Тампонажный состав

(51 АН И Т И ЕЛЬСТ вательский аний глубо В.А, ГорСССР. 157.Вбурению, Цельизолирующих изоляционные свойства при с димых для ираций по из ритоков, по опе доп нах ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ(71) Камский научно-исследоститут комплексных исследови сверхглубоких скважин(54) ТАМПОНАЖН ЫЙ СОСТА(57) Изобретение относится кизобретения - повышение Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и горном деле для изоляции зон интенсивных водопритоков и поглощений,Цель изобретения - повышение изолирующих свойств путем снижения размываемости при одновременном сохранении сроков схватывания.Тампонажный состав содержит портландцемент, полиакриламид, хромат или бихромат калия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:Портландцемент 100Полиакриламид 0,05 - 0,15Хромат или бихроматкалия 0,2-0,5 Вода 53,29 - 59,85 Взаимодействие цемента с раствором хромата или бихромата калия с последую-. щей добавкой полиакриламида при указанных соотношениях обеспечивает высокие своиств путем снижения размыкаемости при одновременном сохранении сроков схватывания, Состав содержит комг 1 оненты в соотношении, мас.ч.: портландцемект 100; полиакриламид 0,05 - 0,15; хромат или бихромат калия 0,2 - 0,5; вода 53,29 - 59,85, Состав готовят путем затворения цемента водным раствором полиакриламида, затем добавляют водный раствор хромата, Состав имеет начальную пластическую прочность 2,2 - 4,8 кПа, которая продолжительное время сохраняется на одном уровне, затем резко увеличивается. Состав, может быть использован для изоляции зон поглощений и водопритоков на больших глубинах при 40 - 100 С, 1 табл,структурно-механические ках схватывания, необхоедения технологических оляции зок интенсивных во- - а глащенгли нл болнщии глуби- Он Механизм пастообразования можно обьяснить образованием новых устойчивых связей между молекулами полиакоиламида и продуктами гидратации цемента, Кристаллы комплекскь;х:олей. образующиеся пои взаимодействии цемента и хроматов, способствуют укоеплению структуры.Экспериментально установлено, что состав, имеюший пластическую прочность 0,2 кПа, размывается водой; при пластической прочности 6,4 кПа состав по трубам не прокачивается.Приведенный выше состав имеет первоначальную пластическую прочность 2,2 - 4,8 кПа, которая благодаря вводу бихромата (хромата) калия продолжительное время55 держится на одном уровне. Это позволяетзакачать раствор на заданную глубину, после чего происходит резкое нарастание пластической прочности и наступаетсхватывание раствора.П р и м е р, Приготовление тампонажнего состава в лабораторных условиях,Для получения состава использованыследующие вещества: цемент (портландцемент) тампонажный для повышенных температур (ПЦТ); полиакриламид (белыйпорошок), хромат калия (желтый порошок);бихромат калия (оранжевый порошок); водаводопроводная общей жесткости 5 - 6 мгэкв,/л,Вначале в отдельной емкости готовили1,5/,-ный водный раствор полиакриламида,Для этого в 3,29 - 9,85 мл воды при 40 - 60 Срастворяли 0,05 - 0,15 г сухого полиакриламида (порошок засыпают в воду постепенно, при постоянном перемешивании),В другой емкости готовили раствор солихромовой или двухромовой кислоты, для чего в 50 мл воды растворяли 0 2 - 0,5 г соли,На полученном растворе солей затворилицемент (из расчета ЮО г цемента на 50 млводы) и добавили в него ранее приготовленный 1,5 -ный раствор полиакриламида, Затем всю смесь перемешивали с помощьюлабораторной мешалки в течение 1 мин соскоростью 90 - 100 об/мин, в результате чегобыл получен изоляционный состав,В ходе лабораторных испытаний определяли структурно-механические свойстваполученного состава, а именно; растекаемасть, густоту, пластическую прочность,размываемость, сроки схватывания.В производственных условиях состав- получают следуюш,им образом.В мерном отсеке одного цементировочного агрегата готовят 1,5-ный раствор полиакриламидг согласно расчету, в мерномотсеке другого агрегата - водный растворхромата (бихромата) калия из расчета 0,20,5,4 соли и 50 воды от потребного весацемента, Затем на водном растворе хромата затворяют цемент при водоцементномотношении равном 0,5. Полученную цементную суспензию прокачивают в трубы. Параллельно другим агрегатом подают1,5%-ный раствор полиакриламида, приготовленный ранее, При смешивании растворов в бурильных трубах получают состав,который продавливают в зону поглощения.Данные о свойствах тампонажного состава приведены в таблице.Зкспериментальные данные свидетельствуют о том, что содержание полиакриламида в тампонакном составе в количествеот 0,05 до 0,15 мас,ч, придает составу высо 5 10 15 20 25 30 35 40 50 кие структурно-механические свойства (опыты 3-12 табл,), Дальнейшее увеличение содержания полиакриламида влечет за собой увеличение количества воды и состав теряет необходимые структурно-механические свойства (опыты 13 - 15 табл,). Уменьшение содержания полиакриламида при минимальном содеркании хроматов также приводит к снижению структурно-механических свойств состава, увеличивается размываемость,Оптимальная доза полимера, выше которой начинается ухудшение процесса структурообразования, мало зависит от количества хромата (опыты 7 - 9 табл.), но при других дозах полимера содержание хроматов влияет не только на сроки схватывания (опыты 4 и 5, 10 - 12 табл.). Значительное увеличение хроматов (опыты 15,16 табл,) не способствует достижению цели. Добавка хроматов в малых дозах от 0,2 до 0,5 мас,ч. действует как замедлитель сроков схватывания. Увеличение сроков схватывания не всегда пропорционально увеличению дозы хромата (опыты 4 и 5, 7 - 9, 10 и 11, 15 и 16 табл.),Содержание воды в тампонажном составе превышает традиционное на 20 - 307 ь, За счет этого возможно незначительное снижение прочности цементного камня,Плотность тэмпонэжного состава при испытаниях имела значение в пределах 1670 - 1730 кг/м,Сроки схватывания состава находятся в пределах, ч-мин,Начало схватывания 3-20 - 5-00 Конец схватывания 4-30 - 6-40.Температурные границы использования состава обусловлены, с одной стороны, большими сроками схватывания (при 140 С), а с другой стороны, снижением эффективности полиакриламида(при 1 100 С),Использование тампонажного состава позволяет качественно производить ликвидацию интенсивных водопритоков и поглощений в крупнопористых трещиноватых породах при бурении глубоких и сверхглубоких скважин в интервале температур 40 - 100 С,Формула изобретения Тампонажный состав, включающий портландцемент, полиакриламид, хромат или бихромат калия и воду, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью повышения изолирующих свойств путем снижения размываемости при одновременном сохранении сроков схватывания, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ч,:1609967 Хромат или бихромат калия 0,2 - 0,5Вода 53,29-59,85 100 0,05 - 0,15Портландцемент Полиакриламид Состав и свойства тампонажного раствора Свойства Состав, мас,ч. Размываемасть, Пластическая прочность,кПа Растекае Густота,ммВода Хроматкалия Цемент М опыта% 120 80 0,1 0,2 0,2 0,010,0250,050,050,050,050,10,10,10,150,150,15020,20,20,2 50,57 51,65 53,29 53,29 53,29 53,29 56,56 56,56 56,56 59,85 59,85 59,85 63,66 63,66 63,66 63,66 Нет 0,20,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,2 0,5 0,5 0,5 80 90 90 Нет 0,5 Продолжение таблицы С оки схватывания, ч-мин и и 20 С п и 40 С и и 70 С п и 100 С 120 ОС опыта Начало Конец Начало Конец Начало Коне Начало Конец Начало Коне 2 - 00 3 - 30 3 - 30 3 - 20 4 - 10 3 - 30 4 - 15 4 - 10 4 - 00 4 - 00 5 - 00 5 - 20 6-20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 12 12 12 12 12 12 12 12 12 13 13 , 13 13 13 13 13 15 15 15 15 15 15 15 15 15 18 18 18 18 18 18 18 3 - 00 4 - 00 4 - 05 5 - 00 5 - 30 5 - 00 5 - 30 5 - 20 5 - 05 5 - 00 6 - 50 7 - 10 7 - 30 4 - 00 5 - 20 5-15 6 - 20 7 - 10 6 - 30 8 - 00 7 - 50 7 - 20 6 - 40 8 - 40 8 - 30 8 - 50 3 - 15 4 - 30 4 - 50 5 - 30 5 - 30 4 - 40 6 - 15 5 - 30 5 - 20 5 - 20 6 - 40 6 - 40 8 - 30 2 - 00 3 - 00 3 - 30 3 - 20 4 - 05 3 - 30 4 - 15 4 - 00 4 - 00 3 - 50 5 - 00 5 - 00 6 - 10 8 8 8 0 12 20 25 32 30 25 24 28 26 16 17 12 2 2 3 - 15 4 - 00 4 - 50 5 - 20 5 - 15 4 - 30 6 - 00 5 - 20 5 - 0.0 5 - 20 6 - 30 6 - 40 8 - 10 0,2 1,6 3,0 3,6 4,8 4,2 3,3 3,2 4,0 3,6 2,0 2,2 1,6 0,6 0,8 0,9 90 35 10 6 4 6 8 4 6 15 15 35 40 40 35