SU1640368A1 - Тампонажный раствор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурению нефт ных и газовых скважин. Цель изобретени  - увеличение времени загустевани  при 50-150°С, стабилизаци  расширени  в ранние сроки твердени , уменьшение газопроницаемости цементного камн . Тампонажный раствор содержит магнезиальный цемент, хлористый магний, воду и в качестве карбонатной добавки - седеритовую руду при следующем соотношении компонентов , мас.%: магнезиальный цемент 33- 51} хлористый магнит 8-10J сидерито- ва  руда 13-33; вода остальное. Тампонажный раствор обеспечивает увеличение временного загустевани  в 1,2- 8,2 раза, стабилизацию расширени  цементного камн  на 3-5 сутки и уменьшение его газопроницаемости в 6-21 раз. 1 табл. i (Я

Description

Изобретение относитс  к бурению нефт ных и газовых скважин, в частности к составам тампонажных растворов , и может быть использовано дл  цементировани  скважин в зоне рапо- носных пластов.

Цель изобретени  - увеличение времени загустевани  при 50-150°С, стабилизаци  расширени  в ранние сроки твердени , уменьшение газопроницаемости цементного камн .

Тампонажный раствор содержит магнезиальный цемент, хлористый магний, карбонатную добавку, воду, причем в качестве карбонатной добавки он содержит сидеритовую руду при следующем соотношении компонентов,мае.%: Магнезиальный цемент 33-51 Хлористый магний 8-10 Сидеритова  руда 13-33 Вода Остальное

В тампонажном растворе используют сидеритовую руду Бакальского или Зла- тоустовского месторождени . Содержание железа в руде не менее 30%, диоксида кремни  в пределах 13%. Действие в тампонажном растворе сидеритовой руды указанных месторождений равно- значеное.

С повышением температуры от 50 до 15()°С усиливаетс  гидролиз минералов , вход щих в состав сидеритовой руды. Образующиес  продукты гидролиза характеризуютс  малой растворимостью и гелеобразным состо нием. Они защищают основные цементирующие новообразовани  (оксихлориды) от быстрого образовани  кристаллических сростков, замедл   загустевание цементных растворов.

Низкое значение рН поровой жидкости , необходимое дл  стабильного суо

4

О 00

оэ эо

ществовани  оксихлоридов магни , поддерживаетс  благодар  присутствию в составе цементного раствора сидерито- вой руды, включающей амфотерный гидр- оксид железа и кислотный оксид-диоксид кремни . Таким образом, обеспечиваетс  стабильное во времени расширение цементного камн  с образованием триоксихлорида магни .

Присутствие карбоната железа с высокой плотностью (3,8 1 О3 кг/м3) в цементном камне, представленном ок- сихлоридами магни , способствует образованию компактной малопроницаемой структуры. Уменьшению газбпрони- цаемости камн  способствует также образование в перовом пространстве камн  гел  силикатов магни .

Пример 1. 330 г (33 мас.%) магнезиального цемента смешивают с 330 г (33 мас.%) сидеритовой руды, предварительно измельченной до удельной поверхности 300+20 м2/кг. Затем 80 г (8 мас„%) хлористого магни  раствор ют в 260 г (26 мас.%) воды. Получают жидкость затворени  с плотностью 1,24-103 кг/м3, которой затвор ют тампонажную смесь.

Врем  загустевани  тампонажного раствора плотностью 1,25-103 кг/м3 при МПа и составл ет Ъ ч 20 мин, при t 100°C - 3 ч 15 мин и при t 150°C - 2 ч 5 мин. Двухсуточна  прочность при 150°С равна 8,7 МПа, газопроницаемость равна 0,21.-10

0

через сутки составл ет 0,8%, а через 2 суток стабилизируетс  и составл ет 1,02% и в дальнейшем не увеличиваетс  .

П р и м е р 2. Провод т все технологические операции так, как указано в примере 1, и получают тампонаж- ньй раствор следующего состава, г (мас.%):

Магнезиальный цемент 5ТО (51) Хлористый магний100 (10)

Сидеритова  руда 1М (13) Вода260 (26)

Врем  загустевани  тампонажного раствора плотностью 2,17103 кг/м3 при МПа и составл ет 3 ч„ 50 мин, при-|г 1000С - 2 ч 30 мин и при t 150°C - 1 ч 25 мин. Двухсуточна  прочность при 150°С равно 14,4 МПа, газопроницаемость равна

150°С

5

0

5

О, 08 10 4мкм2 . Расширение при через сутки составл ет 0,65%, далее продолжает расти и стабилизируетс  на п тые сутки, составл   1,10%.

П р и м е р 3. Провод т все технологические операции так, как указано в примере 1, и получают тампонажный раствор следующего состава,г (мас.%): Магнезиальный цемент460(46)

Хлористый магний90(9)

Сидеритова  руда200(20)

Вода250(25)

Врем  загустевани  тампонажного раствора плотностью 2, кг/м3 при МПа и составл ет 4 ч

Примечание. Испытани  выполнены по стандартным методикам, ГОСТ 26798,

150°С - 1 ч 4Ь мин. Двухсуточна  прочность при 150°С равна 12,8 МЛа, газопроницаемость равна 0,14ЧО мкм2.

Расширение при 150°С через сутки составл ет 0,76%, далее продолжает расти и стабилизируетс  на п тые сутки , составл ет 1,0b%.

Составы и свойства исследованных тампонажных растворов приведены в таблице.

Линейное расширение камн  из известного тампонажного раствора непрерывно растет в течение 8 сут с по влением поверхностных радиальных трещин .

Линейное расширение камн  на основе разработанного тампонажного раствора стабилизируетс  на 3-5 сутки и в дальнейшем не растет, что обеспечивает целостность и низкую газопроницаемость цементного камн .

Содержание в тампонажном растворе магнезиального цемента в количестве менее 30 мас.% не обеспечивает достаточной прочности цементного камн , а более 51 мас,% - необходимой расте каемости и времени загустевани  тампонажного раствора.

Содержание в тампонажном растворе хлористого магни  в указанных пределах обусловлено необходимостью получени  жидкости затворени  плотностью (1,25-1,29)103 кг/м3, требуемой дл  обеспечени  стабильности оксихлоридо магни  и низкопроницаемой структуры камн ,

Содержание в тампонажном растворе сидеритовой руды в количестве менее 13 мас.% не обеспечивает необходимого времени загустевани  и стабилизацию расширени  в ранние сроки твердени , в количестве более 33 мас.% не обее- печивает необходимую прочность камн  в двухсуточном возрасте.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый тампоиажный раствор обеспечивает увеличение времени загустевани  при 50°С в 1,2- 1,7 раза, при 100°С - в 1,5-2,0 раза, 5 при 150°С - в 5,0-8,2 раза1, стабилизацию расширени  при 150°С на 3-5 сутки твердени s уменьшение газопроницаемости в 6-21 раз.

Claims (1)

1. 20 ,Формула изобретани

   Тампонажный раствор дл  креплени  скважин, содержащий магнезиальный цемент, хлористый магний, карбонатную добавку и воду, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  времени загустевани  при 50- 150°С, стабилизации расширени  в ранние сроки твердени  и уменьшени  газопроницаемости цементного камн , он в качестве карбонатной добавки содержит сидеритовую руду при следующем соотношении компонентов, мас.%: Магнезиальный цемент33-51

   Хлористый магний8-10

   Сидеритова  руда13-33

   ВодаОстальное