Тампонажный раствор для крепления скважины

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСОУБЛИК 19) (11) 8987 94 Е 21 В 33 Г г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ 1 Ю(71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газ(56) Авторское свидетельство СССРУ 209360, кл. Е 21 В 33/13, 1965.Авторское свидетельство СССРУ 605936, кл. Е 21 В 33/138, 1975.(54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ(5) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для цементирования скважин. Цель изобретения - повышениеплотности тампонахного раствора, увеличение времени загустевания и обеспечение твердения беэ разрушения при 50-150 фС. Тампонашный,раствор (ТР)содершит магнезиальный цемент, хлористый магний, добавку и воду, Дляприготовления ТР.используют порошокметаллургического магнезита с удельной поверхностью 315-385 м /кг. В качестве добавки используют серно-кислое шелеэо. Таким образом, ТР включает .ингредиенты, при следующем соотношении, мас.Х: металлургическиймагнезит 60-66, серно-кислое железо2-4, хлористый магний 9-12, остальное вода. Такое соотношение ингредиентов позволяет получить ТР с плотностью 2,25-2,28 г/см. Введенное вТР серно-кислое шелезо взаимодействует с составлянюцими компонентами ТР,изменяет их растворимость, а продукты взаимодействия образуют комплексные водонерастворимые соединения.Прочность тампонашного камня прн повышении температуры от 50 до 150 фСвозрастает. На поверхности образцовнет трещин. 2 табл.Изобретение относится к нефтянойи газовой отраслям промьппленностц, кобласти бурения скважин, в частностик составам тампонажных растворов, иможет быть использовано для цементирования скважин с аномально высокимипластовыми давлениями в зоне располо"жения рапоносных горизонтов,Целью изобретения является повьппение плотности раствора, увеличение 10времени загустевания, обеспечениетвердения без разрушения при 50"150 фС.Тампонажный состав, включающийсерно-кислое железо, при следующем,соотношении ингредиентов, мас.7;15Металлургическиймагнезит 60-66Хлористый магний 9-12иСерно-кислое железо 2-4Вода Остальное 20позволяет получить тампонажный раствор. с плотностью 2,25-2,28 г/см, апрочность тампонажного камня при повьппении температуры от 50"150 оС нетолько не снижается, но даже несколько возрастает (табл. 1), Кроме того,на поверхности образцов не наблюдается появления трещин,Для приготовления тампонажногораствора используют молотый раствор - З 0металлургический магнезит с удельнойповерхностью 315-385 м/кг. В табл.2приведены данные о влиянии тониныпомола металлургического магнезитапа свойства тампонажного раствора. З 5Испытания проведены по стандартнымметодикам. Линейное расширение определяли через 3 сут твердения при100 фС и давлении 30 МПа.В качестве серно-кислого железа можно испольэовать отход химической или металлургической промышленности (например, жидкая фаза травильныхванн после нейтрализации серной кислоты). Отход представляет собой кристаллический порошок бледно-желтого цвета, хорошо растворимый в воде при нор" мальной температуре, Содержание основной соли в этих отходах до 957,..Введенное в тампонажный раствор серно-кислое железо (окисное или закисное) взаимодействует с составляющими компонентами тампонажного раствора, изменяет их растворимость, а продукты взаимодействия образуют Б комплексные водонерастворимые соедн" кения, несколько замедляющие скорость гидратации в ранний период твердения, так как блокируют доступ жидкости эатворения к зернам магнезита и кристаллическим зародышам гидрат" ных новообразований. В дальнейшем это способствует повышению времени загустевания, а также повьпнению трещино-, водо- и солестойкости тампонажного камня, твердеющего в интерва" ле 50-150 пС, С другой стороны зерна маталлургического магнезита, обожженного при 1200-1600 С на поверхности, имеют сравнительно низкую активность и невысокую скорость растворения в жидкости затворения. Все это обеспечивает тампонажному раствору требуемое время загустевания при температурах .твердения 50-150 С, а повьппенная плотность исходных компонентов и принятые их дозировки обеспечивают получение тампонажного раствора с повьппенной плотностью (до 2300 кг/м) беэ введения специальных утяжелителей и получение тампонажного камня, твердеющего беэ разрушения в заданном интервале температур.П р и м е р 1. 12 мас.7 хлористого магния растворяют в 24 мас.7. воды. В образующийся раствор вводят 4 мас.7 серно-кислого железа. Этим раствором затворяют 60 мас.7 металлургического магнезита, предварительна измельченного до удельной поверхности 350 + 20 м /кг.Плотность полученного тампонажного раствора составляет 2,28 г/см. Время загустевания при 50 С 3 ч 48 мин, при 150 С 1 ч 56 мин. Прочность при изгибе через двое суток при 50 С 10,1 МПа, при 100 С 10,3 МПа, при 150 ДС 7,4 МПа.Прочность при изгибе через 28 сут выдерживания в воде при 50 фС составляет 11,8 МПа, при 150 С 9,0 МПа. Трещин через 28 сут выдерживания в воде при 150 С не наблюдается.П р и м е р 2. 11 мас.й хлористого магния растворяют в 23 мас,7 воды. В образующийся раствор вводят 3 мас.7 серно-кислого железа. Этим раствором затворяют 63 мас.7 метал" лургического магнезита.Плотность полученного тампонажного раствора составляет 2,27 г/см. Время загустевания при 50 С 3 ч 26 мин, при 150 С 1 ч 42 мин. Проч-. ность при изгибе через двое суток при 50 С 10,4 МПа, при ОСС 11,9 МПа, при 150 цС 9,5 МПа, Прочность при изгибе через 28 сут выдержилания в во3 1258987де при 50 ОС составляет 12,1 МПа, при150 ОС 10,9 МПа. Трещин через 28 сутвыдерживания в воде при 150 ОС ненаблюдается.П р и м е р 3. 9 мас.Х хлористого магния растворяют в 23 мас.Х воды.В образующийся раствор вводят 2 мас.Хсерно-кислого железа. Этим раствором затворяют 66 мас.Х металлургического магнезита. 10.Плотность полученного тампонажного раствора составляет 2,25 г/смз .Время загустевания при 50 ОС 3 ч7 мин, при 150 ОС 1 ч 15 мин. Прочность при изгибе через двое суток 15при 50 С 9,6 МПа, при 100 С 11,2 МПа,при 150 ОС 10,3 МПа. Прочность приизгибе через 28 сут выдерживания вводе при 50 ф С составляет 9,2 МПа,при 150 С 9,8 ИПа. Трещин через 2028 сут выдерживания в воде при 150 ОСне наблюдается,П р и м е р 4. 12 мас.Х хлористого магния растворяют в 24 мас.Х воды, В образующийся раствор вводят5 мас.Х серно-кислого железа, Этимраствором затворяют 59 мас.Х металлургического магнезитаПлотность полученного тампонажного раствора составляет 2,28 г/смз . ЗОВремя, загустевания при 50 С 3 ч55 мин, при 150 ОС 2 ч 10 мин. Проч-ность при изгибе через двое сутоктвердения при 50 С 9,8 МПа, при 100 С11,2 МПа, при 150 С 7,0 МПа. Прочность при изгибе через 28 сут выдерживания в воде при 50 фС составляет 11,5 МПа, при 150 фС 9,2 МПа. Трещин через 28 сут выдерживания в водепри 150 фС .не наблюдается.П р и м е р 5. 9 мас,Х хлористогомагния растворяют в 23 мас,Х воды.В образующийся раствор вводят 1 мас.Х:серио-кислого железа. Этим раствором .затворяют 67 мас.Х металлургическогомагнезита. Плотность полученного тампонажного раствора составляет 2,25 г/см.Время загустевания при 50 С 2 ч 45 мин 5 О при 150 фС 50 мин. Прочность при изги бе через двое суток твердения при 50 С 1,.25 МПа, нри 100 С 11,4 ИПа, при 150 фС 10,5 ИПа. Прочность при изгибе через 28 сутвыдерживания в воде при 50 С составляет 7,7 ИПа, при 150 дС 6,9 МПа. Наблкдаются трещины через 28 сут вццерживания в воде при 150 С.Содержание металлургического магнезита в количествах менее 60 мас.Хи более 66 мас,Х не обеспечивает тре"буемую консистенцию цементного тестаи его плотность в заданных пределах(2,25-2,28 г/смэ)Содержание хлористого магния вуказанных пределах обусловлено получением раствора жидкости затворенияплотностью 1,25-1,30 г/см. При повьвпении плотности раствора образует"ся труднорастворимая смесь. Растворс пониженной плотностью не обеспечивает высокую прочность цементногокамня.Содержание серно-кислого железав количествах менее 2 мас,Х не обеспечивает трещиностойкости тампонажного камня, более 4 мас.Х - экономически нецелесообразно,Тамповажный раствор может быть использован. для цементирования скважинс аномально-высокими пластовыми давлениями в зоне рапоносных и солевыхотложений,Формула изобретения Тампонажный раствор для крепления скважины, содержащий магнеэиальный цемент, хлористый магний, добавку и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения плотности раствора, увеличения времени загустеваний, обеспечения твердения без разрушения при 50-150 фС, он в качестве магнезиального цемента содержит молотый до удельной поверхности 315 - 385 мф /кг металлургический магнезита в качестве добавки содержит серно- кислое железо при следующем соотношении ингредиентов, мас. Х:Металлургическиймагнезит 60-66 Хлористий магний 9-12 Серно-кислое железо 2-4 Вода Остальное, лрнчем содержание Иф) в металлургическом магнезите не менее 783.0 фф В Мйфффф1" ф аПмацщ ц 51Л 1 ее 1 О 3 ф арф дан а 3.1 ф365 х33 з Я1 1 1 е 1 е 1 е Л ф Ж 1 3 Л фф е41: ЪВеф, ф О Ь феф1 йф 1 1 1 1О 41 Ввс фео 43 1 1.1 В ВО м ер 1 МЪ 4 еЪщ О .М О Е Ь ефеф еф еф М1358987 Т а б л и ц а 2 в/ц ПлотВодоотстой, 3 Линейное расши"рение, Х ность,г./см 2,46 2,.42 11,8 240 7,7 0,39 3,9 9,2 9,9 3,0 280 0,42 2,30 315 7,2 0,51 10,5 5,0 385 0,57 2,23 470 2,06 0,77 0,4 8,4 0 П р и м е ч а н и е : Приведенные составы содержат ЗХ серно-кислого железа от смеси .тампонааного раствора затворенного водным раствором хлорида магния плотностью 1,3 г/смф. Редактор В. Иванова Заказ 5101/33, д /Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уагород, ул. Проектная, 4 Удельнаяповерхностьмагнеэитовогопорошка,мф /кг Свойства тампонамного раствора Свойства цементного камня Прочность прнизгибе, ЙПа, че+.рез 2 сут твердения ори "с в=100 фС и РЗО Ийа Составитель Л, БестужеваТехред Л,ОлейникКорректор А 0 бручар Тираа 548 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 1-35, Раувскан наб, , 4 5