добавки и воду (см. «Справочное руководство по тампонажным материалам», В.С. Данюшевский и др., Москва, «Недра», 1987 г., стр.102-107), предназначенные для цементирования скважин в условиях низких пластовых давлений. Комбинируя количество добавки (бентонит, диатомит, фильтроперлит, опока и др.) по отношению к вяжущему, ее плотность, водотвердое отношение, можно получать тампонажные растворы плотностью от 1,60 до 1,35 г/см3 с удовлетворительной прочностью цементного камня.
Недостатком известных облегченных растворов являются:
- недостаточная коррозионная стойкость в сероводородосодержащих средах;
- низкие проникающие свойства в проницаемых пластах;
- низкие изоляционные свойства в средах, содержащих сероводород.
На месторождениях, содержащих сероводород, требуются облегченные тампонажные растворы с более высокой коррозионной стойкостью, которые можно получить с добавками, имеющими органогенный состав (сера, уголь, смола, резина и пр.).
Известен тампонажный материал для высокотемпературных скважин по патенту RU №2198999, включающий вяжущее, измельченную серу, при следующем соотношении компонентов, масс.%: вяжущее 80-95, измельченная сера - остальное, в качестве вяжущего используется портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, шлакопесчаная смесь.
Недостатками данного тампонажного материала являются:
- невозможность приготовления раствора плотностью менее 1,75 г/см3;
- необходимость наличия высокой температуры (120°C) на забое скважин при проведении технологических работ.
Наиболее близким к предлагаемому решению является тампонажный состав по патенту RU №2202033, включающий масс.%: неорганическое вяжущее - портландцемент - 59,0-65,0, ингибирующую добавку - серу или пирит - 3,0-12,0 и в качестве жидкого затворения - 5-10% водный раствор СаСl2 или 5-10% водный раствор твердого отхода производства соды, или воду.
Недостатком известного тампонажного раствора являются:
- невозможность его приготовления плотностью ниже 1,7-1,75 г/см3, так как тампонажный цемент имеет относительно малую удельную поверхность 2500-3500 см2/г и при добавках избыточной воды и серы или пирита из тампонажного раствора не образуется камня или резко снижается его механическая прочность;
- низкая проникающая способность.
Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение области применения путем снижения плотности тампонажного раствора при одновременном увеличении подвижности и проникающей способности его в начальный период, повышения адгезионного сцепления камня с горной породой и обсадной колонной, повышения коррозионной стойкости камня.
Технический результат направлен на создание облегченного тампонажного раствора плотностью до 1,40 г/см3 с определенными структурно-механическими и закупоривающими свойствами раствора, прочностными и адгезионными характеристиками камня, позволяющими обеспечить эффективное разобщение водоносных и нефтеносных пластов, изоляцию высокопроницаемых пластов с интенсивными (катастрофическими) поглощениями бурового раствора, в том числе на истощенных месторождениях с АНПД.
Техническая задача решается тем, что тампонажный облегченный серосодержащий раствор содержит вяжущее, дисперсную серу фракцией до 20 мк, воду, суперпластификатор С-3, нитрилотриметиленфосфоновую кислоту - НТФ, а в качестве вяжущего содержит смесь портландцемента и высоководопотребного тонкомолотого вяжущего с удельной поверхностью 20000-25000 см2/г «Микродур» при следующих соотношениях компонентов, масс.%:
Портландцемент | 36,30-9,60 |
Высоководопотребное тонкомолотое | |
вяжущее с удельной поверхностью | |
20000-25000 см2/г «Микродур» | 12,09-28,88 |
Дисперсная сера фракцией до 20 мк | 12,09-9,60 |
Вода | 39,40-51,80 |
Реологические добавки: | |
Нитрилотриметиленфосфоновая | |
кислота - НТФ | 0,05-0,01 |
Суперпластификатор С-3 | 0,07-0,11 |
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в тампонажном облегченном серосодержащем растворе используются невысокой плотности наполнитель - дисперсная сера фракцией не более 20 мк и высоководопотребное тонкомолотое вяжущее с удельной поверхностью 20000-25000 см2/г Микродур, что позволяет повысить качество крепления обсадных колонн, разобщения водогазонефтеносных пластов, изоляции поглощающих пластов за счет снижения плотности тампонажной смеси до требуемой величины, обеспечения необходимой подвижности и высокой проникающей способности смеси в начальный период проведения крепежных и изоляционных работ, повышения прочности адгезионного сцепления тампонажного камня со стенками скважин и обсадной колонной в условиях нормальных и повышенных температур.
Дисперсную серу фракцией до 20 мк в предлагаемом тампонажном облегченном растворе используют в качестве облегчающей добавки и адгезионного компонента обсадной колонны, поскольку при спуске и промывке ее в условиях поступления слабой кислоты Н2S стенки обсадной колонны покрыты микропленкой FeS.
Из известных тонкомолотых вяжущих наиболее эффективным является Микродур, получаемый на основе портландцемента.
В предлагаемом тампонажном облегченном серосодержащем растворе в качестве высоководопотребного тонкодисперсного вяжущего используют особотонкомолотый цемент «Микродур».
Вяжущее «Микродур» производится посредством воздушной сепарации пыли, образующейся при помоле цементного клинкера, технология его изготовления разработана и освоена специалистами фирмы «INTRA - BAVGmbH» совместно со специалистами концерна «Dyckerhoff» и защищена Европейским патентом. Диаметр зерен «Микродур» в 6-10 раз и более меньше частиц портландцемента. Благодаря малому размеру частиц (диаметр зерен ≤2-6 мкм), высокой удельной поверхности (20000-25000 см2/г) и технологично подобранному гранулометрическому составу растворы «Микродур» обладают текучестью, сравнимой с текучестью воды, даже при минимальном количестве жидкости затворения, что позволяет суспензии «Микродура» глубоко проникать в низкопроницаемую горную породу. Время истечения (условная вязкость) суспензии в возрасте до 3 часов колеблется от 28 до 30 сек.
В отличие от прототипа использование тонкодисперсного вяжущего «Микродур» позволяет в большем объеме связать воду затворения и уплотнить структуру камня и обеспечить его повышенную флюидоупорность и долговечность. Это обусловлено тем, что тонкодисперсное вяжущее способно связывать воду во много раз больше, так как водотвердое отношение может достигать 3,0-5,0 при удельной поверхности 20000-25000 см2/г против 0,3-0,5 обычных тампонажных цементов, имеющих удельную поверхность 2500-3500 см2/г.
Оптимальное содержание дисперсной серы составляет 12,09-9,60 масс.%. При увеличении содержания серы более 12,09 масс.% снижается прочность камня. Добавка серы менее 9,60 масс.% приводит к повышению плотности раствора. Следует добавить, что добавка к чистому портландцементу незначительно облегчает плотность состава, а добавка к чистому «Микродуру» существенно снижает их прочность.
Оптимальным содержанием основных реологических компонентов в заявляемом тампонажном облегченном серосодержащем растворе является -НТФ от 0,01 до 0,05 масс.% и суперпластификатора С-3 от 0,07 до 0,11 масс.%. При этом добавка НТФ менее 0,05 масс.% сокращает скорость загустевания составов с повышенным содержанием портландцемента, а увеличение добавки свыше 0,01 масс.% приводит к замедлению процесса схватывания и снижению прочности камня в первоначальный период для составов с «Микродуром». Содержание суперпластификатора С-3 более 0,11 масс.% приводит к снижению стабильности раствора и к его расслаиванию, а при содержании менее 0,07 масс.% растекаемость раствора уменьшается, т.е. раствор становится непрокачиваемым.
В промысловых условиях тампонажный облегченный серосодержащий раствор готовят двумя способами.
При первом способе готовится сухая тампонажная смесь вяжущего и серы с использованием смешивающих устройств и силосных емкостей в условиях производственной базы. В условиях буровой для приготовления сухой смеси используются цементовозы и цементо-смесительные машины. После приготовления сухую тампонажную смесь затворяют обычным способом на предварительно приготовленном растворе с добавкой суперпластификатора С-3 и НТО и закачивают в скважину.
По второму способу, при наличии осреднительных машин типа АСМ-25 или УСО-20, тампонажную смесь готовят следующим способом. Вначале в осреднительную емкость набирают необходимое количество воды, в которой растворяют расчетное количество суперпластификатора С-3 и замедлителя НТФ. После чего при постоянном перемешивании в данную осреднительную емкость добавляют расчетное количество серы, а затем с помощью цементовозов или смесительных машин добавляют вяжущее до необходимой плотности тампонажного раствора. Затем раствор закачивают в скважину.
Определение основных свойств раствора и камня проводят в лаборатории в соответствии с ГОСТ 1581-96 «Цементы тампонажные» и ГОСТ 26798.1-96 «Методы испытаний».
Плотность, растекаемость, водоотделение раствора определяют при 25°C и атмосферном давлении. Для условий умеренных температур загустевание раствора определяют при 75°C и атмосферном давлении. Для условий АВПД при режиме температуры до 90°C.
Растекаемость определяют по конусу АзНИИ, плотность пикнометром, водоотделение в мерном цилиндре, время загустевания на консистометрах ZM-1002 и КЦ-3. Прочность тампонажного камня на сжатие на испытательном стенде CHANDLER (Модель 4207D), газопроницаемость на приборе GFS-830-SS - CHANDLER.
При проведении лабораторных исследований были использованы:
- водопроводная вода;
- портландцемент;
- высоководопотребное тонкомолотое вяжущее (Микродур 261R-X);
- дисперсная сера фракцией до 20 мк;
- суперпластификатор С-3;
- нитрилотриметиленфосфоновая кислота - НТФ.
Пример.
При проведении испытаний (см. состав 4 таблица 1,) вначале готовят жидкость затворения с добавкой 0,2 г (0,11 масс.%) суперпластификатора С-3, 0,15 г (0,01 масс.%) НТФ на 107,6 г (51,8 масс.%) воды. Затем при постоянном перемешивании последовательно вводят 20 г (9,6 масс.%) портландцемента, 60 г (28,88 масс.%) Микродура - 261R-X и 20 г (9,6 масс.%) дисперсной серы. После перемешивания раствора в течение 3-х минут замеряют его растекаемость и плотность и заливают тампонажный раствор в консистометр (без давления) для определения загустевания при 75°C. Кроме того, формируют образцы в заданных условиях для определения прочности тампонажного камня на сжатие.
Тампонажный облегченный серосодержащий раствор предлагаемого состава с содержанием указанных компонентов в заявляемых пределах обладает пониженной плотностью (1,40 г/см3), нормативным значением растекаемости (240 мм) (см. состав 4 таблица 1), временем прокачиваемости 8-00 часов и прочностью на сжатие 5,5 МПа через 2 суток твердения при температуре 75°C. Значения растекаемости и времени прокачиваемости позволяют обеспечить процесс доставки тампонажного облегченного серосодержащего раствора на значительную глубину.
Применение предлагаемого тампонажного облегченного серосодержащего раствора позволит:
- расширить область применения и повысить надежность изоляции поглощающих пластов в условиях АНПД на истощенных месторождениях;
- повысить прочность адгезионного сцепления камня с горной породой и обсадной колонной;
- сократить затраты времени и расход материалов при ликвидациях поглощений бурового раствора и технологических жидкостей.
Использование заявляемого тампонажного раствора позволит сократить затраты времени и расход материалов на работы по креплению обсадных колонн, а также с работами связанными с разобщением водоносных и нефтеносных пластов и ликвидациях поглощений бурового раствора.
Claims (1)
- Тампонажный облегченный серосодержащий раствор, включающий вяжущее, дисперсную серу фракцией до 20 мк, воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит реологические добавки: суперпластификатор С-3, нитрилотриметиленфосфоновая кислота - НТФ, а в качестве вяжущего содержит смесь портландцемента и высоководопотребного тонкомолотого вяжущего с удельной поверхностью 20000-25000 см2/г «Микродур» при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Портландцемент 9,60-36,30 Высоководопотребное тонкомолотое вяжущее с удельной поверхностью 20000-25000 см2/г «Микродур» 12,09-28,88 Дисперсная сера фракцией до 20 мк 9,60-12,09 Вода 39,40-51,80 Реологические добавки: Нитрилотриметиленфосфоновая Кислота - НТФ 0,01-0,05 Суперпластификатор С-3 0,07-0,11
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101186/03A RU2524771C1 (ru) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Тампонажный облегченный серосодержащий раствор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101186/03A RU2524771C1 (ru) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Тампонажный облегченный серосодержащий раствор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013101186A RU2013101186A (ru) | 2014-07-20 |
RU2524771C1 true RU2524771C1 (ru) | 2014-08-10 |
Family
ID=51215177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013101186/03A RU2524771C1 (ru) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Тампонажный облегченный серосодержащий раствор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2524771C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588078C1 (ru) * | 2015-02-24 | 2016-06-27 | Закрытое акционерное общество "Октопус" | Сероводородостойкий уплотняющийся ингибированный тампонажный раствор |
RU2652040C1 (ru) * | 2017-02-13 | 2018-04-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь" | Тампонажный раствор низкой плотности |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1125360A1 (ru) * | 1983-04-06 | 1984-11-23 | Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов | Тампонажный раствор |
RU2198999C2 (ru) * | 2000-08-04 | 2003-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-ВНИИГАЗ" | Тампонажный материал для высокотемпературных скважин |
RU2202033C2 (ru) * | 2001-06-15 | 2003-04-10 | Дочернее общество с ограниченной ответственностью "Башкирский научно-исследовательский и проектный институт нефти" Открытого акционерного общества АНК "Башнефть" | Тампонажный состав |
RU2463436C1 (ru) * | 2011-03-21 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Способ восстановления герметичности эксплуатационной колонны |
-
2013
- 2013-01-10 RU RU2013101186/03A patent/RU2524771C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1125360A1 (ru) * | 1983-04-06 | 1984-11-23 | Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов | Тампонажный раствор |
RU2198999C2 (ru) * | 2000-08-04 | 2003-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-ВНИИГАЗ" | Тампонажный материал для высокотемпературных скважин |
RU2202033C2 (ru) * | 2001-06-15 | 2003-04-10 | Дочернее общество с ограниченной ответственностью "Башкирский научно-исследовательский и проектный институт нефти" Открытого акционерного общества АНК "Башнефть" | Тампонажный состав |
RU2463436C1 (ru) * | 2011-03-21 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Способ восстановления герметичности эксплуатационной колонны |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОРНЕЕВ В.И. Сухие строительные смеси. -М.: РИФ"СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2010, с.320 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588078C1 (ru) * | 2015-02-24 | 2016-06-27 | Закрытое акционерное общество "Октопус" | Сероводородостойкий уплотняющийся ингибированный тампонажный раствор |
RU2652040C1 (ru) * | 2017-02-13 | 2018-04-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь" | Тампонажный раствор низкой плотности |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013101186A (ru) | 2014-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102516964B (zh) | 低密高强水泥浆 | |
RU2586517C2 (ru) | Медленно застывающие цементные композиции, содержащие пемзу, и связанные с ними способы | |
RU2442878C2 (ru) | Цементы для использования внутри формаций, содержащих гидраты газов | |
CA2835556C (en) | Settable compositions containing metakaolin having reduced portland cement content | |
RU2656266C2 (ru) | Способ обработки подземного пласта суспензией цементного раствора с возможностью образования проницаемого отвердевшего цементного раствора | |
US20180282216A1 (en) | Dispersant in cement formulations for oil and gas wells | |
RU2597906C1 (ru) | Отверждаемые композиции, содержащие волластонит и пемзу, и способы применения | |
RU2434923C1 (ru) | Тампонажный состав для установки зарезных опорных мостов | |
EP1213270A1 (en) | Well cement fluid loss control additive | |
CA2851539A1 (en) | Slag compositions comprising latex and methods of use | |
US20060283357A1 (en) | Gas-generating additives having improved shelf lives for use in cement compositions | |
EP2593635A2 (en) | Low density cementitious compositions using limestone | |
RU2468187C1 (ru) | Основа отверждаемого тампонажного раствора | |
RU2359988C1 (ru) | Тампонажный состав для паронагнетательных скважин | |
CN107540260B (zh) | 一种固井用低温水泥早强剂及包含它的水泥 | |
RU2524771C1 (ru) | Тампонажный облегченный серосодержащий раствор | |
RU2471843C1 (ru) | Сероводородостойкий тампонажный раствор | |
RU2508307C2 (ru) | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин | |
RU2601878C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
RU2474603C2 (ru) | Высокоструктурированная тампонажная смесь | |
RU2507380C1 (ru) | Тампонажный раствор низкой плотности | |
RU2537679C2 (ru) | Тампонажный раствор | |
US7998269B2 (en) | Cement blend | |
RU2524774C1 (ru) | Гипсомагнезиальный тампонажный раствор | |
RU2504568C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный состав |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190111 |