SU927971A1 - Способ приготовлени тампонажных растворов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к глубо ; кому бурению, в частности к способам обработки тампонажных растворов, предназначенных дл  креплени  нефт ных и .газовых скважин.

Известны способы химической об- . работки тампонажных растворо.в дл  креплени  нефт ных и газовых скважин путем введени  в жидкость затворени  производстве1нных .отходов. Способ закл1рчаетс  в том, что тампонажный раствор на основе портландцемента и воды с добавкой раствора хлЬристого кальци  обрабатывают путем введени  в воду нейтральносульфитного щелока, который берут в количестве 2-5 от веса сухого Портландцемента, Нейтрально-сульфитный щелок - отход варки целлюлозы. В состав органической части сухого остатка вход т 20-26% лигносульфоната натри  и 10-12 натриевых солей уксусной, муравьиной и щавелевой

кислот. Минеральна  часть достоит в основном из натри  и серы ГОНедостатком известного способа химической обработки тампонажных растворов  вл етс  плоха  суффози - онна  и седиментационна  устойчивость портландцементной суспензии, обработанной лигносульфонатами, особенно при пОвьциённом водоцементном отношении.

10

Известен также способ химической обработки тампонажных растворов на основе гранулированного доменного шлака,.Тампонажный раствор, содержащий гранулированный доменный шлак,

15 карбонатный наполнитель и воду, обрабатывают путем введени  в воду содощелочного плава, который  вл етс  ОТХОДОМ капролактамового производства . Его ввод т в виде вод20 ного раствора 10-20% концентрации 2.

Недостатком этого способа  вл етс  плоха  суффозионна  и седи39 мёнтационна  устойчивость тампонажного раствора при высоком водоцементном отношении, а также его быстрое схватывание. Наиболее-; близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату  вл етс  способ пригот товлени  растворов путем предварител кого введени  в жидкость затворени  добавки и последующего затворени  на полученной дисперсии порошкообразного тампонажного материала. В данном способе в жидкость затворени  (воду) предварительно ввод т дистиллерную жидкость, котора   вл етс  отходом содового производства, соДержащим , в основном, хлорид («йльци  Приготовленный таким способом тампонажный раствор имеет повышенную по сравнению с вышеуказанными тампонажными растворами суффозионную 1и с,едиментационную устойчивость, так .как при затворении водО1(, содержащей дистиллерную жидкость, хлорид кальци , введенный в значительном количестве с дистиллерной жидкостью , вызывает усиленное диспергипование продуктов гидратации портландцемента , обеспечива , тем самым. повышение суффозионной и седиментаци онной устойчивости З. Однако степень диспергировани  не настолько высока, чтобы можно было обеспечить седиментационную и суф фозионную устойчивость при повышенно водоцементном отношении или при недостаточно высокой дисперсности порошкообразного тампонажного материала . Кроме того, приготовленный таким способом тампонажный материал имеет ускоренное схватывание, что ограничивает область-его применени  низкими температурами в скважине Целью изобретени   вл етс  повышение седиментационной исуффозионной устойчивости тампонажного раствора с одновременным замедлением сроков его схваты1зани . . Указанна  цель достигаетс  тем, что в качестве добавки в раствор ввод т отработанный расплав титановых хлораторов в количестве 50-500 на 1 л жидкости затворени . При приготовлении тампонажных растворов на жидкости затворени . в которую введенб менее 50 г отрабо танного расплава;титановых хлораторо не обеспечиваетс  повышение суффс зи онной и седиментационной устойчивое 1 тампонажного раствора при повышенных водоцементных отношени х. При приготовлении тампонажных растворов на жидкости затворени , в которую введено более 500 г отработанного расплаёа титановых хлораторов , сильно замедл етс  схватывание итвердение тампонажного раствора, а также недопустимо повышаютс  реологические показатели. Специфическое действие отработанного расплава титановых хлораторов объ сн етс  их;особым химическим составом. Средний химический состав отработанного расплава титановых хлораторов УсТь-КаменОгорского титано-магниевого комбината: Повышение суффозионной и седиментационной устойчивости происходит в результате образовани  в жидкой фазе гелеобразных гидроксидов магни , железа, марганца, хрома. Тонка  дисперси  гели , образующа с  в поровой жидкости тампонажного раствора, создает коллоидный раствор и придает поровой жидкости свойства тонкоструктурированнбй дисперсии, в частности, така  жидкость приобретает сдвиговую прочность . За счет этого твердые частицы порошкообразного тампонажного материала удерживаютс  во взвешенном состо нии даже при высоком водосодержании тампонажного раствора. Наличие сдвиговой прочности у поровой жидкости преп тствует возникновению фильтрационных каналов noQ действием перепада давлени  и суффоаионному каналообразованию в тампонажном растворе. Замедл ющее действие на процесс схватывани  оказывают ионы хрома, :марганца, а также плотна  коллоидна  пленка гидроксидов, образующа с  вокруг частиц тампонажного материала . Поэтому тампонажный раствор, в который ввод т добавку отработанного расплава титановых хлоратов, схвагываетс  медленн ее обычного портландцементного раствЪра и способ может быть применен без специальных замедлителей до 100°С, Способ приготовлени  тампонажных растворов осуществл етс  следующим образом. В зависимости от условий чементи ровани  скважины задаютс  плотностью тампонажного раствора., По известным формулам дл  конкретного тампонажного раствора наход т водоцементное отношение,- позвол ющее обеспечить ;требуемую плотность, т.е. количество жидкости затворени  на единицу массы .тампонажного материала. Затем опытным путем устанавливают максимальное количество отработанного расплава титановых хлораторов,не вли ющее отрицательно на другие свойства там ( понажного раствора. Дл  этого в жидкость затворени  ввод т отработанный расплав титановых хлораторов в количестве , соответствующем концентрации 50-500 г отработанного расплав .титановых хлораторов на 1 л жидкости затворени . При этом часть вещества .обработанного расплава .титановых хло раторов переходит р раствор.нерастворимый остатокобразует суспензию. На полученной дисперсной системе осуществл ют пробное затворение тампонажного раствора с определенным ранее отношением жидкости затворени  к порошкооЬразному тампонажному материалу . Если nffti максимальной концентрации отработанного расплава титановых хлораторов получаютс  недопус тимо вь1сокие реологические показатели или недопустимо замедленное . схватывание, то уменьшают дозировку отработанного расплава титановых хло раторов. Методом последовательного приближени  наход т дозировку отработанного расплава титановых хлораторов, . обеспечивающую соответствие свойств тампонажного раствора услови м применени  по реологическим показател м или скорости схватывани . Дл  приведени  и соответствие других свойств тампонажного раствора примен ют известные пластификаторы или ускорители схватывани . Установленное таким образом максимально возможное в данных конкретных услови х количество (отработанного расплава титановых хлораторов ввод т в предназначенный, дл  приго-. товлени  тампонажного раствора объем жидкости затворени , которую вплоть до пр1 менени  интенсивно перемешйво ют дл  пре 1отвращени  оседани  не-. растворимого остатка. После этого приготавливают тампонажный раствор по известной технологии . Пример 1. Требуетс  пригото ить гампонажный раствор с седиментационной суффозионной устойчивостью при повышенном до 0,8 водоцементном отношении. Дл  пробного затворени  на 1 кг портландцемента: берут 800 мм воды и размешивают в ней 400 г предварите ьно-измельченного отработанного расплава титановых хлораторов. На полученной дисперсии затвор ют пробу тампонажного раствора и определ ют его технологически важные свойства. Полученный раствор имеет растекаемость Dp 16 см. Готов т следующую пробу тампонажного раствора, дл  обработки которого берут i20 г отработанного расплава ти гановых хлораторов на 800 мл воды. Растекаемость полученного тампонажного растввра 18 см, 1 :оэффициент водоотделени  К - 0. Однако срок начала схватывани  при - 8 ч 05 мин, , что нежелательно . С целью сокращени  сроков схватывани  примен ют известный ускоритель , например, оксид кальци .в количестве 50 г/5% к массе портландцемента . После дополнительной обработки ускорителем срок начала схваг тывани  составл ет 5 ч 00 мин, конец схватывани  - 6 ч 30 мин, что  вл етс  достаточным при цементировании скважины в данном конкретном случае. Пример 2. Требуетс  приготовить тампонажный раствор с плотностью 1,81 г/см и предназначен.ный дл  це- ментировани  высокотемпературной .скважины с температурой на забое .... : . . Дл  получени  заданной плотности необходимо прин ть количество жидкости затворени , равное приблизи- .. тельно 0,5 от массы порошкообразного гампона.жного материала. Дл  пробного затворени  берут на 1 кг цементно-песчаной смеси 500 мл воды и размешивают в ней 25 г ртработанного расплава титановых хлораторов .На полученной дисперсии загвор ют тампонажный раствор и определ ют важнейшие его технологически свойства, Растекаемость тампонажног раствора равна 22 см, коэффициент водоотделени  0,5%. При срок начала схватывани  1 ч S мин, кои ца схватывани ,- -2 ч.30 мин. При (.температура, соответствующа  верхнему интервалу цементировани  срок начала- схватывани) равен 3 ч.00 мин, конца схватывани  ч. 45 мин. Полученные свойства тампонажного раствора удовлетвор ют услови м цементировани  данной скважины, Пример 3. Требуетс  приготрвить тампонажный раствор с достаточной седиментационной и суффОзионной устойчивостью при водоцементНОМ отношении l/t (дл  получени  из стандартного тампонажного цемент тампанажного раствора с плотностью около, Ь 50 r/cw) . Дл  приготовлени  пробы тампонаж ного раствора берут на Т кг портлан цемента 1 400 мл воды и размешивают в ней 700 г предварительно измельченного отработанного расплава титановых хлораторов. На полученной дисперсии затвор ют тампонажный раствор и определ ют его важнейшие технологические свойства, Растекаемость тампонажного раствора . рйвна 24 см, коэффициент водоотделени  1 Дауные.параметры соответствуют требовани м цементировани  скважин однако срок начала схватывани  при :90 С.12 ч 45 мин  вл етс  чрезмерн длинным. Дл  .ускорени  схватывани  ввод т известный ускоритель схватывани  - оксид кальци  в количестве 100 г/10% от массы портландцемента После дополнительной обработки срок начала схватывани  6 ч 45 .мин, конца-схватывани  - 9 ч 1,5 мин, что  вл етс  достаточным при цемен тировании скважины в данном конкретном случае. В таблице приведены свойства тампонажных растворов, полученных по предлагаемому способу, по сравнению со свойствами тампонажного раствора по известному. Как следует из таблицы, пригото ление путем тампонажных растворов путем введени , в жидкость затворени  отработанного расплава титановых хло ратов позвол ет получать тампонажйые растворы с хорошей седиментационной устойчивостью, в том числе при повышенном водоцемёнтном отношении и при введении грубодисперсного нап Ьлнител , с замедленным схва-. тыванием и удовлетворительными прочностными свойствами образующегос  цементного камн . Применение известных способов приготовлени  тампонажных растворов с введением в состав жидкости затворени  других производственных от- . ходов (например, дистиллерной жидкости ) не обеспечивает получени  таких свойств тампонажных растворов. . Выход за пределы указанного в способе количества вводимого в жидкость затворени  отработанного расплава титановых хлоратов не позвол ет достигнуть поставленной цели или не обеспечивает сохранени  других техно.погических свойств тампонажного раствора в необходимых пределах . Отсутствие ускор ющего и сильного загружающего действи  позвол ет ввести в тампонажный раствор значительное количество отработанного расплава титановых хлораторов, что дает возможность утилизировать этот отход в больших коли-чествах и таким образом существенно способствовать- oxpafне окоужающей соеды. Отработанный расплав титановых хлораторов хорошо раствор етс  в воде и поэтому его хранение на поверхности представл ет значительные трудности. Введение этих отходов в больших количествах в состав тампонажных растворов, закачиваемых в недра земли -при цементировании скважин, со6ру кении траншейных стенок и т.п.обеспечивает надежную консервацию данного промышленного отхода. Положительным фактором  вл етс  переход знач1/1тельной части вещества отхода в нерастворимое состо ние при реакции со щелочными компонентами тампонажного раствора. Это, а также низка  фильтрующа  способность образующегос  цементного камн  предотвращает проникновение ингредиентов отхрда в окружающую среду, Предлагаемый способ позвол ет обеспечить хорошие технологические свойства тампонажного раствора за счет того, что образование значите .пьного количества гел  в жидкой фазе происходит на более поздней стадии твердени , после окончани  процесса цементировани ,

3

1Л

S , « «Ч (

Г« - fs,00 О I

Гч.

ео «о I

со

0о

1I

(TtvO

«Л .

I

lA

lA

ir

IN.

1

o

.Э-в-О-.)С4-аоо гч

«м. ем«м м ем см

со ео

сгч о

NO40

Гч Р

II «

- I

чло

1Л

.ю

f t

I. I

0

Г4

« V

u41Л

оОи

о

II

II I

NOо

о

о о I

о о%

о г о

U4 лл со

г

|ь о (м

«о см

CM

о

ч

О U4

(М

ОФ со со

и%

|/ л

i «

от -eOatAU4IAЬ 1Л

и «).и

- «о хоео«о

о о о о - о . о

000 о о

Ш (Л jr. 1 о

1Л

11

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ приготовлени  тампонажных растворов путем предварительного введени  а жидкость затворени  добавки и последующего затворени  на полученной дисперсии порошкообразного тампонажного материала, отличают и и с   тем, что, с целью повышени  седиМентационной и суффозион ной устойчивости с одновременным за медлением сроков схватывани , в качестве добавки BvgacTBop ввод т отработанный расплав титановых хлораторов

   927971

   12

   в количестве 50-500 г на 1 л жидкости затворени .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Авторское свидетельство СССР № 40it932, кл. Е 21 В 33/138, 1973.

   2,Авторское свидетельствю СССР ff i 46480, кл. С О В 7/20, .

   3,Хангильдин С.Н. Комплексные исследовани  тампонажных цементов ,.

   и растворов дл  цементировочных рабо в нефт ных и газовых скважинах. Диссертаци . Уфа, 196, с. 113-115 (прототип).