RU2306327C1 - Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано для крепления газонефтяных скважин, преимущественно с горизонтальными стволами. Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин содержит тампонажный портландцемент, гипс Г16, микрокремнезем, песок, воду, глиноземистый цемент ГЦ-40 и поташ и дополнительно сульфацелл 25, суперпластификатор С-3 и пластификатор Walocel MKX 40000 PF01 и кремнийорганическое вещество на водной основе ГИФОБ. Соотношение ингредиентов следующее, мас.%: тампонажный портландцемент - 43,1-43,8, гипс Г16 - 2-2,3, глиноземистый цемент ГЦ-40 - 4,2-4,5, поташ - 0,4-0,5, микрокремнезем - 2-2,3, песок - 43,1-43,8, Walocel MKX 40000 PF01 - 0,2-0,3, Сульфацелл 25 - 0,2-0,3С-3 - 0,2-0,3, ГИФОБ - 3,2-3,4. Водотвердое отношение поддерживают равным 0,35-0,4. Технический результат - повышение водонепроницаемости тампонажного камня, увеличение эффективности крепления газонефтяных скважин. 3 табл.

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано для крепления газонефтяных скважин преимущественно с горизонтальными стволами.

Известен тампонажный состав для крепления пологих и горизонтальных скважин (патент РФ №2256775, МПК Е21В 33/138). Тампонажный состав содержит тампонажный цемент, реагент-стабилизатор, минеральную добавку и воду. В качестве минеральной добавки состав содержит хлористый натрий или хлористый калий, при следующем содержании компонентов, мас.ч.: тампонажный цемент 100, реагент-стабилизатор 0,2-1,2, минеральная добавка 2,0-3,0, вода 40-50. В качестве реагента-стабилизатора, устойчивого к полиминеральной агрессии, тампонажный состав может содержать Сульфацелл С или комплексный реагент-понизитель водоотдачи КРК. Тампонажный состав с сульфацеллом С дополнительно содержит пеногаситель. Недостатком данного состава является недостаточная водонепроницаемость и низкие прочностные свойства получаемого тампонажного камня.

Известен тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин и способ его приготовления, принятый за прототип (патент РФ №2057250, МПК Е21В 33/138). Раствор содержит тампонажный цемент, микрокремнезем - отход производства феррокремнезема и воду. При необходимости в раствор можно ввести гипс, утяжелитель, диспергатор и регулятор сроков схватывания. Недостатком данного раствора является недостаточная водонепроницаемость получаемого тампонажного камня.

Техническим результатом изобретения является повышение водонепроницаемых свойств тампонажного камня, получаемого из предлагаемого раствора.

Технический результат достигается тем, что в тампонажном растворе для цементирования газонефтяных скважин, содержащем тампонажный портландцемент в качестве вяжущего, гипс в качестве ускорителя набора прочности, микрокремнезем в качестве упрочняющей добавки, регуляторы сроков схватывания, песок в качестве наполнителя, воду в качестве жидкости затворения, согласно изобретению он содержит сульфацелл 25 в качестве водоудерживающей добавки, в качестве регуляторов сроков схватывания он содержит глиноземистый цемент и поташ, в качестве пластификаторов он содержит суперпластификатор С-3 и пластификатор Walocel МКХ 40000 PF01, в качестве гидрофобизатора кремнийорганическое вещество на водной основе ГИФОБ при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Тампонажный портландцемент	43,1-43,8
Гипс Г16	2-2,3
Глиноземистый цемент ГЦ-40	4,2-4,5
Поташ	0,4-0,5
Микрокремнезем	2-2,3
Песок	43,1-43,8
Walocel МКХ 40000 PF01	0,2-0,3
Сульфацелл 25	0,2-0,3
Суперпластификатор С-3	0,2-0,3
ГИФОБ	3,2-3,4

при этом водотвердое отношение поддерживают равным 0,35-0,4.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит повысить водонепроницаемые свойства тампонажного камня, полученного из предлагаемого тампонажного раствора.

Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин приготавливают следующим образом: смешивают в сухом виде в необходимых пропорциях нижеприведенные компоненты.

Соотношение компонентов задают в пределах, мас.%:

Тампонажный портландцемент	43,1-43,8
Гипс Г16	2-2,3
Глиноземистый цемент ГЦ-40	4,2-4,5
Поташ	0,4-0,5
Микрокремнезем	2-2,3
Песок	43,1-43,8
Walocel МКХ 40000 PF01	0,2-0,3
Суперпластификатор С-3	0,2-0,3
ГИФОБ	3,2-3,4

Отдельно в жидкость затворения (воду) добавляют Сульфацелл 25 в количестве 0,2-0,3 мас.% для ее структуризации. Затем при постоянном перемешивании в воду с сульфацеллом 25 добавляют все оставшиеся, перемешанные в сухом виде ингредиенты. При этом водотвердое отношение поддерживают равным 0,35-0,4.

Границы добавления в состав различных ингредиентов выбирают исходя из необходимой прочности и водонепроницаемости тампонажного камня для создания и поддержания необходимых водоудерживающих свойств.

Портландцемент марки М-400 использовался в качестве вяжущего. Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, наиболее часто применяемое в современном строительстве. Получают совместно тонким измельчением клинкера и гипса (иногда некоторых добавок). Кроме обычного портландцемента выпускают гидрофобный, пластифицированный, сульфатостойкий, белый и цветные портландцементы и др.

В качестве ускорителя набора прочности в опыте использовался высокопрочный гипс Г-16 специального назначения. Также гипс Г-16 является добавкой, саморасширяющейся при твердении раствора, что способствует повышению прочностных свойств полученного тампонажного камня. Объем упаковки 38 кг. Высокопрочный гипс специального назначения марки ГВВС-16 применяется в фарфоро-фаянсовой и керамической промышленности для изготовления форм и моделей, в нефтяной промышленности для тампонирования скважин, а также в изготовлении лепных изделий, декоративных плит, деталей к ним, карнизов, вентиляционных решеток и других строительных изделий. От других вяжущих отличается своей повышенной прочностью (130-160 кгс/см²) при двухчасовой выдержке, лучшей степенью помола, отсутствием посторонних примесей, в том числе металлопримесей (их он содержит до 0,001%).

Глиноземистый цемент ГЦ-40 использовался в качестве регулятора сроков схватывания. Помимо этого он способствует понижению усадки тампонажного камня при твердении и способствует повышению водонепроницаемости. Глиноземистый цемент - быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое обжигом сырьевой смеси из бокситов и известняка или извести с последующим тонким измельчением продукта. Характеризуется высокой коррозионной стойкостью, водонепроницаемостью и огнеупорностью; применяется при срочных восстановительных, ремонтных и других специальных работах, а также для получения жаростойкого бетона. Глиноземистый цемент принимался и испытывался со свойствами по ГОСТу 969-91 (СТ СЭВ 6826-89) Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия.

В качестве регуляторов сроков схватывания также для опыта использовался поташ по ГОСТу 10690-73. Калий углекислый технический (поташ). Технические условия. Калия карбонат (поташ) имеет химическую формулу K₂СО₃. Это бесцветные кристаллы. Очень гигроскопичен. Хорошо растворим в воде. Применяют в производстве жидкого мыла, тугоплавкого и хрустального стекла. Одной из причин, препятствующей широкому применению поташа в качестве ускорителя схватывания и твердения, является вызываемое им очень быстрое схватывание цемента. Для большинства портландцементов его добавка вызывает начало схватывания уже через 10-15 минут, что фактически исключает централизованное приготовление бетонов и растворов с добавкой поташа.

Микрокремнезем использовался в качестве упрочняющей добавки. Кремнеземная пыль (КП), называемая также микрокремнеземом или микронаполнителем, представляет собой побочный продукт металлургического производства при выплавке ферросилиция и его сплавов, образующийся в результате восстановления углеродом кварца высокой чистоты в электропечах. В процессе выплавки кремниевых сплавов некоторая часть моноокиси кремния SiO переходит в газообразное состояние и, подвергаясь окислению и конденсации, образует чрезвычайно мелкий продукт в виде шарообразных частиц с высоким содержанием аморфного кремнезема. Новые возможности использования КП тесно связаны с прогрессом в области создания эффективных суперпластификаторов - их сочетание дало толчок к созданию бетонов нового поколения, обладающих высокой прочностью (от 60 до 150 МПа), повышенной удобоукладываемостью и долговечностью. Кремнеземная пыль, как сказано выше, представляет собой очень мелкие шарообразные частички аморфного кремнезема со средней удельной поверхностью около 20 м²/г. Кремнеземную пыль можно получать в трех состояниях - природном и уплотненном, а также в виде водной суспензии (около 50%). Плотность КП в естественном состоянии составляет примерно 2,2 г/см³ (портландцемента - 3,1 г/см³), а объемная плотность в рыхлом состоянии - 130-430 кг/м³ (цемента - 1500 кг/м³). За счет уплотнения можно повысить плотность до 480-720 кг/м³. Весьма мелкий гранулометрический состав и значительная удельная поверхность зерен аморфного кремнезема обусловливают высокие пуццолановые свойства и позитивное влияние КП на свойства бетона.

Песок использовался в качестве наполнителя. Песок - мелкообломочная рыхлая осадочная горная порода, состоящая не менее чем на 50% из зерен кварца, полевых шпатов и других минералов и обломков горных пород размером 0,05-2 мм; содержит примесь алевритовых и глинистых частиц. Применяется в строительстве и стеклянной промышленности. Для опыта принимался по ГОСТу 6139-91 (СТ СЭВ 6951-89) Песок стандартный для испытаний цемента. Технические условия.

В качестве пластификатора использовался суперпластификатор С-3. Он представляет собой органическое синтетическое вещество на основе продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида со специфическим соотношением фракций с различной среднечисловой молекулярной массой. Полинафталинметиленсульфонат или метиленбис (нафталинсульфонат) натрия. Содержит примеси сульфата натрия и смолистых веществ. По классификации ГОСТ 24211 С-3 относится к пластифицирующе-водоредуцирующему виду - суперпластификаторам (ТУ 5870-002-58042865-03 с изм. №1). Суперпластификатор С-3 предназначен: для резкого повышения удобоукладываемости и формуемости бетонных смесей без снижения прочности и показателей долговечности бетона (при неизменном водоцементном отношении); для существенного повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при сокращении расхода воды и неизменной удобоукладываемости); для повышения удобоукладываемости бетонных смесей и повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетонов (при одновременном снижении водоцементного отношения и повышении удобоукладываемости); для сокращения расхода цемента без снижения удобоукладываемости бетонной смеси, физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при снижении водосодержания бетонной смеси). Суперпластификатор С-3 также является основой для изготовления комплексных добавок различного вида. Суперпластификатор С-3 рекомендуется применять: при возведении всех видов конструкций из монолитного тяжелого бетона классов по прочности на сжатие В15 (М200) и выше; при изготовлении всех видов сборных железобетонных конструкций и бетонных изделий из тяжелого бетона, классов по прочности на сжатие В15 (М200) и выше; при возведении всех видов конструкций из монолитного мелкозернистого бетона классов по прочности В10 (M150) и выше; при изготовлении всех видов сборных железобетонных конструкций и бетонных изделий на пористых заполнителях классов по прочности на сжатие В7,5 (M100) и выше; при необходимости изготовления бетонной смеси с применением нестандартных заполнителей, в том числе мелких песков; при возведении монолитных конструкций с применением напрягающего цемента или при использовании минеральных расширяющих добавок; при возведении монолитных конструкций, изготовлении сборных железобетонных изделий из жаростойкого бетона на портландцементе, шлакопортландцементе и глиноземистом цементе. Суперпластификатор С-3 изготавливается в форме порошка (микрогранул) и в форме водного раствора.

В качестве пластификатора использовался Walocel МКХ 40000 PF01. Walocel - метилцеллюлоза концерна немецкого концерна Байер. Немецкая компания Вольф Целлюлозикс, входящая в состав концерна Байер, является одним из лидирующих мировых производителей двух видов метилцеллюлозы (МЦ): метилгидроксиэтилцеллюлозы (МГЭЦ); метилгидроксипропилцеллюлозы (МГПЦ) под торговой маркой Walocel (Валоцель® М). В зависимости от назначения выпускается целый ряд модификаций МЦ с различными свойствами. Существует пять линий продуктов марки, но использование МГЕЦ Walocel МКХ 40000 PF01 позволило получить наилучшие результаты. Walocel МКХ 40000 PF01 - МГЭЦ с высокой степенью этерификации и широкой областью применения, особенно рекомендуется для систем на минеральных вяжущих, таких как плиточные клеи, кладочные растворы, шпаклевки и штукатурки.

Свойства Walocel (Валоцель® М)
ионогенность	Неионный
поверхностная активность	Высокая
растворимость	растворим в холодной воде; в отдельных случаях растворим в органических растворителях
водоудержание	варьируется в широком диапазоне в зависимости от индивидуального продукта
влияние повышения температуры на раствор	вязкость сначала падает, затем увеличивается до формирования геля; процесс является обратимым
влияние рН	высокая растворимость в широком диапазоне рН
влияние поливалентных ионов металлов	не происходит комлексообразования и флокуляции
пленкообразование	хорошие пленкообразующие свойства

В сухих строительных смесях МЦ используется в очень незначительных концентрациях (0,02-0,7%), но именно благодаря МЦ возможен контроль таких параметров качества, как эластичность, формоустойчивость, водоудержание и адгезия к различным поверхностям. Продукты марки Валоцель М идеально подходят для регулирования реологических свойств и консистенции строительных материалов. Валоцель М обеспечивает высокое и стабильное по отношению к температурным воздействиям водоудержание. При добавлении Валоцеля М строительные материалы становятся удобообрабатываемыми, не прилипают к инструменту, остаются пригодными для работы в течение длительного времени. Правильный подбор марки эфира Валоцель М имеет решающее значение для достижения оптимального результата при использовании МЦ в том или ином виде сухих строительных смесей. Основными характеристиками Валоцелей М являются вязкость, размер частиц и замещение. Вязкость Валоцеля М может варьироваться от 400 мПа·с до 70000 мПа·с. Измерения вязкости, как правило, производятся на вискозиметре Хааке RV 100 при скорости деформации 2,55 1/с при 20°С в 2% водном растворе. Для продуктов с вязкостью ниже 1000 мПа·с вязкость измеряется на вискозиметре Хепплера (2% раствор). Свойства Валоцеля М во многом основаны на его специфическом поведении в водном растворе. Растворы Валоцеля М являются псевдопластичными, а при высоких концентрациях тиксотропными. Степень замещения (степень этерификации) представляет собой количество этерифицированных гидроксильных групп на одно (глюкозное) звено полимерной молекулы целлюлозы. Максимально возможная степень замещения составляет 3. Для изготовления сухих смесей используют МЦ со степенью замещения 1,7-2,4. По размеру частиц (дисперсности) Валоцели М подразделяют на: грануляты (индекс G); порошки (индекс Р); тонкие порошки (индекс PF); сверхтонкие порошки (индекс РР). В зависимости от области применения необходимо использовать Валоцели М с разными размерами частиц. Грануляты применяют в тех случаях, когда МЦ непосредственно растворяют в воде. Порошки лучше подходят для добавления в сухие смеси. Чем выше дисперсность порошка Валоцеля М, тем выше его водоудерживающая способность в строительных материалах. Основные свойства Валоцеля М указываются в названии.

Свойства Walocel MKX 40000 PF01
Химическое наименование	МГЕЦ
Форма	порошок, тонкий
Вязкость, мПа·с	42000-47000
Активное вещество	мин. 94%
Степень замещения	1,75-2,00

В качестве водоудерживающей добавки, а также структурообразователя использовался Сульфацелл марки 25. Представляет собой простой эфир целлюлозы, получаемый при взаимодействии активированной целлюлозы с этиленоксидом. Сульфацелл 25 хорошо растворяется в воде с образованием псевдопластичных растворов. Благодаря неионному характеру продукт обладает широким спектром совместимости с другими водорастворимыми веществами. В зависимости от содержания основного вещества выпускаются две модификации продукта (Сульфацелл 1 и Сульфацелл 2), каждая из которых включает в себя восемь марок с различными вязкостными характеристиками. Области использования Сульфацелла - нефте- и газодобывающая, химическая, лакокрасочная, текстильная, полиграфическая, строительная, машиностроительная отрасли промышленности, а также производство товаров бытовой химии. В нефте- и газодобывающей отраслях промышленности Сульфацелл используется в качестве реагента - стабилизатора глинистых буровых растворов, реагента для снижения фильтрации и регулирования реологических свойств безглинистых буровых растворов, промывочных жидкостей и тампонажных цементов, а также в качестве реагента для ограничения водопритоков и повышения нефтеотдачи пластов. В химической промышленности Сульфацелл используется как эмульгатор и защитный коллоид при полимеризации виниловых мономеров; в текстильной, полиграфической и лакокрасочной отраслях Сульфацелл применяется в качестве загустителя печатных красок и водоэмульсионных пигментов; в строительной отрасли - в производстве сухих строительных смесей и шпатлевок. Преимущества сульфацелла: устойчивость к полиминеральной агрессии; стабильность при температурах до 120°С; низкие значения фильтрации и оптимальные реологические свойства; широкий спектр совместимости с другими водорастворимыми полимерами; высокая водоудерживающая способность.

Физико-химические показатели продукта Сульфацелл-2 марки 25
Внешний вид	Волокнистая масса, порошок или гранулы белого, слабожелтого или сероватого цвета
Массовая доля основного вещества в техническом продукте, %, не менее	65
Динамическая вязкость водного раствора Сульфацелла с массовой долей технического продукта 2%, мПа.с	не более 50
Растворимость в воде, %, не менее	98

Упаковка: Полипропиленовые мешки с полиэтиленовым вкладышем, 25 кг нетто.

В качестве гидрофобизатора использовался ГИФОБ. ГИФОБ кремнийорганическое защитное средство на водной основе - предназначено для защиты строительных материалов, конструкций, зданий и архитектурных объектов от водонасыщения. Внешний вид - бесцветная или слабоокрашенная жидкость без видимых включений и запаха. Реакция среды (рН водной вытяжки): 12-13. Водопоглощение по массе не более 2,5%. Плотность не менее 1,02 г/см³. Сухой остаток не более 2,5%. ГИФОБ не содержит в своем составе органических растворителей и не выделяет вредных испарений. Не токсичен. Пожаробезопасен. Расход защитного средства для остальных видов материала определяется опытным путем до прекращения впитывания жидкости. Преимущества защитного средства ГИФОБ: придает обрабатываемой поверхности строительного материала водоотталкивающие свойства. Не изменяет паро- и воздухопроницаемости материала. Защитное покрытие предотвращает карбонизацию бетонов, которое происходит в результате воздействия углекислого газа и паров воды в конструкциях, что ослабляет защитные свойства бетонов по отношению к арматуре (предохраняет железобетонные конструкции от проникновения агрессивного конденсата через защитные слои бетона к арматуре). Позволяет сохранить исходные теплофизические свойства строительных материалов в сырое время года. Ввиду отсутствия в ГИФОБе органических растворителей он может быть использован при работе внутри помещений, предотвращает высолы и протечки. Защитное средство ГИФОБ и обработка им дешевле, чем другие и зарубежные составы и методы защиты строительных материалов от воды. Не требует сложной технологии нанесения и замешивания. Изготовлен из отечественного сырья.

В лабораторных условиях тампонажный раствор готовили на лабораторной мешалке согласно ГОСТ 26798.0-2001. Основные показатели тампонажного раствора (плотность, растекаемость, прочность) определяли в соответствии с ГОСТ 26798.1-2001. Сроки схватывания определялись с помощью иглы Вика.

Для проведения лабораторных исследований были приготовлены тампонажные растворы с компонентными составами, приведенными ниже в примерах.

Пример 1. Приготовили состав при соотношении компонентов:

Компонент	Масса, г	Mac.%
Тампонажный портландцемент	980,00	44,1
Гипс Г16	43,00	1,9
Глиноземистый цемент ГЦ-40	92,00	4.1
Поташ	7,00	0,3
Микрокремнезем	42,00	1,9
Песок	980,00	44,1
Walocel MKX 40000 PF01	3,00	0,1
Сульфацелл 25	3,00	0,1
Суперпластификатор С-3	3,00	0,1
ГИФОБ	71,00	3,2
	2224,00	100,0

В воду с добавленным сульфацеллом 25 добавляли при постоянном перемешивании предварительно перемешанные друг с другом остальные сухие ингредиенты. Водотвердое отношение поддерживали равным 0,42 (масса добавленной воды 934 г). Время начала схватывания 7 ч 20 мин. Время окончания схватывания 13 ч 30 мин. Данное время схватывания является недостаточным для качественного тампонирования скважины, так как из-за взаимодействия со скважинным флюидом будет снижена прочность цементного камня. Прочностные показатели испытывали на образцах с размерами 40×40×150 мм. Прочность при одноосном сжатии образца 11,6 МПа, прочность при изгибе 1,1 МПа. Прочность недостаточно высока. Скорость набора прочности низка. На образце после выдержки 2 дня видна значительная усадка, что является неприемлемым. Необходимо большее количество добавок для предотвращения усадки тампонажного камня. Для ускорения набора прочности необходимо большее количество ускорителей твердения. Водоудержание 90%, водопроницаемость 1·10^-5 мкм². Эти показатели являются недостаточными, поэтому необходима добавка гидрофобизаторов. Полученный раствор обладает повышенной растекаемостью (23 деления), что приведет к снижению качества тампонирования, поэтому в раствор необходимо ввести большее количество пластификаторов.

Пример 2. Приготовили состав при соотношении компонентов:

Компонент	Масса, г	Mac.%
Тампонажный портландцемент	1000,00	43,4
Гипс Г16	50,00	2,2
Глиноземистый цемент ГЦ-40	100,00	4.3
Микрокремнезем	50,00	2,2
Песок	1000,00	43,4
Поташ	10,00	0,4
Walocel MKX 40000 PF01	5,00	0,2
Сульфацелл 25	5,00	0,2
Суперпластификатор С-3	5,00	0,2
ГИФОБ	77.00	3,3
	2302,00	100,0

В воду с добавленным сульфацеллом 25 добавляли при постоянном перемешивании предварительно перемешанные друг с другом остальные сухие ингредиенты. Водотвердое отношение поддерживали равным 0,4 (масса добавленной воды 903,2 г). Время начала схватывания 5 ч 20 мин. Время окончания схватывания 12 ч 30 мин. Данное время схватывания является достаточным для качественного тампонирования скважины. Прочностные показатели испытывали на образцах с размерами 40×40×150 мм. Прочность при одноосном сжатии образца 13,6 МПа, прочность при изгибе 1,73 МПа. Прочность достаточно высока. Скорость набора прочности приемлема. На образце после выдержки 2 дня видна незначительная усадка, что является приемлемым. Для ускорения набора прочности возможна добавка большего количества ускорителей твердения. Водоудержание 92%, водопроницаемость 2·10^-5 мкм². Эти показатели являются достаточными, но необходима добавка гидрофобизаторов. Полученный раствор обладает нормальной растекаемостью (21 деление), что возможно приведет к снижению качества тампонирования, поэтому в раствор можно ввести большее количество пластификаторов.

Пример 3. Приготовили состав при соотношении компонентов:

Компонент	Масса, г	Mac.%
Тампонажный портландцемент	1010,00	43,1
Гипс Г16	55,00	2,3
Глиноземистый цемент ГЦ-40	105,00	4,5
Микрокремнезем	55,00	2,3
Песок	1010,00	43,1
Поташ	12,00	0,5
Walocel MKX 40000 PF01	6,00	0,3
Сульфацелл 25	6,00	0,3
Суперпластификатор С-3	6,00	0.3
ГИФОБ	80,00	3,4
	2345,00	100,0

В воду с добавленным сульфацеллом 25 добавляли при постоянном перемешивании предварительно перемешанные друг с другом остальные сухие ингредиенты. При этом водотвердое отношение поддерживали равным 0,375, то есть воды добавили 863,25 г. Время начала схватывания 4 ч 30 мин. Время окончания схватывания 6 ч 30 мин. Данное время схватывания является наиболее рациональным для качественного тампонирования скважины, так как из-за взаимодействия со скважинным флюидом практически не будет снижена прочность полученного цементного камня. Прочностные показатели испытывали на образцах с размерами 40×40×150 мм. Прочность при одноосном сжатии образца 20,74 МПа, прочность при изгибе 2 МПа. Прочность достаточно высока. Скорость набора прочности наиболее рациональна. На образце после выдержки 28 дней практически нет усадки, что является приемлемым. Количество добавок для предотвращения усадки тампонажного камня находится в норме. Для ускорения набора прочности нет необходимости добавлять большее количество ускорителей твердения. Водоудержание (по кольцу) 97,5%, водопроницаемость 3·10^-5 мкм². Эти показатели являются достаточными, поэтому добавка гидрофобизаторов не нужна. Полученный раствор обладает приемлемой растекаемостью (17 делений), поэтому вводить большее количество пластификаторов нет необходимости. Высокий уровень водоудержания показывает отсутствие гидратации, что положительно скажется на качестве полученного цементного камня.

Пример 4. Приготовили состав при соотношении компонентов:

Компонент	Масса, г	Mac.%
Тампонажный портландцемент	1010,00	43,1
Гипс Г16	55,00	2,3
Глиноземистый цемент ГЦ-40	105,00	4,5
Микрокремнезем	55,00	2,3
Песок	1010,00	43,1
Поташ	12,00	0,5
Walocel MKX 40000 PF01	6,00	0,3
Сульфацелл 25	6,00	0,3
Суперпластификатор С-3	6,00	0.3
ГИФОБ	80,00	3,4
	2345,00	100,0

В воду с добавленным сульфацеллом 25 добавляли при постоянном перемешивании предварительно перемешанные друг с другом остальные сухие ингредиенты. При этом водотвердое отношение поддерживали равным 0,35, то есть воды добавили 820,75 г. Время начала схватывания 3 ч 30 мин. Время окончания схватывания 5 ч 30 мин. Данное время схватывания не является наиболее рациональным для качественного тампонирования скважины, так как существует возможность затвердевания раствора при подаче по скважине, но возможно при хорошей организации работ. Прочностные показатели испытывали на образцах с размерами 40×40×150 мм. Прочность при одноосном сжатии образца 21 МПа, прочность при изгибе 2,05 МПа. Прочность достаточно высока. На образце после выдержки 28 дней практически нет усадки, что является приемлемым. Количество добавок для предотвращения усадки тампонажного камня находится в норме, как и в предыдущем примере, поэтому больше добавлять их не имеет смысла. Для ускорения набора прочности нет необходимости добавлять большее количество ускорителей твердения, так как скорость твердения высока. Водоудержание (по кольцу) 97,5%, водопроницаемость 4·10^-5 мкм². Эти показатели являются достаточными, поэтому добавка гидрофобизаторов не нужна. Полученный раствор обладает приемлемой растекаемостью (17 делений), поэтому вводить большее количество пластификаторов нет необходимости.

Пример 5. Приготовили состав при соотношении компонентов:

Компонент	Масса, г	Mac.%
Тампонажный портландцемент	1020,00	42,8
Гипс Г16	58,00	2,4
Глиноземистый цемент ГЦ-40	108,00	4,5
Поташ	14,00	0,6
Микрокремнезем	58,00	2,4
Песок	1020,00	42,8
Walocel MKX 40000 PF01	7,00	0,3
Сульфацелл 25	7,00	0,3
Суперпластификатор С-3	7,00	0,3
ГИФОБ	82,00	3,4
	2381,00	100.0

В воду с добавленным сульфацеллом 25 добавляли при постоянном перемешивании предварительно перемешанные друг с другом остальные сухие ингредиенты. При этом водотвердое отношение поддерживали равным 0,34, то есть воды добавили 809,54 г. Время начала схватывания 2 ч 30 мин. Время окончания схватывания 4 ч 30 мин. Данное время схватывания не является наиболее рациональным для качественного тампонирования скважины, так как существует возможность затвердевания раствора при подаче по скважине. Прочностные показатели испытывали на образцах с размерами 40×40×150 мм. Прочность при одноосном сжатии образца 21 МПа, прочность при изгибе 2,05 МПа. Прочность достаточно высока. На образце после выдержки 28 дней практически нет усадки, что является приемлемым. Количество добавок для предотвращения усадки тампонажного камня находится в норме, как и в предыдущем примере, поэтому больше добавлять их не имеет смысла. Для ускорения набора прочности нет необходимости добавлять большее количество ускорителей твердения, так как скорость твердения высока. Водоудержание (по кольцу) 97,5%, водопроницаемость 4·10^-5 мкм². Эти показатели не изменились по сравнению с предыдущим примером, поэтому большая добавка гидрофобизаторов не нужна. Полученный раствор обладает плохой растекаемостью (15 делений).

Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин используют следующим образом (при креплении определенного интервала скважины). Бурят скважину в газонефтяной пласт до необходимой отметки. Опускают в пробуренную скважину насосно-компрессорную трубу. К нижней части насосно-компрессорной трубы присоединяют трубу заданного диаметра, необходимого для формирования тампонажного камня определенной толщины с заданной прочностью и необходимыми свойствами по водонепроницаемости. Затем проводят тампонирование скважины. Необходимый объем готового раствора (как правило, определяемый по объему заколонного пространства) нагнетают по внутренней части насосно-компрессорной трубы. Затем устанавливают тампонажную пробку для разделения раствора и продавочной жидкости. Продавочной жидкостью перемещают раствор и тампонажную пробку до конца обсадной колонны. Достижение пробки до конца обсадной колонны определяют по увеличению давления на оголовке скважины. После подачи в скважину необходимого количества раствора тампонирование прекращают. Время подачи состава на необходимый интервал тампонирования принимают исходя из времени начала схватывания раствора с учетом времени его продавливания. После выдержки, необходимой для набора прочности тампонажным камнем в течение необходимого времени, зависящего от температуры скважины, от количества цемента и от количества ускорителей схватывания, насосно-компрессорную трубу с закрепленной трубой заданного диаметра на конце вынимают. После этого скважину осваивают известными способами и пускают в эксплуатацию.

Применение данного тампонажного раствора для цементирования газонефтяных скважин обеспечивает следующие преимущества:

- повышение водонепроницаемости тампонажного камня;

- увеличение эффективности крепления газонефтяных скважин.

Claims (1)

1. Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин, содержащий вяжущее - тампонажный портландцемент, ускоритель набора прочности - гипс, упрочняющую добавку - микрокремнезем, регуляторы сроков схватывания, наполнитель - песок, жидкость затворения - воду, отличающийся тем, что он содержит гипс Г16, в качестве регуляторов сроков схватывания - глиноземистый цемент ГЦ-40 и поташ, и дополнительно водоудерживающую добавку - сульфацелл 25, пластификатор суперпластификатор С-3 и пластификатор Walocel MKX 40000 PF01, гидрофобизатор - кремнийорганическое вещество на водной основе ГИФОБ при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

   Тампонажный портландцемент 43,1-43,8 Гипс Г16 2-2,3 Глиноземистый цемент ГЦ-40 4,2-4,5 Поташ 0,4-0,5 Микрокремнезем 2-2,3 Песок 43,1-43,8 Walocel MKX 40000 PF01 0,2-0,3 Сульфацелл 25 0,2-0,3 Суперпластификатор С-3 0,2-0,3 ГИФОБ 3,2-3,4

   при этом водотвердое отношение поддерживают равным 0,35-0,4.