Тампонажный раствор

(51) 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ВМЯЮБЧ В(ГРЦ Я 3 1 ф. ЛРЕТЕНИ АВТОвевь ОПИСАНИЕ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов (72) А.А.Перейма и Л.В.Перцева(56) Авторское свидетельство СССР В 840293, кл. Е 21 В 33/138, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1258987, кл. Е 21 В 33/138, 1985, (54) ТАМПОНАЖНЫИ РАСТВОР(57) Изобретение относится к бурению скважин, Цель - снижение проницаемости цементного камня при одновременном Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для цементирования скважин с аномально высокими пластовыми давлениями в зоне рапоносных пластов.Цель изобретения - снижение проницаемостицементного камня при одновременном увеличении термостойкости за счет стабилизации фазового состава.Тампонажный раствор содерж ненты при следующем соотношенМеталлургический магнезитХлористый магнийСульфат двухвалентногожелеза 0,6 - 1,2Сульфид натрия 0,19 - 0,25 Двойной суперфосфат 0,5-0,9 Вода Остальное В результате взаимодействия добавок образуются осадки сульфида железа и гипса, кольматирующие поровое пространство камня, что приводит к значительному уменьшению его газопроницаемости, Кроме того. продукты гидролиэа и взаимодействия суувеличении термостойкости за счет стабилизации фазового состава, Раствор содержит компоненты, мас,0: металлургический магнезит 59 - 61; хлористый магний 11 - 12; сульфид натрия 0,19 - 0,25; двойной суперфосфат 0,5-0,9; вода остальное. Магнезит смешивают с сульфидом натрия и двойным суперфосфатом. Остальные добавки растворяют в воде, на которой затем затворяют сухую смесь. При взаимодействии добавок бразуются сульфид железа и гипс, кольмаирующие поровое пространство камня. Раствор может быть использован в условияханомально высоких давлений и агрессии пластовых вод. 1 табл. перфосфата с серной кислотой, характеризующиеся малой растворимостью и гелеобразным состоянием, защищают цементирующие новообразования камня, способствуя поддержанию низких значений рН паровой жидкости, при которых образуются и стабильно существуют оксихлориды. Отсутствие интенсивнои перекристаллиэации, когда метастабильный пентаоксихлорид магния переходит в стабильный триоксихлорид, способствует сохранению структуры цементного камня (стабилизации фазового состава) в течение 28 сут твердения без следов разрушения, в то время как перекристаллизация сопровождается изменением обьема новообразований, возникновением внутренних напряжений, последующим растрескиванием и разрушением образцов. Визуал ьн ы м методом ана-. лиза не выявленны трещины цементного камня, кроме того, прочность цементного камня практически не изменяется в течение 28 сут твердения при 100 - 180 С, 1661371П р и м е р 1, 590 г (59 мас. ) метгического магнезита, предварительмельченного до удельной поверх35020 м/кг, смешивают с 2,5 г (0,25сульфида натрия и 9 г (0,9 мас,) двсуперфосфата. В 266,5 г(26,65 мас.вводят 120 г (12 мас,) хлористого мпосле растворения которого в раствбавляют 12 г (1,2 мас,) сульфата длентного железа, Образующраствором солей затворяют полученхую смесь.Полученный цементный каменьточного возраста твердения имеет ганицаемость; при 100 С 0,37 10"150 С 0,30 10 мкмг,180 С 0,28 10прочность при 100 С 22,7 10 МПа28,3 10 МПа, 180 С 30,2 10 Мвозрасте 28 сут: при 100 С 20,2 10150 С 27,4 10" МПа,180 С 28,5 10Наблюдают отсутствие трещин цемекамня, коэффициент коррозионнойсти его в пластовой воде через шестцев хранения составляет 0,86.П р и м е р 2, Проводят все операпримеру 1 и получают тампонажнытвор следующего состава, г (мас. ):Металлургический омагнезитХлористый магнийСульфат двухвалентногожелезаСульфид натрия 1Двойной суперфосфатВода 267,Полученный цементный каменьточного возраста твердения имеет гницаемость при 100 С 0,29 10150 С 0,25 10 мкм, 180 С 0,08 10прочность при 100 С 27,9 10 МПа44,3 10" МПа, 180 С 56,3 10" Мвозрасте 28 сут: при 100 С 25,7 10150 С 40,8 10 МПа, 180 С 51,010Наблюдают отсутствие трещин цемкамня, коэффициент коррозионнойсти его в пластовой воде через шестцев хранения составляет 0,90.П р и м е р 3. Проводят все оперпримеру 1 и получают тампонажнтвор следующего состава, г (мас.)МеталлургическиймагнезитХлористый магнийСульфат двухвалентногожелезаСульфид натрияДвойной суперфосфатВода 9 (0,9) 2 (0,2) 7 (0,7) 267 (26,7) аллур- Полученный цементный камень двухсуно из- точного возраста твердения имеет газопроности ницаемость при 100 С 0,26 10 мкм,о -4 2мас.) 150 С 0,20 10 мкмг,180 С 0,14 10 мкмг,ойного 5 прочность при 100 С 25,0 10 МПа, 150 С) воды35,6 10 МПа, 180 С 46,5 10 МПа, а вагния, возрасте 28 сут: при 100 С 20,7 10 МПа,ор до С 31,8 10 МПа, 180 С 40,7 10 МПа,вухва Наблюдают отсутствие трещин цементногоимся 10 камня, коэффициент коррозионной стойконую су- сти его в пластовой воде через шесть месяцев хранения составляет 0,88,двухсу- П р и м е р 4. Проводят все операции позопро- примеру 1 и получают тампонажный расг,150 С магнезит 620 (62)Па, а в Хлористый магний 100 (10)МПа, Сульфат двухвалентного1 МПа. 20 железа 13 (1,3)нтн ого Сульфид натрия 1,8 (0,18)стойко- Двойной суперфосфат 10 (1,0)ь меся- Вода 255,2 (25,52)Растекаемость раствора составляетции по 25 15,0 см. Раствор непрокачиваемый.й рас- П р и м е р 5. Проводят все операции попримеру 1 и получают тампонажный раствор следующего состава, г (мас, О ):610 (61) Металлургический110 (11) 30 магнезит 580 (58)Хлористый магний 130 (13)6 (0,6) Сульфат двухвалентного,9 (0,19) железа 5 (0,5)5 (0,5) Сульфид натрия 2,6 (0,26)1 (26,71) 35 Двойной суперфосфат 4 (0,4)двухсу- Вода . 278,4 (27,84)аэопро- Получаемый цементный камень двухсумкм, точного возраста твердения имеет газопро мкмг, ницаемость; при 100 С 1,43 10 мкм,, 150 С 40 150 С 1,25 10 мкм, 180 С 0,98 10 мкм,Па, а в прочность при 100 С 17,5 10 МПа, 150 СМП, 23,7 10 МПа, 180 ОС 26,5 10 МПа, а вМПа. возрасте 28 сут; при 100 С 13,2 10 МПа,ентного 150 С 18,6 10 МПа, 180 С 20,8 10 МПа.стойко Наблюдают отсутствие трещин цементногоь меся- камня, коэффициент коррозионной стойкости его в пластовой воде через шесть месяации по цев хранения составляет 0,79.ый рас- Составы и свойства тампонажного рас 50 твора приведены в таблице.Содержание в тампонажном растворе600(60) металлургического магнезита в количестве115(11,5) менее 59 мас не обеспечивает формирования структуры цементного камня с доста 55 точной прочностью и низкойпроницаемостью, а более 61 мас, - необходимой для практического применениярастекаемости тампонажного раствора.Содержание в тампонажном растворе хлористого магния в пределах 11-12 мас. обусловлено необходимостью получения жидкости эатворения с определенной плотностью, обеспечивающей образование низ копроницаемого цементного камня с заданной прочностью,Содержание в тампонажном растворе сульфата двухвалентного железа в количестве менее 0,6 мас сульфида натрия ме нее 0,19 мас., двойного суперфосфата менее 0,5 мас. не обеспечивает достижения цели изобретения, Содержание в тампонажном растворе сульфида двухвалентного железа в количестве более 15 1,2 мас. ф, сульфида натрия более 0,25 мас, и двойного суперфосфата более 0,9 мас.отрицательно влияет на структуру цементного камня, газопроницаемость и его механическую прочность, 20Использование тампонажного раствора в скважинах с аномально высокими пластовыми давлениями при наличии минералиэованных пластовых вод повыша 25ет срок службы скважины и увеличиваетмежремонтный период. Формула изобретения 0,6 - 1,2 0,19 - 0,25 0,5-0,9Остальное Тампонажный раствор, включающий металлургический магнезит, хлористый магний, сульфат двухвалентного железа и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения проницаемости цементного камня при одновременном повышении термостойкости за счет стабилизации фазового состава, он дополнительно содержит сульфид натрия и двойной суперфосфат при следующем соотношении компонентов, мас. ;Металлургическиймагнезит 59-61 Хлористый магний 11 - 12 Сульфат двухвалентногожелезаСульфид натрия.Двойной суперфосфатВодаев Щ еч ее о аооо о О сес Сес СЧ 1о о ф сч 1 1о й За еЩо ее лм М оео оо сч мс мо сч