Тампонажный материал

СОЮЗ СОВЕТСКИХССНРЕСПУБЛИК ЗЮ 9 Е 21 В 33 138 ИЗОБ И ТЕНИ ОМ А 34В,Т.филиппов,ва, А,К.Куксо ство СССР38, 1977.1,то в МАТЕРИАЛ, с и баритовьй ю щ и й с я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРОО ДЕлаМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЬй,(21) 357322/22-03(71) Всесоюзный научно-исследователский институт по креплению скважинбуровым растворам(56) 1. Авторское свидетельство СССУ 814919, кл. С 04 В 7/14,2. Авторское свидетельВ 558559, кл. Е 21 В 33/ 1.80, 11 516 А тем, что, с целью снижения гаэопроницаемости тампонажного камня, повышения его прочности и коррозионной стойкости в сероводородсодержащей среде, он дополнительно содержит твердый гидрофобиэатор при следующем соотношении компонентов,. мас.Х:Вяжущее 30,00-64,79Песок О, 01-19, 00Баритовыйконцентрат 35,00-50,00Твердый гидрофобиэатор 0,20-1,00.2. Тампонажный материал по п о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч качестве твердого гидрофобиэатора он содержит парафин или церезин, или оэокерит, кпи озокеритовую руду.16 1твердого гидрофобизатора до удельнойповерхности 1 =2000-3000 см/г и последующего тщательного перемешиваниягидрофобизованного таким образом вяжущего с измельченным до той же степени песком и баритовым концентратом.Вид вяжущего и содержание песка выбирается в зависимости от температурыприменения тампонажного материала.При температурах использования материала до 100 ОС вяжущим служит тампонажный портландцемент, помол клинкеракоторого осуществляется совместно ствердым гидрофобизатором.При температурах выше 100 С используются смеси шлаков металлургических заводов с песком, Допустимотакже применение серийно выпускаемыхшлакопесчаных цементов ШПЦСиШПЦС, помол которых проведен совместно с твердым гидрофобизатором(парафином, церизином, озокеритом,озокеритовой рудой). Добавка баритового концентрата в цемент осуществляется в указанных выше пределах (35507) в зависимости от требуемой плотности тампонажного раствора.П р и м е р 1. В шаровую мельницу загружали 489,9 г портландцемент"ного клинкера Новороссийского цемзавода и 10 г парафина, совместный помол которых вели в течение 45 мин,после чего измеряли удельную поверхность полученного материала, котораясоставляла 1 =2500 см 2 /г. К полученной массе добавляли 500 г барита судельной поверхностью 1 =3000 см /г и0.1 г молотого кварцевого песка (1 ==2500 см/г), все тщательно перемешивали, после чего тампонажный материалсчитали готовым и из него приготавливали тампонажный раствор добавлением32 мас.7 жидкости затворения. Смесьперемешивали на механической мешалкеи получали тампонажный раствор плотностью Я =2, 18 г/см. Растекаемостьпо конусу АзНИИ 18 см. Прочность приизгибе/сжатии двухсуточного срокатвердения при 50 фС и давлении О, 1 ИПаравна 4,3/6,8 ИПа, газопроницаемость 0,4, коэффициент корроэионной устойчивости 0,82. Этот жераствор при 100 С дает тампонажныйкамень двухсуточной прочности при изгибе/сжатии 5, 1/21,5 МПа, газопроницаемость которого К=0,35, коррозион"ная стойкость 0,80,П р и м е р 2. В шаровую мельницузагружали 552,7 г гранулированного 35, 00-50, 00 1 .11135Изобретение относится к тампонажным материалам,.применяемым при креплении буровых скважин в условиях сероводородной агрессии.Известен тампонажный материал, содержащий гранулированный кислый никелевый шпак, кварцевый песок, едкийнатр и хромовокислый калий 15.Однако данный материал содержиттоксичные компоненты - едкий катр,хромовокислый калий, а тампонажный,раствор из этого материала обладаетпредельной плотностью 1,8-1,9 г/сми в условиях аномально высоких пластовых давлений (АВПД) использован5быть не может,Наиболее близким к предлагаемомуявляется тампонажный материал содержащий вяжущее, песок и баритовыйконцентрат 125.Однако известный материал такжвне может применяться при цементировании сероводородсодержащих скважин вусловиях АВПД, так как тампонажныйраствор из него имеет предельнуюплотность 1,85-1,95 г/см.Цель изобретения - снижение гаэопроницаемости тампонажного камня,повышение его прочности и коррозионной стойкости в сероводородсодержащейсреде.Поставленная цель достигаетсятем, что тампонажный материал, содержащий вяжущее, песок и баритовый концентрат, дополнительно содержит твердый гидрофобизатор при следующем соотношении компонентов, мас.7,:Вяжущее 30,00-64,79Песок О, 01-19, 00БаритовыйконцентратТвердыйгидрофобиза"тор 0,20-1,00.В качестве твердого гидрофобизатора материал содержит парафин или Юцерезин, или оэокерит, или оэокеритовую руду.При использовании озокеритовой руды ее количество берется из расчетаобеспечения концентрационных пределов 50по содержащемуся в ней озокериту, апесок, внесенный с рудой, учитывает"ся при достижении концентрационныхпределов по песку, входящему в сос- .тав тампонажного материала. 55Тампонажный материал с добавкойтвердого гидрофобизатора готовят путем совместного помола вяжущего и1113 зшлака, 95,2 г кварцевого песка и 20 г церезина, совместный помол которых вели в течение 45 мин. В результате получали 647,9 г (64,79 Ж от массы предлагаемого материала) вяжущего5 ШПЦС, обработанного церезином. Далее к полученному материалу добавляли 350 г (357. от массы предлагаемого материала) барита и О, 1 г (0,01 мас.7) молотого кварцевого пес ка. Смесь гомогенизировали, после чего корроэионностойкий тампонажный материал готов к использованию. Из него при добавлении 38 мас.7., жидкости затворения получали тампонажный раствор плотностью=200 г/см, растекаемостью 19 см. Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточного срока твердения при 120 фС и давлении 40 МПа равна 5,3/17,4, гаэопроницаемость К=0,02, коэффициент корроэионйой стойкости 0,77.При 160 С и давлении 60 МПа из этого раствора получается цементный камень двухсуточной прочности при изгибе/сжатии 7,2/21,5 МПа, газопроницаемость которого К=0,06, коэффициент коррозионной стойкости 0,78.П р и м е р 3. В шаровую мельницу загружали 482 г шлака, 2 г озокеритовой руды, совместный помол которых осуществляли в течение 45 мин. К полученной массе добавляли 430 г барита и 86 г молотого кварцевого песка. Смесь тщательно гомогениэировали, после чего тампонажный материал считали готовым и на его основе готовили тампонажный раствор добавлением 35 мас,Е воды затворения. Полученный раствор имел плотность=2,15 г/см,40 растекаемость 20 см, Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточ 516 4ного срока твердения при 160 С и давлении 50 МПа равна 6,1/15,4 МПа, газопроницаемость К=0,73, коэффициент коррозионной стойкости 0,76.П р и м е р 4. В шаровую мельницу загружали 300 г шлака, 1 О г оэокерита, совместный помол которых вели в течение 45 мин. К полученному составу добавляли 500 г барита и 190 г молотого кварцевого песка, все перемешивали до гомогенного состояния. Потом к полученному материалу добавляли 35 мас.7. воды затворения и получали раствор плотностью о=2,21 г/см, растекаемостью 19 см. Прочность при изгибе/сжатии образцов двухсуточного срока твердения при 250 фС и давления 80 МПа равна 9,0/31,0 МПа, газопроницаемость К=0,08, коэффициент коррозионной стойкости 0,82.Сроки охватывания тампонажных составов при необходимости могут регулироваться добавками общеизвестных регуляторов сроков схватывания (КБЖ - концентрат бардяной жидкий, хромпик виннокаменная кислота, и т,д.), введение которых осуществляется в жидкость затворения. Величины добавок регуляторов сроков схватывания устанавливаются рецептурой и на качество (коррозионную стойкость) предлагаемого материала не влияют.С целью исследования устойчивости полученных (примеры 1-4) образцов тампонажного камня к сероводородной агрессии балочки, сформированные по ОСТ 39-051-77, подвергались воздействию пластовой сероводородсодержащей воды в течение двух лет, а в другом случае в течение шести месяцев.Результаты исследований представлены в таблице.л ФСЭ О с 4ОО мЪ И И О р и ю О ф ффВ Ф л ф Ф В ф ф ф Ю Ю Ж Фф 1 ФфЪ М ФфЪ Фф 4 фЪ уфЪ ФфЪ ф фф Фф 3 СфФ Ф Ф л Ф Ф о о о о О О Ф еО О О л ОО О О О О 4 ф ф ф Ф ЮО ф ф ф ефф фЯ фч СЧ СЧ О О ф ("1 й вГ 4 Ч Ю Ф Фф 1с О Ю тс 4 М Фч Фф 3 ЧМ о о Ф о о. ф м о л 1о о м Фчо о о ф л оф фо о ф ф л о 1 О цо о х о оВ мф ъ ф м м ф х о оФ Оеч е е амоч Оюо сч о фВф 9 о о ом .ф м 1 о о м 1 1 о о а е о о о о о м еч о 1 1 1 1 м ч м м о о оох э м а О О ф .ф о о ф Ф о С ц й ц О 1 ОЭ о о а а сч ц о х ц х х о о ф сч сч оцЮО сч ч чч 1 еч ч (ч Фч чо,ц 1 а 1.4 Ц о аэ 41 1эцхэ о ц о о о а в о о- счм о эч э ыаэ1 сч о оаОщ щ э ч о оо О 1 ь о В о нов еч е В о есьдххюаооеао м 1 Ю Х 1. СЧ о в л ес Я О о О О О О О Осч сч Ф е О ечв1сл оь о ф ю м "м м ю м Во юь юкм м м э еВэд ов 1в1 Ю Х ф 4 1 м хф 1 Ц 1- И и . О О О О О ю а о о 1 о ч сч Щ е х х м хоэоеФе л.а еХ 1-Х 1 х вх ацэц11135 Составитель Е.ТангалычевРедактор В. Ковтун Техред О.Неце Корректор Г.Огар Заказ 6542/26 Тираж 564 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 9Иэ таблицы видно, что добавка твердого гидрофобиэатора наряду со снижением водоцементного отношения способствует повышению прочности и снижению газопроницаемости камня а также повышает его коррозионную стойкость к сероводороду по сравнению с прототипом, Кроме того, введение твердого гидрофобизатора эа счет его пластифицирующего эффекта позволяет 1 п повысить содержание баритового кон" центрата в тампонажном материале до 507, что дает возможность получить тампонажные растворы плотностью ф = =2,21 г/см, пригодные для использо вания в условиях аномально"высоких пластовых давлений. Гаэопроницаемость камня снижается вследствие уплотнения его при крис" 2 р таллизации за счет уменьшения относительных размеров образующихся крис" таллов, что связано с наличием в твердеющей системе высокодисперсных частиц твердого гидрофобизатора (па" 2 рафина, церезина, оэокерита, озокери" 16 Отовой руды), которые являются "затравкой" кристаллообразования - центрами кристаллизации в тампонажном растворе. Кроме того, частицы твердого гидрофобизатора кольматируют и гидрофобиэируют поровое пространство образовавшегося камня, что также снижает его газопроницаемость и обеспечивает высокую коррозионную устойчивость цементного камня к действию сероводорода.Более высокая коррозионная стойкость тампонажного камня в условиях сероводородной агрессии позволит вести разработку месторождений нефти и газа с аномально-высокими пластинами, давлениями и высокими температурами при наличии сероводородной агрессии, повысит качество крепления и долго" вечностью крепи этих скважин обеспечит высокий уровень безопасности работы на скважинах и охраны окружающей среды. Технология применения предложенного тампонажного материала не меняется по сравнению с известной для традиционных тампонажных материалов.