Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Утяжеленный тампонажный цемент


Утяжеленный тампонажный раствор

 

Изобретение относится к бурению. Цельпонижение водоотдачи и повышение седиментационной устойчивости. Раствор содержит компоненты в соотношении, мас.%: тампонажный цемент 100, вода 18-34, хлористый кальций 0,01-0,5, технический лигносульфонат 10,0-12,5; триксан 0,1-0,125; натр едкий 0,01-2.0. Добавки растворяют в воде, затем на ней затворяют цемент. Хлористый кальций стабилизирует раствор при относительно высоком содержании лигносульфоната. Натр едкий выполняет роль ускорителя , триксан снижает вспенивание. Раствор имеет плотность 1,93-1,30 г/см3 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Q1 V (5л

0с, > (21) 4734976/03 (22) 03.07.89 (46) 23.06.91. Бюл. (Ф 23 (71) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) М.П.Дудко, В.10,3обс. Б,(D,Шелдыбаев и В.А.Воронкин (53) 622.245.42(088.8) (56) Булатов А И. Управление физико-химическими свойствами тампонажных систем,—

М.: Недра, 1976, с.223.

Булатов А.И. и др. Регулирование технологических показателей тампонажных растворов, — M,: Недра, 1988, с.114.

Изобретение относится к цементированию нефтяных и газовых скважин, в частности к тампонажным растворам для цементирования скважин с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД).

Цель изобретения — понижение водоотдачи и повышение седиментационной устойчивости раствора.

Утяжеленный тампонажный раствор с низкой водоотдачей содержит тампонажный цемент, воду, натр едкий, триксан. понизитель водоотдачи — лигносульфонат технический и структурообразователь— кальций хлористый при следующем соотношении компонентов, мас.ч,;

Тампонажный цемент 100

Вода 18 — 34

Натр едкий 0,01 — 2,0

Триксан 0,1 — 0,125,, ЯЛ„„16576 l6 А1 (54) УТЯЖЕ lEHHb(lil ТАМПОНАЖ(-(Ь(Й

РАСТВОР (57) Изобретение относится к бурению. Цель— понижение водоотдачи и повышение седиментационной устойчивости, Раствор содержит компоненты в соотношении, мас, : тампонажный цемент 100; вода 18-34; хлористый кальций 0,01 — 0,5; технический лигносульфонат 10,0-12.5; триксан 0,1 — 0,125; натр едкий 0,01 — 2.0. Добавки растворяют в воде, затем на ней затворяют цемент. Хлористый кальций стабилизирует раствор при относительно высоком содержании лигносульфоната, Натр едкий выполняет роль ускорителя, триксан снижает вспенивание, Раствор имеет плотность 1,93-1,30 г/см . 5 табл, 3

Технический лигносульфонат 10 — 12,5

Хлористый кальций 0,01 — 0,5.

Эффективность снижения водоотдачи тампонажных растворов при введении ЛСТ по сравнению с ССБ при одинаковых условиях испытания иллюстрируется табл,1. До дозировки в Зф, воздействие реагентов на водоотдачу примерно одинаковое. При добавке реагентов 37 и более наблюдается резкое различие в их воздействии, Водоотдача тампонажных растворов с ЛСТ становится меньше по сравнению с растворами с

ССБ в 17-21 раз. Еще большее преимущество ЛСТ по сравнению с ССБ проявляется при 80 С. В этом случае водоотдача растворов с ЛСТ меньше, чем с ССБ в 34 раза,.

В табл.2 приведены данные о седиментационном водоотделении утяжеленных тампонажных растворов из УШЦ1-120 при постоянном жидкост. о-цементном отноше1657616 нии 0,32 в зависимости от добавок ЛСТ, в который для предупреждения вспенивания растворов введен 1% триксана от массы добавки ЛСТ, Иэ данных табл.2 можно сделать вывод, что при дозировке ЛСТ более 0,5% седиментационное водоотделение резко увеличивается и превышет нормы (4%). установленные для утяжеленных портландцементов.

При добавлении 4 — 8% ССБ от массы цемента резко замедляется схватывание цементных растворов при температурах ниже 100 С, поэтому в известном тампонажном растворе вводится в качестве ускорителя кальций хлористый в количестве

1%, Одновременно установлено, что при этом на 20 — 30% увеличиваетс водоотдача, В табл,3 показано влияние кальция хлористого на седиментационное водоотделение и водоотдачу утяжеленных раствОрОв с

RCT и триксаном, приготовленых из УШЦ1120 с жидкостно-цементным отношением ,ЗЗ. Необходимо отметить, Т0 увеличение добавки кальция хлористого наряду со значительны.. повышением водоотдачи (на два р :дка) однонремe»íã т-к.:, : ре .,ко снижа:едимeнта«ионн;:е»>о,r,eëåíèå за счет интенсивного структуро. бразования, о чем свидетельствует снижение растекаемости растворов, В тампонан

Приготовление растворов осуществляют следующим образом

В зависимости от необходимой плотности тампонажных растворов и температурных условий их применения цементы смешивают между собой или используют в чистом виде, ЛСТ смешивают с триксаном.

В воде последовательно растворяют натр едкий, кальций хлористый, ЛСТ с триксэном.

После смешивания цемента с водой, содержащей реагенты, в течение 3 ми на лабораторной мешалке перемешивание продол:

55 промысловых условиях. Составы тампонажн ы х растворов и ри в еде н ы в табл.4.

Затем раствор испытывают на консистометре. Время загустевания определяют при испытании раствора по двум режимам, имитирующим его движение в скважине при прямом цементировании потайных обсадных колонн в интервале 3500 — 5500 м, подвешиваемых на цементном камне. при забойных геостатических температурах 100 и 160 С, которым соответствуют динамические температуры 80 и 130 С.

При первом реж "ле, соответствующем геостатической температуре 100 С, тампонажный раствор перемешивают в консисто метре с подьемом температуры и давления в автоклаве с 20 до 80 С и с атмосферного до 50 МПа 40 мин. После чего температуру и давление не меняют в течение 45 мин.

Затем снижают температуру до 35 С и давление до атмосферного.

При втором режиме испытания пробы тампонажного раствора в консистометре перемешиваюг при плавном повышении температуры от 20 до 130 С (динамическая температура в самой нагретой зоне у иэа

1емен-ируемои колонны) и давления от ат мосферного до 100 МПа в течение 50 мин. а затем при г|остоянных температуре 130 С и давлении 100 МПа еще 50 мин. После чего выдерживают раствор в статическом состоянии при 130 Ñ и 100 МПа 15 мин. а затем перемешивание продолжаютдальше в течение 80 мин, но при снижении температуры до 500С, а давления до атмосферного.

Свойства утяжеленных тампонажных растворов с пониженнои водоотдачей приведены в табл.5.

Из данных, помещенных в табл.4 и 5, видно, что благодаря пластифицирующим свойствам ЛСТ утяжеленные растворы плотностью 1,95 — 1,97 г/см могут быть э получены из обычного портландцемента

ПЦТ вЂ” Д20, а из цемента УГЦ вЂ” 1 можно приготовить растворы плотностью 2,30 г/см, Растворы промежуточной плотности 2,15—

2,16 г/см получаются из смеси УЦà — 1 с з

П ЦТ вЂ” Д20.

В табл,5 показано, что добавка ЛСТ с триксаном (раствор 1) снижает водоотдачу в

14 раэ по сравнению с раствором без добавок (табл.1), Увеличение дозировки ЛСТ с триксаном (растворы 2 и 3) способствуют снижению водоотдачи в 4 — 5 раэ по сравнению с раствором 1. При этом водоотделение растворов 1 — 3 возрастает до 16 — 19%.

Довсльно быстрое начало схватывания г.,"

">

10,0-12,5

0,1-0,125

0.01-2,0 дению гидрофильного поверхностно-активного вещества(ЛСТ), выэывающегодва противоположных по своему действию эффекта — пептизационный и стабилизационный.

При определенном содержании в цементном растворе ЛСТ возможно преобладание пептиэационного эффекта. В таком случае резкое ускорение при весьма продолжительном его окончании начала схватывания вызывается преимущественно пептизацией алюминатных минералов. т.е, быстрым образованием в больших количествах трехкальциевого алюмината в виде коллоидной фазы, создающей рыхлую коагуляционную структуру. Этим и объясняется меньшая степень различия между началом и концом схватывания (растворы 11, 13 и 14) у смеси тампонажного портландцемента с цементом на шлаковой основе ШПЦС-120, содержащей меньшее количество алюминатных минералов по сравнению с портландцементом.

Введение в тампонажный раствор 4 кальция хлористого, хорошо известного ускорителя, не только не сокращает сроки схватывания, а наоборот, отодвигает их наступление примерно вчетверо. а окончание сроков схватывания вдвое, что вызывает необходимость добавки в качестве ускорителя натра едкого. Зато введение 0,5 мас.ч. кальция хлористого позволяет довести седиментационное водоотделение тампонажного раствора практически до нуля, При этом, как показано (табл.3), происходит некоторое увеличение водоотдачи раствора. хотя по абсолютному значению она весьма не велика и составляет 6,5 см за 30 мин, э

Введением в тампонажный раствор 5 (табл.5) в качестве понизителя водоотдачи

ЛСТ в количестве 10,1376 мас.ч., стабилизирующего реагента — кальция хлористого 0.5 мас.ч. и ускорителя процессов схватывания и твердения натра едкого можно получить седимемтационно устойчивый тампонажный раствор с весьма низкой водоотдачей

4.5 см за 30 мин, превращающийся через 2 сут в камень, превышающий по прочности камень иэ стандартных утяжеленных цементов в 3,5 раза.

В табл.5 показано, что такие же по седиментационной устойчивости тампонажные растворы с низкой водоотдачей и высокой прочностью образующегося камня, но с большей плотностью 2,15 г/см (раствор 7) и 2,30 г/см (раствор 9) могут быть

35 получены иэ смеси УЦà — 1 и ПЦТ вЂ” Д20 и чистого УЦГ-1.

Для геостатической температуры 160 С и соответствующей ей динамической температуре 130 С из-за недостаточной термостойкости описанные тампонажные растворы не пригодны, В таких условиях могут быть использованы тампонажные растворы. приготовленные из цементов на шлаковой основе или их смеси с портландцементом.

Следует отметить. что у тампонажных растворов с широким диапазоном плотностей 1.95 — 2,30 г/см водоотделение почти з отсутствует и водоотдача во всех случаях составляет 3.5 — 11,0 см эа 30 мин (табл.5, растворы 5, 7, 9. 14, 16 и 18).

Так как ЛСТ в тампонажных растворах одновременно с понижением водоотдачи замедляет их схватывание, то с понижением температуры применения, в определенной степени нейтралиэующей это его действие. необходимо увеличение содержания ЛСТ в растворах до 12,1770 мас.ч.. это также связано со снижением вредного влияния на водоотдачу добавок кальция хлористого и натра едкого.

Использование утяжеленного тампомажного раствора с низкой водоотдачей и повышенной седиментационной устойчивостью позволяет повысить качество цементирования и предотвратить гаэонефтепроявления, имеющие место при цементировании обсадных колонм и их секций. спущенных в отложения с аномально высокими пластовыми давлениями.

Формула изобретения

Утяжеленный тампонажный раствор, включающий тампонажмый цемент, воду, хлористый кальций и пониэитель водоотдачи, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью понижения водоотдачи и повышения седиментационной устойчивости раствора, он дополнительно содержит иеногаситель— триксан и натр едкий, а в качестве пониэителя водоотдачи технический лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Тампонажный цемент 100

Вода 18 — 34

Хлористый кальций 0.01-0,5

Технический лигносульфонат

Пеногаситель — триксан

Натр едкий

1657616

Таблица 1

Водоцементное отношеwe

Условия испытания

Добавки реагентов к

Водоотдача эа 30 мин, см емента массе

Температураа, С

Давление П е ре п ад над фильт- давлений, ом Mfla МПа

H8MMBH0вание

П р и м е ч а н и е. я тампонажных растворов, которые дегидратируют менее чем за

30 мин, для удобства сравнения приведена расчетная условная водоотдача.

Таблица 2

Таблица 3

ССБ

ЛСТ

ССБ

ЛСТ

ССБ

ЛСТ

ССБ

ЛСТ

ССБ

ЛСТ

ССБ

ЛСТ

1

2

3

4

8 8

0,5

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

0,,35"

0,35

22

22

22

22

22

22

22

22

22

22

22

0,5

0,5

0,5

0.5

0,5

0,5

0,5

0,5

0.5

0.5

0,5

33,3

333

0.5

0,5

0.5

0.5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

5,0

5,0

273,0

149,0

151,0

123,0

116,0

105,0

6,0

101,0

4,8

42,0

2,2

146,0

1657616

Таблица 4

Вола емент

100

6.

12

10,1376

10,1376

34

34

34

34

0,50

0,50

0,1024

0,1024

0,1024

1,00

0.50

26

0,1024

0.50

1,00

0,1024

0,1024

0,0615

0,1024

0,50

0,01

2,00

2,00

26

9

30

12

0,1230

13

0,1000

0.50

0,01

14

1 ч

1r

0,1024

0,30

1,00

12,5000

12 1770

Раствор

ПЦТ вЂ” Д20

ПЦТ вЂ” Д20 пцт-дго

ПЦТ вЂ” Д20

ПЦТ вЂ” Д20

УЦà — 1 пцт — дго

УЦà — 1

ПЦТ-Д20

УЦГ-1

ПЦТ-Д20

УЦГ-1

ШПЦС вЂ” 120

ПЦТ-Д20

ШПЦС вЂ” 120

ПЦТ вЂ” Д20

ШПЦС вЂ” 120

П ЦТ-Д20

ШПЦС вЂ” 120

ПЦТ вЂ” Д20

ШПЦС-120

, ЦТ вЂ” Д20

Г1 ЦС вЂ” 120

ЦТ вЂ” Д20

ШЦ1-120

ЦТ-Д20

ШЦ1 — 120

ЦТ вЂ” Д20

Ж!.Л2 Я

10,1376

10,1376

10,1376

10,1376

6,0885

10,1376

12,1770

10,0000

10,1376

11,2500

12,1770

Таблица 5

1657616

Продолжение табл, 5

Составитель Л.Бестужева

Редактор Н.Бобкова Техред М.Моргентал Корректор Q.Крацова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1693 Тираж 368 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

      

www.findpatent.ru

Безусадочный утяжеленный тампонажный цемент.

Введение

Эффективность крепления обсадных колонн в интервале с повышенными температурами и высоким давлением в значительной степени зависит от свойств применяемых тампонажных растворов — плотности, водосодержания и его гидратационной активности. Одним из тампонажных цементов, в котором остро нуждается нефтегазовая отрасль, является утяжеленный цемент, обеспечивающий надежное крепление скважин в условиях аномально высоких давлений. Для получения таких цементов используются различного рода утяжелители. В настоящем докладе исследуется возможность использования для этих целей этитаномагнетитового концентрата.

Материалы

В качестве портландцементной составляющей тампонажного цемента использовали клинкеры Подольского и Горнозаводского цементных заводов с расчетным фазовым составом: С3S = 56–60 %; C2S = 17–25 %, C3A = 4–8 %, C4AF = 13–15 %.

Химический состав клинкеров приведен в таблице №1:

 

 

 

 

Кроме того, использовали природный гипс и разные утяжелители.

Изучение использованного в работе гипсового камня показало, что он состоит, в основном, из крупных кристаллов двуводного сернокислого кальция. Отмечается примесь кварца, пирита, глинистых веществ. Кривая ДТА показывает общеизвестный переход из двуводного сульфата в полугидрат при 200 °С и растворимый ангидрит при 400 °С с последующим разложением при 1000 °С и выше.

Для исследования в качестве утяжеляющего компонента были взяты огарки Горнозаводского цементного завода, колошниковая пыль Магнитогорского цементно-огнеупорного завода, шлам-брикет Липецкого металлургического комбината, титаномагнетитовый концентрат (ТМК) — отход апатитового производства. Для пластификации смесей использовали суперпластификатор С-3.

Методы исследования

Физико-механические испытания: растекаемость, прочность, загустеваемость, плотность цементного раствора, водоотделение определяли по ГОСТу 1581-91. Для физико-химических исследований использовали известные методы РФА, ДТА, оптическую и электронную микроскопию.

Результаты исследованийИз указанных материалов были приготовлены смеси, содержащие цемент, гипс, утяжелитель и супер-пластификатор С-3. На первом этапе изучали растекаемость и плотность тампонажного раствора.

Таблица плотности утяжеленных тампонажных растворов.

 

 

 

 

 

Как видно из представленных данных, лучшими показателями обладают цементы, в которых в качестве утяжелителя использованы шлам-брикет и ТМК. Однако шлам-брикет по стоимости более чем в 2 раза превышает стоимость ТМК. Поэтому в дальнейшей работе использовали только титаномагнетитовый концентрат.

Разработка и оптимизация состава утяжеленного тампонажного цемента осуществлялась по следующим критериям: растекаемость, плотность цементной суспензии и прочность цементного камня. Результаты предварительных испытаний по растекаемости и плотности цементной суспензии приведены в таблице №3:  

Свойства тампонажного раствора в зависимости от количества утяжелителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученные результаты показывают, что при введении С-3 обеспечивается высокая плотность тампонажного раствора при регламентированной растекаемости цементной суспензии. При проведении опытов пробы цементов были получены на основе клинкеров Горнозаводского и Подольского цементных заводов. Лучшие результаты по прочности были достигнуты при использовании клинкера Горнозаводского цементного завода, поскольку этот клинкер является высокоалитовым средне-алюминатным. При определении тампонажно-технических свойств полученных утяжеленных цементов было установлено, что все составы характеризуются седиментационной устойчивостью, водотделение составляет 4–6 %. Полученные результаты показывают, что при введении С-3 обеспечивается высокая плотность тампонажного раствора при регламентированной растекаемости цементной суспензии.

На следующем этапе работы были изучены свойства тампонажных цементов с расширяющимися добавками (РД): сульфоалюминатного (САК), сульфоферритного (СФК) клинкеров и глиноземистого шлака (ГШ).

Исследованиями установлено,что при гидратации глиноземистого шлака, содержащего моноалюминат кальция, в присутствии гипса и выделяющегося при гидратации алита гидроксида кальция образуется эттрингит. При гидратации сульфатированных клинкеров происходит также образование эттрингитовых фаз. Формирование эттрингита в цементных суспензиях способствует структурированию цементных суспензий и паст. Однако кинетика образования эттрингита из сульфатированных минералов несколько ниже, чем при использовании моноалюмината кальция.

Добавки расширяющихся компонентов обеспечивают снижение водоотделения тампонажных растворов, однако при этом сокращаются сроки схватывания.

Добавка сульфоферритного клинкера в силу более медленной его гидратации, по сравнению с глиноземистым шлаком и сульфоалюминатным клинкером, обеспечивает более длительное загустевание тампонажного раствора. Сроки схватывания данного состава составляют 3–4 часа.

Таблица №4: Реологические свойства утяжеленных тампонажных растворов с расширяющимися добавками.

 

 

 

 

 

 

При этом отмечается резкое повышение прочностных характеристик цементного камня.

Заключение

Титаномагнетитовый концентрат может быть использован в качестве утяжелителя при производстве цементов для цементирования скважин в условиях аномально высоких давлений. Составы тампонажных цементов, содержащие сульфоферритный клинкер и титаномагнетитовый концентрат, имеют сроки схватывания в пределах 5 ч и прочность при изгибе через двое суток более 4 МПа, т. е. соответствуют всем требованиям, предъявляемым к тампонажным цементам, а по прочности даже превышают их. Таким образом, разработанные составы утяжеленных цементов обладают хорошими тампонирующими свойствами и могут быть рекомендованы для промышленного применения.

Статья подготовлена: Кривобородов Ю.Р., д-р техн. наук, проф., Бурыгин И.В., аспирант кафедры ХТКВМ, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва

www.voscem.ru

Утяжеленный тампонажный раствор

 

Утяжеленный тампонажный раствор, используемый при цементировании обсадных колонн глубоких нефтяных и газовых скважин в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур, содержит, мас.%: портландцемент тампонажный 59,13 - 29,52, железорудный концентрат 14,78 - 44 - 28, феррохромлигносульфонат 0,22 - 0,37, вода - остальное. 3 табл.

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании обсадных колонн глубоких нефтяных и газовых скважин в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур.

Известны утяжеленные тампонажные растворы, включающие портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку и воду [1].

Недостатком известных утяжеленных тампонажных растворов является преждевременное загустевание, приводящее к различным осложнениям при цементировании обсадных колонн (недоподъемы раствора, гидроразрывы пластов и оставление больших цементных стаканов). Повышение водосмесевого отношения приводит к улучшению прокачиваемости тампонажного раствора, но при этом уменьшается плотность и снижается седиментационная устойчивость раствора, что является причиной образования водяных поясов и каналов, снижающих качество крепления обсадных колонн в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур.

Наиболее близким по составу и назначению является утяжеленный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку и воду [2].

Недостатком известного раствора является преждевременное загустевание, приводящее к уменьшению времени прокачиваемости, седиментационная неустойчивость, что не дает возможности его использования в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур.

Задачей изобретения является улучшение основных технологических параметров утяжеленного тампонажного раствора и камня, обеспечивающего безаварийный процесс цементирования обсадных колонн в зоне аномально высоких пластовых давлений.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение седиментационной устойчивости, увеличение времени прокачиваемости утяжеленного тампонажного раствора при умеренных и повышенных температурах при одновременном обеспечении остальных технологических параметров раствора и камня.

Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый утяжеленный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку и воду, в отличие от известного содержит железорудный концентрат из титано-ванадиевых магнетитовых руд (ЖРК) и феррохромлигносульфонат (ФХЛС) при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Портландцемент тампонажный - 59,13 - 29,52 Железорудный концентрат - 14,78 - 44,28 Феррохромлигносульфонат - 0,22 - 0,37 Вода - Остальное Таким образом сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый утяжеленный тампонажный раствор отличается от известного введением новых компонентов, а именно железорудного концентрата из титано-ванадиевых магнетитовых руд и феррохромлигносульфоната при вышеприведенном соотношении компонентов, т.е. заявляемое изобретение отвечает критерию "новизна".

Поскольку использование изобретения позволяет осуществить существующую потребность, заявляемое изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".

Железорудный концентрат из титано-ванадиевых магнетитовых руд выпускается в качестве утяжелителя для буровых растворов. Согласно ТУ0803-22-0158754-95 плотность утяжелителя составляет 4,6 - 5,0 г/см3. Железорудный концентрат соответствует высшим сортам утяжелителей по стандарту АНИ и ОСМА, обеспечивает утяжеление буровых и тампонажных растворов, благодаря высокой дисперсности обеспечивает седиментационную устойчивость растворов. Наличие окислов железа в железорудном концентрате способствует образованию высокопрочных ферритных и алюмоферритных гидрогранатов, устойчивых в пластовых флюидах. В сочетании с феррохромлигносульфонатом обеспечивается высокая прокачиваемость и устранение преждевременного загустевания утяжеленного тампонажного раствора при низких водосмесевых отношениях.

На чертеже изображен график, где показана зависимость времени загустевания (достижение консистенции 30 ед. к. на консистометре КЦ-3) утяжеленного тампонажного раствора от содержания железорудного концентрата при граничных значениях феррохромлигносульфоната от 0,22 мас.% (кривая 1) до 0,37 мас.% (кривая 2) при постоянном водосмесевом отношении 0,35 и режимных условиях: температуре 100oC и давлении 50 МПа.

Сравнительные данные свойств известного состава приведены в табл. 1, а заявляемого утяжеленного тампонажного раствора в предельных (составы 1 - 1) и запредельных значениях ингредиентов (составы 12 - 17) - в табл. 2 и 3.

Утяжеленный тампонажный раствор готовят следующим образом. Необходимое количество феррохромлигносульфаоната растворяют в воде. Затем на полученном водном растворе при непрерывном перемешивании затворяют смесь тампонажного портландцемента и железорудного концентрата в заданных соотношениях.

В представленных экспериментальных данных использовали портландцемент тампонажный ПЦТ Д20-50 по ГОСТ 1581-91, железорудный концентрат ЖРК-1 по ТУ 0803-33-0158754-95, феррохромлигносульфонат по ТУ 39-01-08-348-78 и воду водопроводную по ГОСТ 2874-82.

Определение основных свойств утяжеленного тампонажного раствора и камня производят в соответствии ГОСТ 26798.0 - ГОСТ 26798.2-85 "Цементы тампонажные. Методы испытаний". Определение плотности, растекаемости, водоотделения производят при 20 2oC и атмосферном давлении. Для условий умеренных температур испытания производят при 75 3oC и атмосферном давлении, для условий аномально-высоких пластовых давлений при режимной температуре 100 5oC и давлении 50 5 МПа. Растекаемость определяют по конусу АзНИИ, плотность - пикнометром, коэффициент водоотделения - в мерном цилиндре, сроки схватывания - иглой Вика, время загустевания на консистометре КЦ-3, пределы прочности камня при изгибе и сжатии - на испытательной машине МИИ-100 и прессе ПСУ-10.

Пример. Для приготовления 1 кг утяжеленного тампонажного раствора (состав 6, табл. 2) необходимо взять 3 г феррохромлигносульфоната, растворить в 258,4 см воды, затем 590,8 г портландцемента смешать с 147,8 г железорудного концентрата и полученную сухую смесь затворить приготовленной жидкостью известными способами. Состав перемешивают 3 мин, после чего определяют плотность, растекаемость, коэффициент водоотделения. Раствор заливают в формы для определения сроков схватывания, времени загустевания и предела прочности камня. При умеренных температурах образцы хранят в термованне с гидравлическим затвором, а повышенных - в автоклаве. Камень испытывают на прочность через 24 ч твердения при режимных температурах и давлении.

Результаты испытаний приведены в табл. 2 и 3. Приготовленный состав 6 имеет плотность 2,04 г/см3, растекаемость - 18,5 см, коэффициент водоотделения - 1,5 %, начало схватывания при 75oC через 7 ч 05 мин, конец схватывания - 9 ч 30 мин, предел прочности камня через 24 ч твердения при 75oC составляет при изгибе 5,5 МПа, при сжатии - 29,6 МПа, время загустевания при 100oC и давлении 50 МПа наступает через 2 ч, предел прочности камня при изгибе составляет 6,6 МПа, сжатии - 30,2 МПа. Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в табл. 2, аналогичны вышеописанному.

Для выявления отличительных признаков и положительного эффекта изменяли массовые соотношения ингредиентов в широком интервале значений.

Как видно из графика и данных таблиц, заявляемый утяжеленный тампонажный раствор обладает повышенной по сравнению с прототипом прокачиваемостью (растекаемость не менее 18 см) и более длительными сроками загустевания, которые проявляются при граничных значениях феррохромлигносульфоната от 0,22 до 0,37 мас.%, железорудного концентрата от 14,78 до 44,28 мас.% (с максимумом 25 - 30 мас.%) и более высокой седиментационной устойчивостью при граничных значениях портландцемента от 29,52 до 59,13 мас.%, водосодержании от 25,83 до 25,87 мас.%. При этом сохраняются основные технологические параметры (сроки схватывания и прочность камня).

При содержании в растворе железорудного концентрата менее 14,78 мас.% (состав 12, табл. 2) раствор сразу же загустел (растекаемость снижается до 17 см), а при содержании железорудного концентрата более 44,28 мас.% (состав 13) увеличивается водоотделение раствора и снижается прочность камня.

При уменьшенном содержании феррохромлигносульфоната (менее 0,22 мас.%) раствор быстро загустевает и становится непрокачиваемым (состав 16, табл.2), при увеличенном содержании феррохромлигносульфоната (более 0,37 мас.%) раствор становится седиментационно неустойчивым (состав 17, табл. 2).

При увеличении водосодержания боле 25,87 мас.% раствор становится седиментационно неустойчивым - коэффициент водоотделения составляет 12 % (состав 15, табл. 2), а при водосодержании менее 25,83 мас.% раствор быстро загустевает и теряет прокачиваемость (состав 14, табл. 2).

Предлагаемый утяжеленный тампонажный раствор позволяет повысить качество крепления глубоких скважин и предотвратить газонефтепроявления, имеющие место при цементировании обсадных колонн в зонах аномально высоких пластовых давлений и высоких температур. Использование материалов - портландцемента тампонажного, железорудного концентрата, феррохромлигносульфоната и воды, применяемых при цементировании в других интервалах и для буровых растворов, позволяет снизить затраты на строительство скважины, т.к. отпадает необходимость в доставке специальных утяжеленных цементов.

Источники информации: 1. Каримов Н.Х. и др. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. - М.: Недра, 1977, с. 97.

2. Булатов А. И., Данюшевский В.С. Тампонажные материалы. - М.: Недра, 1987, с. 178.

Утяжеленный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве утяжеляющей добавки железорудный концентрат из титанованадиевых магнетитовых руд и дополнительно феррохромлигносульфонат при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Портландцемент тампонажный - 59,13 - 29,52 Железорудный концентрат - 14,78 - 44,28Феррохромлигносульфонат - 0,22 - 0,37Вода - Остальноел

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Утяжеленный тампонажный раствор

 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, а именно к утяжеленным тампонажным растворам для цементирования в условиях аномально высоких пластовых давлений и температур. Утяжеленный тампонажный раствор содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: портландцемент тампонажный 22,22-37,04, железорудный концентрат 51,85-37,04, стабилизатор ацетально-спиртовый 0,74 - 0,15, вода - остальное. Технический результат - повышение плотности, увеличение растекаемости и времени загустевания при одновременном обеспечении сроков схватывания утяжеленного тампонажного раствора и прочности камня при умеренных и повышенных температурах. 2 табл.

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, а именно к утяжеленным тампонажным растворам для цементирования в условиях аномально высоких пластовых давлений и температур.

Известны утяжеленные тампонажные растворы, содержащие портландцемент тампонажный, утяжеляющие добавки (баритовый концентрат, титановый концентрат и др. ) и воду /Каримов Н.Х. и др. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. - М.: Недра, 1977, с. 97/.

Недостатком известных утяжеленных тампонажных растворов при низком водосмесевом отношении является недостаточная растекаемость и преждевременное загустевание при повышенных температурах.

Наиболее близким к предлагаемому решению по составу и достигаемому результату является утяжеленный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку - железорудный концентрат, пластификатор и воду /Пат. 2109924/.

Недостатки известного тампонажного раствора - небольшая растекаемость и снижение плотности в процессе их приготовления за счет воздухововлекающей способности применяемого пластификатора. Это ограничивает применение утяжеленного тампонажного раствора в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур и осложняет работу насосного оборудования.

Задачей изобретения является улучшение основных технологических параметров утяжеленного тампонажного раствора, обеспечивающих безаварийный процесс цементирования обсадных колонн в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение плотности, увеличение растекаемости и времени загустевания при одновременном обеспечении сроков схватывания утяжеленного тампонажного раствора и прочности камня при умеренных и повышенных температурах.

Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый утяжеленный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку - железорудный концентрат, пластификатор и воду, в отличие от известного содержит в качестве пластификатора стабилизатор ацетально-спиртовый при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент тампонажный - 22,22 - 37,04 Железорудный концентрат - 51,85 - 37,04 Стабилизатор ацетально-спиртовый - 0,74 - 0,15 Вода - Остальное Таким образом, сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый утяжеленный тампонажный раствор отличается от известного введением нового компонента - стабилизатора ацетально-спиртового при вышеприведенном массовом соотношении компонентов. Использование стабилизатора ацетально-спиртового в составе утяжеленного тампонажного раствора не выявлено, т.е. заявляемое изобретение отвечает критерию "новизна".

Поскольку использование изобретения позволяет осуществить существующую потребность, заявляемое изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".

В качестве компонентов используют портландцемент тампонажный, железорудный концентрат из титано-ванадиевых магнетитовых руд, стабилизатор ацетально-спиртовый и пресную воду.

Железорудный концентрат соответствует высшим сортам утяжелителей по стандарту АНИ и ОСМА, плотность сухого порошка 4,6-5,0 г/см3, что обеспечивает утяжеление тампонажного раствора, благодаря высокой дисперсности порошка тампонажный раствор седиментационно устойчив и не расслаивается.

Стабилизатор ацетально-спиртовый оказывает высокий разжижающий эффект. В сочетании железорудного концентрата со стабилизатором ацетально-спиртовым обеспечивается прокачиваемость и устраняется преждевременное загустевание утяжеленного тампонажного раствора. Взаимодействуя в растворе с продуктами гидратации цемента, стабилизатор ацетально-спиртовый замедляет процесс коагуляционного структурообразования и кристаллизации, что ведет к увеличению времени загустевания и сроков схватывания при умеренных и повышенных температурах. В процессе приготовления не происходит вовлечения воздуха пластификатором (пенообразование), что позволяет получить утяжеленный тампонажный раствор плотностью до 2,26 г/см3.

Сравнительные данные свойств известного состава приведены в табл. 1, а заявляемого утяжеленного раствора в предельных и запредельных значениях компонентов - в табл. 2.

Утяжеленный тампонажный раствор готовят следующим образом. Необходимое количество стабилизатора ацетально-спиртового вводят в пресную воду. Затем на полученной жидкости при непрерывном перемешивании затворяют сухую смесь портландцемента тампонажного и железорудного концентрата в заданных соотношениях для получения утяжеленного тампонажного раствора требуемой плотности.

В представленных экспериментальных данных (табл. 2) использовали портландцемент тампонажный ПЦТ I-50 ГОСТ 1581-96, железорудный концентрат (ЖРК-1) ТУ 0708-029-00158754-97, стабилизатор ацетально-спиртовый (САС) ТУ 6-58-5751766-41-91 и водопроводную воду ГОСТ 2874-82. Плотность сухого порошка железорудного концентрата, определенная с помощью волюметра Ле-Шателье-Кандло, равна 4,61 г/см3.

Определение основных свойств утяжеленного тампонажного раствора и камня производили в соответствии ГОСТ 26798.1-96 "Цементы тампонажные. Методы испытаний". Определение плотности, растекаемости, водоотделения производили при температуре 202oC и атмосферном давлении. Для условий умеренных температур испытания производили при 753oC и атмосферном давлении, для условий аномально высоких пластовых давлений - при режимной температуре 1005oC и давлении 505 МПа. Растекаемость определяли с помощью формы-конуса, плотность - пикнометром, водоотделение - в мерных цилиндрах, время загустевания до консистенции 30 Вс - на консистометре КЦ-3, сроки схватывания - иглой Вика, прочность при изгибе и сжатии - на испытательной машине МИИ-100 и прессе П-10.

Пример 1. Для приготовления 1000 г утяжеленного тампонажного раствора (состав 1 табл. 2) необходимо взять 7,4 г стабилизатора ацетально-спиртового, ввести в 251,8 г воды. Затем 370,4 г цемента смешать с 370,4 г железорудного концентрата и полученную смесь затворить приготовленной жидкостью известными способами. Далее определяют свойства тампонажного раствора и камня.

Результаты испытаний заявляемых составов приведены в табл. 2. Приготовленный состав 8 имеет плотность 2,26 г/см3, растекаемость 24 см, водоотделение 2,5%. При температуре 100oC и давлении 50 МПа время загустевания 3 ч 15 мин, прочность камня на изгиб - 2,9 МПа, на сжатие 10,1 МПа.

Примеры приготовления заявляемых составов в предельных значениях компонентов (составы 1-9) и запредельных значениях (составы 10-15) приведены в табл. 2 аналогично вышеописанному.

Для выявления отличительных признаков и положительного эффекта изменяли массовые соотношения компонентов в широком диапазоне. Как видно из результатов, заявляемый тампонажный раствор обладает по сравнению с прототипом более высокой плотностью от 2,12 до 2,26 г/см3 и большей растекаемостью 22-25 см, более длительными сроками загустевания, которые проявляются при граничных значениях стабилизатора ацетально-спиртового от 0,15 до 0,74 мас.%, железорудного концентрата от 37,04 до 51,85 мас.% и портландцемента от 22,22 до 37,04 мас. %, достаточной седиментационной устойчивостью при водосодержании от 25,18 до 25,78 мас.%. При этом технологические параметры (сроки схватывания, прочность камня и др.) обеспечивают применение тампонажного раствора.

При содержании в растворе железорудного концентрата менее 37,04 мас.% сокращается время загустевания при температуре 100oC и давлении 50 МПа. Так при содержании в растворе железорудного концентрата 29,63 мас.% (состав 11 табл. 2) время загустевания составляет 30 мин, при содержании железорудного концентрата более 51,85 мас.% снижается прочность камня (состав 10 табл. 2).

При содержании в растворе стабилизатора ацетально-спиртового менее 0,15 мас. % (состав 12 табл. 2) сокращается время загустевания до 70 мин, а содержание более 0,74 мас.% (состав 13 табл. 2) приводит к увеличению водоотделения и снижению прочности камня, при 75oC раствор не схватывается.

При увеличении водосодержания более 25,78 мас.% раствор становится седиментационно неустойчив (состав 14 табл. 2). Так при водосодержании 25,80 мас. % (состав 14 табл. 2) водоотделение 4,2%, а уменьшение водосодержания приводит к быстрому загустеванию.

Предлагаемый утяжеленный тампонажный раствор позволяет повысить качество крепления глубоких скважин и предотвратить газо-, нефте- и водопроявления, имеющие место при цементировании обсадных колонн в зонах аномально высоких пластовых давлений и температур.

Использование материалов - тампонажного портландцемента, железорудного концентрата, стабилизатора ацетально-спиртового и воды позволяет снизить затраты на строительство скважины.

Утяжеленный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку - железорудный концентрат, пластификатор и воду, отличающийся тем, что содержит в качестве пластификатора стабилизатор ацетально-спиртовый при следующем соотношении компонентов, маc.%: Портландцемент тампонажный - 22,22 - 37,04 Железорудный концентрат - 51,85 - 37,04 Стабилизатор ацетально-спиртовый - 0,74 - 0,15Вода - Остальное

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Утяжеленный цементный раствор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Утяжеленный цементный раствор

Cтраница 1

Утяжеленный цементный раствор следует применять в тех случаях, когда с целью контроля за аномально высоким пластовым давлением в процессе бурения скважины используют буровой раствор с плотностью 1 8 - 1 9 г / см3 и более.  [1]

Утяжеленные цементные растворы приготовляются смешением цемента с порошкообразными утяжелителями, что позволяет регулировать плотность в широких пределах в зависимости от плотности, фракционного состава и водопотребности утяжелителя. Смешение может производиться после помола цемента или шлака и при помоле. У обоих способов имеются преимущества и недостатки. Наиболее удобным в применении является готовый утяжеленный тампонажный цемент заводского изготовления.  [2]

При использовании утяжеленных цементных растворов расчеты ведут следующим образом.  [3]

Техника подбора рецептуры утяжеленных цементных растворов, необходимых для применения в глубоких высокотемпературных скважинах, имеет свои особенности. Замедлитель растворяют в подобранном для затворения цемента количестве воды. После установления и корректировки растекаемости раствора замеряют его плотность, которую можно повысить, снизив во-доцементное отношение или повысив количество утяжелителя в смеси.  [5]

При добавлении к утяжеленному цементному раствору небольшого количества ССБ при прочих равных условиях значительно увеличивается подвижность растворов и замедляется их схватывание. Раствор из смеси цемента с магнетитом ( соотношение 1: 1, В: Ц 0 46; у - 2 42 г / см3) имел растекаемость 19 см, а начало и конец схватывания - соответственно 6 ч 00 мин и 7 ч 30 мин.  [6]

Как отмечалось выше, утяжеленный цементный раствор может быть приготовлен либо из выпускаемого заводом утяжеленного тампонажного цемента, либо в результате добавления к обычному цементу какого-либо утяжелителя, имеющего соответствующую тонкость помола. Для-правильного нормирования расхода утяжелителя в каждом конкретном случае необходимо рассчитывать состав тампонажного раствора.  [7]

Механическая прочность образцов из утяжеленных цементных растворов является достаточной.  [8]

С, успешно цементируют утяжеленными цементными растворами с добавкой ЭТ-1.  [9]

Необходимым условием, обеспечивающим подвижность утяжеленных цементных растворов, является отсутствие в утяжелителе посторонних водопотреб-ных примесей и относительно низкая его удельная поверхность. Кроме того, при введении в цементный раствор больших доз утяжелителя текучесть раствора заметно понижается.  [10]

Необходимо остановиться на технологии затворения утяжеленных цементных растворов, так как опыт применения цементно-магнетитовых, цементно-баритовьтх и других утяжеленных смесей показал, что технология их затворения несколько отличается от технологии затворения обычного тампонажного цемента.  [11]

Из практики бурения известно, что утяжеленные цементные растворы в большинстве случаев используют для цементирования скважин с аномально высоким пластовым давлением. Это в основном глубокие скважины, для разобщения пластов в которых необходимо применять цементы для горячих скважин.  [12]

Второй вариант обвязки используют при работе с утяжеленными цементными растворами. Она отличается наличием промежуточной емкости, в качестве которой могут служить специальная емкость на тракторных санях, мерная емкость цементировочного агрегата, емкость, установленная на шасси автомобиля, и др. К промежуточным емкостям предъявляют два основных требования: возможность аккумуляции раствора в объеме не менее 4 - 6 м3 и перемешивания раствора в процессе затворения.  [14]

Не содержащий пластификаторов тампонажный материал, предназначенный для получения утяжеленного цементного раствора, состоит из основы - вяжущего компонента и добавки - утяжелителя.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Утяжеленный тампонажный раствор | Банк патентов

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании обсадных колонн глубоких нефтяных и газовых скважин в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур. Технический результат создания изобретения заключается в повышении плотности и седиментационной устойчивости, увеличении времени прокачиваемости утяжеленного тампонажного раствора при повышенных температурах при одновременном обеспечивании остальных технологических параметров раствора и камня. Утяжеленный тампонажный раствор включает портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку и воду. Утяжеленный тампонажный раствор в качестве утяжеляющей добавки содержит концентрат галенитовый из свинцовых руд, в качестве замедлителя сроков схватывания - нитрилотриметилфосфоновую кислоту, дополнительно Натросол 250 EXR при следующем соотношении компонентов, масс. %: портландцемент тампонажный - 53,85-50,0, концентрат галенитовый из свинцовых руд - 23,05-26,92, нитрилотриметилфосфоновая кислота - 0,015-0,03, натросол 250 EXR - 0,11-0,08, вода - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании обсадных колонн глубоких нефтяных и газовых скважин в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур.

Известны утяжеленные тампонажные растворы, включающие портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку и воду (Каримов Н.Х. и др. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. М.: Недра, 1977, с. 97).

Недостатком известных утяжеленных тампонажных растворов является преждевременное загустевание, приводящее к различным осложнениям при цементировании обсадных колонн, например недоподъемы раствора, гидроразрывы пластов и оставление больших цементных стаканов. Повышение водосмесевого отношения приводит к улучшению прокачиваемости тампонажного раствора, но при этом уменьшается плотность и снижается седиментационная устойчивость раствора, что является причиной образования водяных поясов и каналов, снижающих качество крепления обсадных колонн в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур.

Наиболее близким по составу и назначению является утяжеленный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку железорудный концентрат, феррохромлигносульфонат и воду (Патент РФ 2109924).

Недостатком известного раствора является преждевременное загустевание, приводящее к уменьшению времени прокачиваемости, седиментационная неустойчивость и невысокая плотность тампонажного раствора, что не дает возможности его использования в интервале аномально высоких пластовых давлений и температур.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - улучшение основных технологических параметров утяжеленного тампонажного раствора и камня, обеспечивающего безаварийный процесс цементирования обсадных колонн в зоне аномально высоких пластовых давлений.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение плотности и седиментационной устойчивости, увеличение времени прокачиваемости утяжеленного тампонажного раствора при повышенных температурах при одновременном обеспечивании остальных технологических параметров раствора и камня.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что утяжеленный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, утяжеляющую добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве утяжеляющей добавки содержит концентрат галенитовый из свинцовых руд, в качестве замедлителя сроков схватывания нитрилотриметилфосфоновую кислоту, дополнительно Натросол 250 EXR при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Портландцемент тампонажный 50,0-53,85
Концентрат галенитовый из свинцовых руд 23,05-26,92
Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,015-0,03
Натросол 250 EXR 0,08-0,11
Вода остальное

Таким образом, сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый утяжеленный тампонажный раствор отличается от известного введением новых компонентов, а именно концентрата галенитового из свинцовых руд, Натросола 250 EXR и нитрилотриметилфосфоновой кислоты (НТФ) при вышеприведенном соотношении компонентов, т.е. заявляемое изобретение отвечает критерию «новизна».

Поскольку использование изобретения позволяет осуществить существующую потребность, заявляемое изобретение отвечает критерию «изобретательский уровень».

Концентрат галенитовый из свинцовых руд (КГ-2) выпускается в качестве утяжелителя для буровых растворов.

Согласно ТУ 1725-011-56864391-2008 плотность утяжелителя составляет 6,8 г/см3. Концентрат галенитовый КГ-2 обеспечивает утяжеление буровых и тампонажных растворов, а благодаря высокой дисперсности седиментационную устойчивость растворов. Стабилизации утяжеленного тампонажного раствора достигается путем добавления полимерного реагента - гидросиэтилцеллюлозы типа Натросола 250 EXR. Добавка Натросола 250 EXR удерживает утяжелитель, дозировку Натросола 250 EXR подбирают на основе лабоанализа. Наличие НТФ обеспечивает высокую прокачиваемость и устранение преждевременного загустевания утяжеленного тампонажного раствора при низких водосмесевых отношениях.

Сравнительные данные свойств известного состава приведены в табл.1, а заявляемого утяжеленного тампонажного раствора в предельных (составы 1-7) и запредельных значениях ингредиентов (составы 8-13) в табл. 2.

Утяжеленный тампонажный раствор готовят следующим образом. Необходимое количество НТФ растворяют в воде. Затем на полученном водном растворе при непрерывном перемешивании затворяют смесь портландцемента тампонажного, концентрата галенитового из свинцовых руд и Натросола 250 EXR в заданных соотношениях.

В представленных экспериментах использовали портландцемент тампонажный ПЦТ 1G-CC-1 по ГОСТ 1581-91, концентрат галенитовый КГ-2 по ТУ 1725-011-56864391-2007, нитрилотриметилфосфоновую кислоту по ТУ 2439-347-05763441-2001, Натросол 250 EXR по ТУ 2231-001-21095737-2005 и воду водопроводную по ГОСТ Р 51232-98.

Определение основных свойств утяжеленного тампонажного раствора и камня производят в соответствии ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний». Определение плотности, растекаемости, водоотделения производят при 20±2°С и атмосферном давлении. Для условий аномально высоких пластовых давлений при режимной температуре 120±2°С и давлении 85 МПа. Растекаемость определяют по конусу Аз-НИИ, плотность - пикнометром, коэффициент водоотделения - в мерном цилиндре, сроки схватывания - иглой Вика, время загустевания на консистометре двухкамерном модели 7025 А10, пределы прочности камня при сжатии на тестере прочности на сжатие модели 4268.

Пример. Для приготовления 1 кг утяжеленного тампонажного раствора (состав 4, табл. 2) необходимо взять 0,2 г НТФ, последовательно растворить в 230,5 см3 воды, затем 538 г портландцемента смешать с 230,5 г концентрата галенитового из свинцовых руд, 0,8 г Натросола 250 EXR и полученную сухую смесь затворить приготовленной жидкостью известными способами. Состав перемешивают 3 мин, после чего определяют плотность, растекаемость, коэффициент водоотделения. Раствор заливают в формы для определения сроков схватывания, времени загустевания и предела прочности камня. При повышенных температурах образцы хранят в камере твердения модели 1910. Камень испытывают на прочность через 24 ч твердения при режимных температурах и давлении.

Результаты испытаний приведены в табл.2. Приготовленный состав 4 имеет плотность 2,3 г/см3, растекаемость 190 мм, коэффициент водоотделения - нулевой. Время загустевания при 120°C и давлении 85 МПа через 5 ч 50 мин, предел прочности при сжатии - 13,8 МПа. Примеры приготовления испытания остальных составов, приведенных в табл. 2, аналогичны вышеописанному.

Для выявления отличительных признаков и положительного эффекта изменяли массовые соотношения ингредиентов в широком интервале значений.

Как видно из данных таблиц, заявляемый утяжеленный тампонажный раствор обладает повышенной по сравнению с прототипом плотностью от 2,3 до 2,33 г/см3, растекаемостью от 185 мм до 202 мм, более длительным временем загустевания при граничных значениях НТФ от 0,015 до 0,03 мас. %, концентрата галенитового из свинцовых руд от 23,05 до 26,92 мас. % и более высокой седиментационной устойчивостью при граничных значениях портландцемента от 49,95 до 53,85 мас. %, Натросола 250 EXR от 0,08 до 0,11 мас. %, водосодержании от 23,08 до 23,95 мас. %. При этом сохраняются основные технологические параметры (время загустевания раствора и прочность камня).

При содержании в растворе концентрата галенитового из свинцовых руд менее 23,05 мас. % плотность раствора составляет 2,22 г/см3 при растекаемости от 210 мм до 215 мм (составы 8, 9, 11), а при содержании концентрата галенитового более 26,92 мас. % плотность 2,31 г/м3, растекаемость снижается до 165 мм (состав 12).

Тампонажный раствор без добавки в него Натросола 250 EXR является седиментационно-неустойчивым, водоотделение составляет от 3,0 до 3,2% (составы 8, 9, 10, 11). При увеличении концентрации Натросола 250 EXR более 0,11 мас. % снижается прокачиваемость, растекаемость снижается до 165 мм (состав 12).

Необходимое время прокачивания раствора обеспечивается добавкой НТФ, при ее добавке более 0,03 мас. % наблюдается длительное время загустевания до 9 ч 20 мин (состав 13).

Предлагаемый утяжеленный тампонажный раствор позволяет повысить качество крепления глубоких скважин и предотвратить газонефтепроявления, имеющие место при цементировании обсадных колонн в зонах аномально высоких пластовых давлений и высоких температур. Использование материалов - портландцемента тампонажного, концентрата галенитового из свинцовых руд, Натросола 250 EXR, НТФ и воды, применяемых при цементировании, позволяет снизить затраты на строительство скважин, т.к. отпадает необходимость в доставке специальных утяжеленных цементов.

bankpatentov.ru

Утяжеленный тампонажный раствор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Утяжеленный тампонажный раствор

Cтраница 2

На рис. 39 для сравнения приводятся реограммы цементных растворов, облегченных и утяжеленных тампонажных растворов в зависимости от способа приготовления - дезшнтегратарного или принятого по стандарту. Из сравнения реограмм видно, что наилучшими реологическими параметрами обладают облегченные тампонажные растворы - известково-кремнегелевые и це-ментно-зольные.  [17]

Необходимость нормирования седиментационной устойчивости тампонажных растворов особенно выявляется при цементировании скважин утяжеленными тампонажными растворами. Для повышения седиментационной устойчивости тампонажных растворов может быть рекомендован весь комплекс мероприятий по снижению водоотдачи растворов.  [18]

Регуляторы вязкости ( пластификаторы) применяются, в основном, в утяжеленных тампонажных растворах, при низком В / Ц и совместно с понизителями фильтрации. Механизм их действия заключается в диспергировании естественных флокул, образованных частицами цемента и добавками. При этом они адсорбируются на поверхности твердой фазы, которая приобретает одноименный электрический заряд, с возникновением сил отталкивания, преобладающих над вандерваальсовыми силами притяжения, а также уменьшаются внутренние силы трения между частицами, снижается поверхностное натяжение на границе раздела фаз и разрушается коагуляционная структура. Толщина адсорбированного слоя примерно в 100000 раз меньше частицы цемента, что можно сравнить с толщиной спички к высоте 30-этажного дома. Это позволяет снизить критическую скорость восходящего потока в затрубном пространстве, противодавление и нужную гидравлическую мощность цементировочных агрегатов. Молекулярная масса наиболее эффективных пластификаторов составляет 150 - 1000 ед. Причем различные классы химреагентов по химическому признаку действуют неодинаково. Например, защитные полуколлоиды ( ССБ и др.), выполняя пластифицирующие функции, снижают раннюю прочность цементного камня из-за уменьшения скорости твердения и ценообразования. Механизм ингибирующего действия ДЭА заключается в снижении образования свободного гидроксида кальция в цементном камне.  [19]

На основе шлаковых тампонажных смесей можно приготовлять путем добавки соответствующих наполнителей как облегченные, так и утяжеленные тампонажные растворы.  [20]

Реагент ЭТ-1 улучшает реологические свойства, хорошо регулирует сроки схватывания, сокращает срок между началом и концом схватывания утяжеленных тампонажных растворов по сравнению с КМЦ, нитролигнином, сунилом и другими реагентами при тех же условиях.  [21]

Бездобавочный тампонажный портландцемент предназначен для применения при низких температурах с целью ускорения или замедления схватывания, а также в качестве базового тампонажного материала при приготовлении облегченных или утяжеленных тампонажных растворов на месте применения. Тампонажный портландцемент с 20 % минеральных добавок предназначен для применения в тех случаях, когда не требуется значительного изменения плотности или скорости твердения. Цементный камень термостоек до 100 С.  [22]

Прп этом в скважинах, где утяжеление тампонажных растворов недопустимо, следует применять измельченный песок, который требует увеличенное количество воды на смачивание. Для получения утяжеленных тампонажных растворов применяются пески естественной Крупности. Наиболее приемлемым является магнетитовый песок с удельной поверхностью 450 - 500 см2 / г. В случае применения цементно-песчаных смесей в больших масштабах достигается значительная экономия тампонажного цемента.  [23]

Сложность геолого-технических условий проводки скважин, характеризующихся наличием мощных солевых толщ и высокопроницаемых газоносных карбонатных отложений с АВПД, требует чрезвычайно серьезного подхода к разработке рецептур тампонажных растворов, применяемых при креплении скважин, особенно эксплуатационными колоннами. Для их цементирования требуются утяжеленные тампонажные растворы плотностью 1 80 - 2 20 г / см3 на солевой и пресной основе. При разработке новых составов тампонажных растворов стремятся сократить время начала и конца схватывания до минимума при прочих равных условиях и получить более прочный камень.  [24]

Шлакопесчаный тампонажный армированный цемент типа ШПЦА ( ТУ 39 - 909 - 83) предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин, в том числе для изоляции соленосных отложений. ШПЦА допускается применять для приготовления облегченных и утяжеленных тампонажных растворов.  [25]

Это достигается путем добавления к цементам типа УЦГ ( или УШЦ) утяжеляющих добавок-наполнителей ( барита, магнетита, песка) в количестве до 15 % от массы цемента. При этом утяжеляющую добавку вводят в предварительно приготовленный стандартный утяжеленный тампонажный раствор гидравлическим способом с помощью цементосмеси.  [26]

На рис. 41, 42 приведены реограммы утяжеленных тампонажных растворов. Дезинтеграторный способ приготовления несколько ухудшает реологические параметры утяжеленных тампонажных растворов с добавкой титанового концентрата и хромитовой руды и намного улучшает реологические параметры цементных растворов с добавкой барита.  [28]

Титановый концентрат ( 4 56 - 5 24 г / ом3) по гранулометрическому составу и влажности пригоден для дезшнтегратор-ного способа приготовления даже без предварительной его подготовки. Как отмечалось выше, введение титанового концентрата способствует получению утяжеленного тампонажного раствора плотностью при 30 % добавки у2 12 г / см3, при 40 % - 2 17 г / см3, при 50 % - 2 23 г / см3, при водосмесевом отношении 0 3 и растекаемости 17 - 17 5 см и обычном способе приготовления. Дезинтеграторная обработка при 6000 об / мин повышает удельную поверхность сухой смеси, о позволяет еще при том же водосмесевом отношении 0 3 получить растекае-мость 16 - 17 см и сохранить плотность тампонажного раствора на том же уровне.  [29]

В определенных условиях причиной заколонных выбросов после цементирования является недостаточная плотность цементного раствора. Практика цементирования показывает, что скважину с аномально высокими пластовыми давлениями следует цементировать утяжеленными тампонажными растворами с плотностью до 2 4 г / см3 в зависимости от геологических ус - I.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru


Смотрите также