SU1055853A1

SU1055853A1 - Дисперсноармированный тампонажный раствор дл цементировани нефт ных и газовых скважин

Info

Publication number: SU1055853A1
Application number: SU823462034A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Степанович Бакшутов; Евгений Сямиюллович Тангалычев; Виктор Соломонович Данюшевский; Олег Константинович Ангелопуло; Назиф Ханипович Каримов; Константин Иванович Чепижный; Марина Константиновна Николаева
Priority date: 1982-07-05
Filing date: 1982-07-05
Publication date: 1983-11-23

Description

Изобретение относитс к темпонажным мвлернвпшл, облацаюшим вьюокими прочностными и цефррматшзными свойствами, а также треадиностойкостью и термосолестойкостью , и может быть использовано дл креплени гор чих нефт ных и газовых сквайош как в нормальных услови х, так и при наличии зон АНПД, агрессии минерализованных вод и наличии в разрез соленосных отложений, предпочтительно, когда сутаествует опасность разрушени цементного камн в результате его взаимоцействн с Ьбсадной колонной(нагретататепьныб и газовые скважины с высоким внутренним давлением, гидроразрыв пластов ,термическое воздейсгвие на пластиныс использованием пара высоких параметров). Известны тампонажные растворы, содержание в жущее, волокнистую добавку и воду. В качестве волокнистой добавки используетс тонкораспущенный асбест низких сортов (марки М-6-4О) в количестве 18% от веса в жущего. С увелигчениоу процентного содержани асбеста плотность раствора снижаетс до 1,43 г/см l. Растворы ЯВЛ511ОТСЯ т мосолестойкимИ однако температурный диапазон его приМенени невелик - до 125°С. С увеличением процентного содержани асбеста от О цо 18%, прочность снижаетс на 15-25% по сравнению с камнем без цобавки . Цементный камень имеет низкие значени трещиностойкости и деформативности . Раствор имеет довольно высокий коэффициент водоотделени (4,8 7 ,2%), что в:л етс весьма нежелательным обсто тельством особенно при наличии в разрезе солеаосных -отложений, поскольку в результате раЬтворени солей образуетс зазор между цга ентным кольцом и стенками скважины. Наиболее близким к изобретеншо по составу и технической сущности вл етс цисперсноармированный тампонажный раствор , состо щий из силикатного и/или хлорсшшкатного портландцемента, жидкос ти затворени , волокнистых кристаллов синтетических гицросиликатов кальци или магни и/или их природных аналогов, мик роармирующей добавки, жиаких кремнийорганических полимеров типа олигооргано гицридсилоксанов, порошкообразных кремнийорганнческих соединений типа алкилсиликонатов; палыгорскита. Известный ра твор обладает высокими прочностными и деформагивными свойствами, имеёт высокую трещин ост ойк ость и цеформагив. ность в интервале 2О - 2ОО С Г2 J 1О 32 Однако известный раствор не вл етс облегченным, поскольку с увеличением количества арматуры и особенно волокон большой длины ухудшаютс технологические свойства композиции. Раствор не вл етс расшир ющимс , что снижает эффективность его использовани при наличии соленосных отложений и агрессии минерализованных пластовых вод. Силы сцеплегш волокнистой арматуры в ранние сроки твердени небольшие , так как силы адгезии волокна к матрице в этот период обусловлены механическими и физическими факторами (шероховатость . роверхности волокна и силы трени ).ч Целью изобретени вл етс повьшхение прочности цементного камн при раст жении в ранние и поздние сроки - твердени , деформативности и трещиностойкоститермостойкости в интервале температур 5О-125 С при плотности раствора от 1,86 до 1,4 г/см. Указанна цель достигаетс тем, что .дисперсноармированный тампонажный раствор дл ц« ентировани нефт ных и газовых скважин, содержащий силикатный и/или хлорсипикатный портландцемент, жидкость затворени , волокнистые кристаллы синтетических гидросипикатов кальци или магни и/или их природньпс аналогов и микроармирующую добавку, дополнительно содержит саморассьщающийс Йысйкокальциевый шпак или хроматный шлам, жидкое натриевое стекло и реагент СЗ на основе отхода производства меламннформальдегидной смолы, а в качестве микроармирук цей добавки - силикокристаллит при следугацем соотношении компонентов, мае,ч: Силикатный к таи хлорсилнкатный портландцементЮО Жидкость затворени 55-165 Сшмкокристаллит 9-5 О Волокнистые кристаллы синтетических гидросилнквтов кальци или магни и/или их природных аналогов 4-15 Саморассьшак цийс высококальциевый шлак или хроматный шлам 15-30 Жидкое натриевое стекло 1-3,5 Реагент СЗ на основе отхода производства меламимф орм альаегипной смолы 0,3-1,0 31O При наличии в разрезе скважины сопе НОСВБ1Х отложений или мин ализованных пластовых вод в качестве Жиокости затворени используютс скважинные минерализованные воаы или растворы солей, слагающих разрез скважины. В качестве микроармируюшей, облегчающей и термосолестойкой цобавки используютс так называемые сшшкокристаллиты . Известны и вьгаускаютс промышленностью слоистые (сипласт), волокнистые (сивол) каркасные сшшкокристаллиты. Силикокристаллит содержит 8О,О-99,9% .высокоактивного. кремнез« 1а, в силу чего в феае цементного камн вл етс активной затравкой. Неровности, образую«г щиес на поверхности силикокристаллитов в-результате процесса цекатионировани (цырки от вымытых в раствор катионов), способствуют увеличению проч ности сцеплени арматуры и цементной матрицы. Кроме того, стехиометри раствора благодар наличию активного кремнезема измен етс в сторону уменьшени отношений С/5 (СдО/5i On), благопри тных дл преимущественного образовани высокощзочных низкоосновных гидросиликатов кальци . Последние имеют, как правило , нитевидное или игольчатое строени и способствуют повышению прочности, а также придают композиции высокие терм солестойкие свойства. Введение силикокристаллита до 50% позвол ет получать облегченные дисперсноармированные КОМПОЗИЦИИ плотностью до 1,4 г/см, сохран ющие высокие щ)очностные и деформативные свойства В качестве расшир ющего компонента при температуре до 80°С используетс высококальциевый саморассьтаю53 ийс шпак (отход заводов ферросплйвого производства) с соаержаиисгм окии кальци 4О%. При температуре выше 9О С в качест- е расшир пошейс побавк используетс ; рсметный шлам, содержьгаий, %} 35,. 4.45; К О 31.29; РеО 7,46; 8,74; 6, О,64. Потери при прокапиванни 5,3%. Наличие в составе композиции pacumр кщей добавки обеспечивает плотный контакт цементного кольца с окружающими породами, что особенно важно при креплении скважин в соленосных отло}|ени х, причем увеличиваетс прочность сцеплени арматуры с матрицей за счет дополнительного обжати . Отходы асбестового производства (отходы асбестовых руд, получаемых при пе-« реработке серпентинита) - волокнистый материал. Средний химический состав отходов асбестового произвоастве КустанаЖ ского асбеста, вес.%: MgO 38,99; S Оа 39,16; ,2; С-оО Oi87j 0,22. Потери при прокаливании 11,43. В качестве кольмататора пор используетс жидкое натриевое стекло NOjO-H Si0(2 (силикатный модуль П 2 - 3,5) плотностью j 1350 - 15ОО кг/м При его взаимодействии с минерализованной пластовой жидкостью или сол ми образуютс соединени , упрочн ющие цементный камень (например, Hdij СО ), и гель кремнезема, копьмаТируюшнй поры камн . Пластификатор СЗ на основе отхода производства меламинформ альдегид но и смолы снижает водопотребность композиции и способствует равномерному распределению армирующих компонентов в среде цементной матри1№1 за счет снигшни внутреннего трени в системе. Предлагаемые составы тампонажных растворов приведены в табл. 1. Таблица

55

(25%-ный раствор КС)

165

(25%-ный раствор А( CPg) Макроармируюша добавка (отходы асбестового производства ) Микроармирующа добавка (сипикокристаппит ) 15 . 25 Расшир юща (высококаль- (хроматдобавка ииевый шлак) ный шлам Копьмататор пор (жидкое стекло) Пластификатор (реагент СЗ)

нижним пределам содержани

верхнши пределам содержани В качестве в ущего используют любой силикатный тампонажный цемент, а также хлорсиликатный портландцемент или смесь силикатного и хлорсилпкатного в легшего В качестве жидкости затворени минерализованную пластовую воду или раствор солей.слагаюшик разрез скважины. В качестве макроармирующей добавки « отходы асбестового производства - волок нистый материал. Могут быть использованы .такхе базальтовые волокна, щелочно стойкие стекл нные волокна и др, В качестве микроармирук цей добавки используют силикокристаплиты - высокоКремнистые активные материалы слоистого , волокнистого, каркасного строени (сипласт, сивол, карбопласт и др). хроматный шлам) В качестве расшир ющей добавки самррассьшакхцийс высококальциевый шлак - отход заводов ферросплавного производства (при забойных температурах до ) ипи хроматный шлам (при температурах выше 90 с). В качестве кольмататора пор - товарное натриевое жидкое:стекло. В качестве суперпластификатора реагент СЗ на основе меламинформальдегид ной смолы. СЬойства предлагаемых и известных тампонажных растворов и цементного камн на их основе приведены в табл. 2-4; деформативные свойства и трешиностой- . кость исследованных композиций - в табл..5.

50 19, 82О,4 25,9 61 69 89 1ОО 22,1 24,7 26,3 78 86 110250 25, 6 29,2 ЗО,8 1О7 119 146

Таблица 2

Таблица 3

36.139,0 44, 2 145 16О 179 53, О 65, 9 68,0 190 24О 25О

52.2.61,1 59,8 200210 215 5О .19,019,5 19,8 49 53 SO 6,6 lOO 19,,1 21,4 61 68 79 8,0

250 16,4 17, 6 17, 9 64 88 84 6,3 7,9 8,3

3, 81Сквозных трещин О, 016

не обнаружено при оптимальном соотношении компонентов цисперсноармированные термосопестойкие расшир ющиес тампонажные сое гавы нормальной плотности имеют ность при раст исении большую,, чем у известного . По мере роста температуры к срока тверцени наблюдаетс закономерный рост прочности. Облегченные . .дисперсноармированные тампонажные растворы имеют прочность при раст хении в раза большую, чем у неармированных составов той же плотности. Следует отметить, .что значени прочности облегченных цисперсноармированных составов превьпиают прочность неармированных составов нормальной плотности . Как видно из табл, 5, оптимальны составы имеют высокие значени трещино

Таблица 4

50 55

41

Таблица 5

1, 15

6, 5 7,38,125 36 46 9,1 10,2 39 48 61 динамических нагрузок. При измерении трещиностойкости по методу кольца сквозных трещин в камне из дисперсноармированных растворов не образуетс . Вследствие высокой дисперсности сипласта и цемента после их совместной офаботки в дезинтеграторной установке раствор имеет высокую стабильность и нулевое водоотделение. Цементный камень на основе предлагаемых cocTiaBOB вл етс термосолестойкнм , Значеш коэффициента термокоррозионной стойкоств К с 1,00-1,15 ив через 180 сут Кс ™ Оие через 2 8 сут

11105585312

Величина К опрецел етс при твер-Указанные составы имеют необхоц -,

цении образцов цементного камн примые технологические свойства, отвечаюповышенных температурах в, растворахщие требовани м ГОСТ 1-581-78 Портрааличных солей,панццементы тампонажные

Claims

ДИСПЕРСНО АРМИРОВАННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН, содержащий силикатный и/или хлорсиликатный портландцемент, жидкость затворения, волокнистые кристаллы синтетических гицросиликатов кальция или магния и/или их природных аналогов и микроармирующую добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения . прочности цементного камня при растяжении в ранние и поздние сроки твердения, деформативности, трещиностойкости и термосолестойкости в интервале температур 50-250°С при плотности раствора от 1,86 до 1,4 г/см , он дополнительно содержит саморассыпаюшийся высококальциевый шлак или хроматный шлам, жидкое натриевое стекло и реагент СЗ на основе отхода производства меламинформальцегицной смолы, а в качестве микроармируюшей добавки - силикокристаллит при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Силикатный и/или хлорсиликатный портландцемент Жидкость затворения Силикокристаллит Волокнистые кристаллы синтетических гидро100 §

55-165

5-50

силикатов кальция или магния и/или их природ- ных аналогов Саморассыпаюшийся высококальциевый шлак 4-15 или хроматный шлам 15-30 Жидкое натриевое стекло Реагент СЗ на основе 1-3,5

отхода производства меламинформальдегицной смолы 0,3-1.0 >

1 . 1055853