RU2801331C1 - Базовый тампонажный материал для цементирования скважин в интервале продуктивного пласта - Google Patents
Базовый тампонажный материал для цементирования скважин в интервале продуктивного пласта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2801331C1 RU2801331C1 RU2023102070A RU2023102070A RU2801331C1 RU 2801331 C1 RU2801331 C1 RU 2801331C1 RU 2023102070 A RU2023102070 A RU 2023102070A RU 2023102070 A RU2023102070 A RU 2023102070A RU 2801331 C1 RU2801331 C1 RU 2801331C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- additive
- cement
- specified
- defoamer
- water
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области строительства скважин, в основном к цементированию эксплуатационных колонн и хвостовиков в интервале продуктивных горизонтов, расположенных в наклонно-направленной и горизонтальной части ствола. Базовый тампонажный материал для цементирования скважин в интервале продуктивного пласта включает жидкость затворения – воду, и основу, состоящую из тампонажного портландцемента ПТЦ IG-CC-1, понизителя фильтрации, минеральной добавки, пеногасителя и расширяющей добавки, при этом в качестве понизителя фильтрации материал содержит синтетический полимер на основе полиакриламида, в качестве пеногасителя – силиконовую эмульсию на основе модифицированных полидиметилсилоксанов линейной и разветвлѐнной структуры, в качестве расширяющей добавки - продукт на основе оксида кальция с содержанием действующего вещества не менее 95%, в качестве минеральной добавки - микронизированный цемент марки Ультрацемент-5 с содержанием частиц размером до 5 мкм не менее 90%, а также дополнительно содержит газоблокирующую добавку на основе сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, имеющего в качестве защитного коллоида поливиниловый спирт и адгезионную добавку – реагент на основе продуктов полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта – грубодисперсная гомополимерная поливинилацетная дисперсия при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент ПЦТ IG-CC-1 72,2-92,1, понизитель фильтрации 0,55-0,6, пеногаситель 0,2-0,4, минеральная добавка 4,5-11,0, расширяющая добавка 1,75-7,2, газоблокирующая добавка 0,9-1,4, адгезионная добавка 0-7,2, а содержание воды в растворе обеспечивает водоцементное отношение 0,45-0,55. 2 табл.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области строительства скважин, в основном к цементированию эксплуатационных колонн и хвостовиков в интервале продуктивных горизонтов, расположенных в наклонно-направленной и горизонтальной части ствола.
Особенностью цементирования скважин в интервалах продуктивных пластов заключается в том, что к свойствам тампонажного материала предъявляются особые требования. Для исключения нарушений герметичности крепи в результате изменения структуры тампонажного камня и его дальнейшего разрушения, тампонажный материал должен обладать следующими технологическими свойствами: седиментационной устойчивостью, высокими прочностными показателями и прочностью на сцепление (адгезией), низкой фильтрацией, отсутствием водоотделения, минимальной проницаемостью тампонажного камня, расширяющей способностью, коротким временем формирования СНС.
Высокое качество цементирования и разобщения продуктивных и водоносных горизонтов достигается повышением стабильности и седиментационной устойчивости применяемых тампонажных растворов путем ввода добавок понизителей фильтрации для снижения фильтрации и исключения водоотделения. Высокий показатель фильтрации тампонажного раствора приводит к фильтрации жидкости затворения в проницаемые пласты, что негативного влияет на сохранение естественной проницаемости продуктивных горизонтов. В результате потери значительного количества жидкости затворения свойства цементного раствора существенно меняются, схватывание цементного раствора и твердение камня происходит неравномерно, происходит увеличение проницаемости тампонажного камня вдоль направления движения восходящей при седиментации воды. Все эти факторы приводят к образованию микрозазоров на границе контакта цементный камень – стенка скважины, что является причиной низкого качества цементирования и возникновения заколонных циркуляций и т.п.
Другой причиной низкого качества цементирования и образования микрозазоров в цементном кольце является усадка тампонажного камня, возникающая по причине контракции. Для компенсации усадки в цемент добавляют различные минеральные и расширяющие добавки, применение которых, позволит сделать цементный камень безусадочным или расширяющимся в зависимости от свойств и концентрации добавок. Основной целью расширяющих добавок в тампонажных составах является компенсация усадки, создание напряженного контакта на границах цементного кольца с обсадной колонной и горной породой.
Еще одной причиной образования заколонных перетоков, межколонных давлений и как следствие низкого качества цементирования является миграция газа через тампонажный материал. С целью исключения миграции газа через тампонажный материал, необходимо снизить его проницаемость при критическом состоянии - переходе от жидкого состояния к твердому. Одним из способов предупреждения миграции газа является перекрытие пор или снижение проницаемости тампонажного камня за счет уменьшения свободного порового пространства для этого в цементные растворы вводятся добавки газоблокаторы на основе водных дисперсий твердых полимерных частиц латексов, включающих ПАВ и защитные коллоиды.
Известен тампонажный раствор для крепления нефтяных и газовых скважин (Патент РФ №2319722), содержащий в мас.%: портландцемент ПТЦ- IG-CC-1 100; понизитель фильтрации 0,4-0,8; упрочняющую и адгезионную добавку - Конкрепол – 0,6-1,0; расширяющая добавка ДР-100 - 5-10; воду 42-50.
Недостатком указанного известного тампонажного раствора является наличие водоотделения, что косвенно свидетельствует о седиментационной неустойчивости тампонажного раствора, в результате чего при отделении части воды из цементного раствора резко меняются условия формирования цементного камня, а вместе с тем и физико-механические свойства самого камня, происходит увеличение проницаемости цементного камня вдоль направления движения восходящей при седиментации жидкости затворения, а в дальнейшем приводит к нарушению сплошности тампонажного камня в затрубном пространстве и заколонной циркуляции. При снижении показателя водоотделения до нуля у известного тампонажного раствора происходит снижение растекаемости (увеличение реологических характеристик), что ведет к повышению гидравлических сопротивлений при транспортировке тампонажного раствора в заколонное пространство. Также недостатком данного материала является незначительное расширение тампонажного раствора и камня, низкая прочность контакта тампонажного камня с металлом обсадных труб и горными породами, что также может привести к заколонной циркуляции.
Известен расширяющийся тампонажный материал, содержащий портландцемент, гипс, добавку - гидрокарбоалюмосиликатный материал, пластификатор С-3 и понизитель водоотдачи, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 86-95, гипс 2-7, гидрокарбоалюминатный материал 2-7, пластификатор С-3 0,1-0,2, понизитель водоотдачи 0,2-0,4 (Патент РФ № 2301823).
Недостатком этого известного материала является то, что он содержит в своем составе гипс, который в процессе длительной эксплуатации скважин подвержен растворению в водной среде, что впоследствии может привести к нарушению герметичности цементного кольца.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является расширяющийся тампонажный материал, состоящий из жидкости затворения - воды, и основы из портландцемента, понизителя показателя фильтрации - гидрооксиэтилцеллюлозы, пластификатора поликарбоксилата, пеногасителя, расширяющей добавки, ускорителя времени загустевания и сроков схватывания - хлорида кальция. Причем основа дополнительно содержит алюмосиликатную пуццолановую добавку Метакаолин, а в качестве расширяющей добавки - продукт совместного помола отхода - доменного шлака и негашеной извести «ДРС-НУ» среднего химического состава, мас.%: CaO+MgO - 72-93; SiO2 - 7-23; Аl2О3 - 0-4; Fе2O3 - 0-2,5; прочие примеси - 0-4,5; в качестве пеногасителя основа содержит полигликоль ПЛАСТЭК ПГ-07, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 91,8-94,2; гидрооксиэтилцеллюлоза 0,15-0,3; указанный пластификатор 0,2-0,3; указанная расширяющая добавка 3,0-5,0; пеногаситель 0,01-0,03; метакаолин 0,5-2,0; хлорид кальция 0,5-2,5, а содержание воды в растворе обеспечивает водосмесевое соотношение с основой 0,48-0,64. (Патент РФ №2452758)
Недостатком указанного известного тампонажного материала является высокий показатель фильтрации за счет применения понизителей фильтрации на основе гидрооксиэтилцеллюлозы, данный параметр измерялся при P=0,7 МПа в соответствии с РД 39-00147001-767-2000, при измерении в соответствии с международным стандартом ISO 10426 при P=6,9 МПа показатель фильтрации будет значительно (кратно) выше.
Высокий показатель фильтрации известного тампонажного раствора приводит к потери значительного количества жидкости затворения за счет чего свойства цементного раствора существенно меняются, схватывание цементного раствора и твердение камня происходит неравномерно, что является причиной низкого качества цементирования.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик тампонажного материала за счет повышения адгезионных, прочностных показателей и расширяющейся способности материала, отсутствия водоотделения, короткого времени формирования статического напряжения сдвига (от 100 до 500 lb/100ft2), а также улучшении показателей водо- и газоблокирующих свойств тампонажного материала и сформированного тампонажного камня.
Указанный технический результат достигается предлагаемым базовым тампонажным материалом для цементирования скважин в интервале продуктивного пласта, включающим жидкость затворения – воду, и основу, состоящую из тампонажного портландцемента ПТЦ IG-CC-1, понизителя фильтрации, минеральной добавки, пеногасителя и расширяющей добавки, при этом новым является то, что в качестве понизителя фильтрации материал содержит синтетический полимер на основе полиакриламида, в качестве пеногасителя – силиконовую эмульсию на основе модифицированных полидиметилсилоксанов линейной и разветвлѐнной структуры, в качестве расширяющей добавки - продукт на основе оксида кальция с содержанием действующего вещества не менее 95%, в качестве минеральной добавки - микронизированный цемент марки Ультрацемент-5 с содержанием частиц размером до 5 мкм не менее 90%, а также дополнительно содержит газоблокирующую добавку на основе сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, имеющего в качестве защитного коллоида поливиниловый спирт и адгезионную добавку – реагент на основе продуктов полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта – грубодисперсная гомополимерная поливинилацетная дисперсия при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
указанный портландцемент ПЦТ IG-CC-1 72,2-92,1
указанный понизитель фильтрации 0,55-0,6
указанный пеногаситель 0,2-0,4
указанная минеральная добавка 4,5-11,0
указанная расширяющая добавка 1,75-7,2
указанная газоблокирующая добавка 0,9-1,4
указанная адгезионная добавка 0-7,2,
а содержание воды в материале обеспечивает водоцементное отношение 0,45-0,55.
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет определенного подбора компонентов (качественного и количественного) в заявляемом тампонажном материале, то есть этот результат носит синергетический характер.
В качестве основы для получения предлагаемого тампонажного материала используется цемент марки ПЦТ IG-CC-1. Преимущества использования этого типа цемента: хорошая совместимость с различными добавками; высокие прочностные свойства; низкая проницаемость тампонажного камня; сульфатостойкость.
Введение в тампонажный материал предлагаемых минеральных, расширяющих, газоблокирующих добавок и понизителей фильтрации в совокупности с другими компонентами позволит при заявляемом их количественном соотношении за счет изменения структуры тампонажного камня: снизить фильтрацию тампонажного материала; исключить водоотделение; исключить усадку; повысить седиментационную устойчивость; улучшить реологические свойства, улучшить адгезию и прочностные характеристики; снизить проницаемость; сократить опасный период времени возникновения прорыва пластовых флюидов.
Использование в предлагаемом материале расширяющей добавки на основе оксида кальция с содержанием действующего вещества не менее 95%, получаемого методом обжига известняка при температурах 1200-1450°С, позволяет исключить усадку при твердении, создает оптимальное давление расширения тампонажного материала и обеспечивает надежный контакт тампонажного камня с обсадной колонной и горной породой.
Применение в качестве понизителя фильтрации в предлагаемом тампонажном материале синтетического полимера на основе полиакриламида позволяет получить низкую фильтрацию и исключить седиментационные процессы, что обеспечивает нулевое водоотделение полученных тампонажных материалов.
Газоблокирующая добавка на основе сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, имеющего в качестве защитного коллоида поливиниловый спирт, увеличивает в предлагаемом тампонажном материале вязкость жидкости затворения, улучшает прочность при растяжении и изгибе, уменьшает усадочную деформацию, улучшает водоудерживающую способность, предупреждает заколонные циркуляции и нефтегазопроявления.
Применение предлагаемых понизителя фильтрации и газоблокирующей добавки в совокупности, видимо за счет синергетического эффекта, позволяет сократить опасный периода времени возникновения прорыва пластовых флюидов (время формирования СНС от 100 до 500 lb/100ft2).
Введение в предлагаемый тампонажный материал минеральной добавки, представляющую собой микронизированный цемент марки "Ультрацемент-5"позволяет модифицировать структуру цементного камня, снизить его проницаемость, повысить его прочность и долговечность.
Введение в предлагаемый тампонажный материал в качестве пеногасителя силиконовой эмульсии на основе модифицированных полидиметилсилоксанов линейной и разветленной структуры способствует снижению вовлечения воздуха на стадии перемешивания цементного раствора. Вовлечение воздуха является недопустимым, так как приводит к снижению плотности и ухудшению свойств тампонажного раствора и цементного камня.
В случае наличия в интервале продуктивного пласта сплошного контакта цементного камня с колонной и породой менее 80 %, в предлагаемый тампонажный материал вводится адгезионная добавка в виде продукта полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта – грубодисперсная гомополимерная поливинилацетная дисперсия, позволяющая улучшать прочность при растяжении и изгибе, увеличивать адгезию и когезию, а также повышать стойкость к растрескиванию.
Для получения заявляемого тампонажного состава в лабораторных условиях были использованы следующие вещества.
| № | Наименование реагента | ГОСТ, ОСТ, МРТУ, ТУ, МУ и т.д. на изготовление |
| 1. | тампонажный портландцемент марки ПЦТ IG-СС-1 | ГОСТ 1581-19 |
| 2. | понизитель фильтрации -синтетический полимер на основе полиакриламида | |
| - Floss-600 | ТУ 2458-139-68836796-2015 | |
| - ЦЕЛСТРАКТ | ТУ 2231-008-38892610-2012 | |
| 3. | минеральная добавка - Микронизированный цемент марки "Ультрацемент-5" | ТУ 5739-019-56864391-2010 |
| 4. | Пеногаситель - силиконовая эмульсия на основе модифицированных полидиметилсилоксанов линейной и разветленной структуры - ТЕСИЛ 210-П - ПЕНСТОП |
ТУ 2229-007-98942484-2009 ТУ 2637-027-38892610-2012 |
| 5. | расширяющая добавка - продукт на основе оксида кальция с содержанием действующего вещества не менее 95% - ИНЭКСП |
ТУ 2123-063-38892610-2014 |
| 6. | газоблокирующая добавка на основе сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, имеющего в качестве защитного коллоида поливиниловый спирт - PFG |
ТУ 2458-048-38892610-2014 |
| 7. | адгезионная добавка - реагент на основе продуктов полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта – грубодисперсная гомополимерная поливинилацетная дисперсия марки Д50Н |
ГОСТ 18992-80 |
| 8. | вода техническая |
Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается следующим примером.
Пример. Для приготовления предлагаемого тампонажного материала в лабораторных условиях брали 1250,0 г тампонажного портландцемента ПЦТ I-G-CC-1, добавляли понизитель фильтрации - синтетический полимер на основе полиакриламида Floss-600 в количестве 10,4 г, минеральную добавку - микронизированный цемент марки "Ультрацемент-5"- 190,3 г, пеногаситель - силиконовую эмульсию на основе модифицированных полидиметилсилоксанов линейной и разветленной структуры ТЕСИЛ 210-П - 7,0 г, газоблокирующую добавку на основе сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, имеющего в качестве защитного коллоида поливиниловый спирт - PFG - 24,2 г, адгезионную добавку - реагент на основе продуктов полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта – грубодисперсную гомополимерную поливинилацетную дисперсию марки Д50Н – 124,6 г, расширяющую добавку - продукт на основе оксида кальция с содержанием действующего вещества не менее 95% ИНЭКСП – 124,6 г. Полученный базовый тампонажный материал тщательно перемешивали. В качестве жидкости затворения брали техническую воду до водоцементного отношения с цементом (В/Ц) 0,55 - 687,5 мл.
В результате получали предлагаемый тампонажный материал со следующим соотношением компонентов, мас. %: портландцемент ПЦТ IG-CC-1 – 72,2 понизитель фильтрации – 0,6, пеногаситель - 0,4, минеральная добавка -11,0, расширяющая добавка – 7,2, газоблокирующая добавка -1,4, адгезионная добавка – 7,2, вода до водоцементного отношения -0,55.
Тампонажные материалы с другим содержанием компонентов готовили аналогичным образом.
В лабораторных условиях были исследованы следующие свойства заявляемого тампонажного материала:
- плотность;
- растекаемость;
- фильтрация;
- водоотделение;
- сроки загустевания тампонажного состава;
а также исследовали следующие свойства тампонажного камня, полученного из указанного состава:
- предел прочности при изгибе;
- предел прочности при сжатии;
- усилие выталкивания образца (адгезия);
- линейное расширение образца;
- статическое напряжение сдвига ультразвуковым методом.
- проницаемость образца.
Для определения параметров тампонажного материала в лабораторных условиях было использовано следующее оборудование.
| № п/п | Наименование | Назначение |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | Форма-конус для определения растекаемости по ГОСТ 26798.1-96, АзНИИ, модель КР-1 |
Определение растекаемости |
| 2 | Односкоростная мешалка, модель 20, OFITE, США | Смешение компонентов тампонажного раствора |
| 3 | Герметизированный консистометр, модель 7322, Chandler Engineering Company, США | Определение времени загустевания |
| 4 | Вискозиметр ротационный, модель 3500, Chandler, США | Определение реологических свойств и статического напряжения сдвига |
| 5 | Мультитестер, Т 052/Е, Tecnotest, Италия | Определение прочности при изгибе |
| 6 | Ручной гидравлический пресс 3851, модель С, CARVER, США | Определение прочности при сжатии |
| 7 | Ультразвуковой анализатор цемента, модель 4265, Chandler Engineering Company, США | Определение прочности при сжатии неразрушающим методом и сроков схватывания |
| 8 | Анализатор статического напряжения Сдвига модель 5265, Chandler Engineering Company, США | Определение времени формирования статического напряжения сдвига |
| 9 | Динамический фильтр-пресс, модель 7120, Chandler Engineering Company, США | Определение фильтрационных потерь в статических скважинных условиях |
| 10 | Пермеаметр, модель 90, OFITE, США | Определение проницаемости цементного камня |
| 11 | Ручной гидравлический пресс 3851, модель С, CARVER, США | Определение адгезии |
| 12 | Форма кольцевая по ГОСТ 34532, Микрометр по ГОСТ 6507 |
Линейное расширение |
Данные об исследованных тампонажных составах приведены в таблице 1; данные о свойствах - в таблице 2.
Использование в качестве понизителя фильтрации материала содержащего синтетический полимер на основе полиакриламида в количестве ниже заявляемого предела не позволяет достичь требуемого показателя фильтрации, а превышение заявленных пределов приводит к увеличению реологических характеристик.
Введение в тампонажный материал пеногасителя – силиконовую эмульсию на основе модифицированных полидиметилсилоксанов линейной и разветленной структуры выше заявленных пределов не оказывает существенного влияния на свойства и является неэффективным, ниже заявленных пределов не позволяет достичь необходимого эффекта по своему основному назначению - снижение воздухововлечения в тампонажный раствор.
В случае использования расширяющей добавки на основе оксида кальция выше заявленного предела приводит к снижению прочностных характеристик сформированного тампонажного камня, ниже заявленных пределов - не позволяет достичь необходимых показазтелей расширения.
Содержание в предлагаемом тампонажном материале минеральной добавки с размером частиц крупнее 5 мкм и в количестве, отличном от предлагаемого, при увеличении количества добавки приводит к повышению реологических параметров – пластической вязкости и динамического напряжения сдвига, при снижении - не достигаются оптимальные показатели технологических свойств тампонажного камня прочности, проницаемости и т.д.
Включение в тампонажный материал газоблокирующей добавки на основе сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, имеющего в качестве защитного коллоида поливиниловый спирт, выше предлагаемого количества приводит к снижению значения плотности цементного раствора и прочности цементного камня, а также повышения реологических характеристик, ниже - не позволяет достичь необходимых газоблокирующих свойств.
Введение в тампонажный материал адгезионной добавки - продукта полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта – грубодисперсной гомополимерной поливинилацетной дисперсии выше заявленных пределов приводит к увеличению реологических характеристик тампонажного раствора.
Данные, приведенные в таблице 2 подтверждают, что заявляемый тампонажный материал отвечает поставленной технической задаче, а именно:
Низкая фильтрация и нулевое водоотделенеие позволит сохранить свойства тампонажного материала, которые существенно меняются по причине потери значительного количества жидкости затворения, схватывание тампонажного материала и твердение камня происходит неравномерно, происходит увеличение проницаемости тампонажного камня вдоль направления движения восходящей при седиментации воды. Проницаемость образцов из тампонажного камня вдоль направления фильтрации жидкой фазы на 20-40 % выше, чем в радиальном направлении. Благодаря низкой фильтрации тампонажного материала сохраняются коллекторские свойства продуктивных пластов от негативного воздействия фильтрата цементного раствора.
Седиментационная устойчивость тампонажного материала (водоотделение 0%) снижает риск образования микрозазоров в цементном кольце, а следовательно и вероятность возможных перетоков по цементному кольцу.
Расширяющая способность тампонажного материала (0,5-1,5%) и высокая адгезия тампонажного камня (3,5-6,5 МПа) в совокупности исключают усадку и создают напряженный контакт на границе цементного кольца с обсадной колонной и горной породой, тем самым обеспечивает высокую изоляцию затрубного пространства и снижает вероятность нарушения герметичности крепи.
Низкая проницаемость тампонажного материала и короткий «переходный период» (менее 45 минут по API 65 Isolating Potential Flow Zones DuringWell Construction) минимизирует вероятность миграции газа через тампонажный материал и соответственно образование заколонных перетоков, межколонных давлений и т.п.
Предлагаемый тампонажный материал имеет следующие преимущества перед известными:
-низкий показатель фильтрации (менее 50 мл) при испытании в соответствии с международным стандартом ISO 10426 при P=6,9 МПа за 30 мин;
-короткий «переходный период» (период формирования СНС от 100 до 500, lb/100ft2 менее 45 мин).
Отличительной особенностью тампонажного материала является то, что в качестве адгезионной добавки содержится продукт полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта – грубодисперсная гомополимерная поливинилацетная дисперсия, реагент тем самым обеспечивает необходимые физико-химические свойства цемента и определяет химическое сродство в процессе взаимодействия цемента с породой и металлом обсадных труб, что позволяет обеспечить высокие показатели адгезии.
Благодаря вышеуказанным свойствам, при использовании предлагаемого тампонажного материала в промысловых условиях при креплении эксплуатационных колонн и хвостовиков в интервале продуктивного пласта тампонажный материал обеспечит:
-высокие изоляционные характеристики тампонажного камня позволят получить герметичную крепь эксплуатационных колонн и хвостовиков за счет: необходимого расширения, высоких адгезионных и прочностных показателей, что обеспечат сплошной контакт с колонной и породой.
-сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта от воздействия фильтрата;
-сохранение свойства цементного раствора-камня за счет низкой фильтрации и нулевого водоотделения;
-плотный контакт тампонажного камня с вмещающими поверхностями снижает вероятность заколонных циркуляций по контактной зоне поверхности цементного кольца с породой и колонной.
-низкая проницаемость и короткий «переходный период» снизит вероятность прорыва пластовых флюидов через тампонажный материал.
Применение предлагаемого тампонажного материала позволит повысить качество цементирования эксплуатационных колонн / хвостовиков в интервале продуктивных пластов за счет отсутствия усадки, высокой адгезии, низкой проницаемости тампонажного камня и короткого «переходного периода» (период формирования СНС от 100 фунтов/100 футов² до 500 фунтов/100 футов²).
В интервале продуктивного пласта применение предлагаемого тампонажного материала предохранит продуктивный пласт от воздействия на него фильтрата цементного раствора. Отсутствие водоотделения позволит исключить формирование флюидопроводящего канала между стенкой скважины и породой в период формирования тампонажного камня. Высокие прочностные и адгезионные характеристики создадут плотный контакт с колонной и породой, расширение тампонажного камня при твердении исключит усадку и создаст напряженный контакт на границе колонна-цемент-порода, тем самым снизится до минимума вероятность образования заколонных циркуляций, минимальная проницаемость и кроткое время формирования статического напряжения сдвига (СНС) предупредит миграцию газа через тампонажный материал за счет уменьшения свободного порового пространства и сокращения опасного периода времени возникновения прорыва пластовых флюидов.
Совокупность свойств, придаваемых заявляемому тампонажному материалу, позволит обеспечить качественное и эффективное цементирование скважин.
| Таблица 1 | |||||||
| № п/п | Компоненты тампонажного материала, мас.% | ||||||
| Цемент | Расширяющая добавка |
Минеральная добавка | Понизитель фильтрации | Газоблокирующая добавка |
Пеногаситель | Адгезионная добавка | |
| Предлагаемый тампонажный материал | |||||||
| 1 | 72,2 | 7,2 | 11 | 0,6 | 1,4 | 0,4 | 7,2 |
| 2 | 78,0 | 5,5 | 9 | 0,6 | 1,2 | 0,2 | 5,5 |
| 3 | 80,2 | 5,5 | 7 | 0,6 | 1 | 0,2 | 5,5 |
| 4 | 82,2 | 4,1 | 8 | 0,55 | 0,9 | 0,2 | 4,05 |
| 5 | 87,4 | 3 | 6 | 0,55 | 0,9 | 0,2 | 1,95 |
| 6 | 92,1 | 1,75 | 4,5 | 0,55 | 0,9 | 0,2 | 0 |
| Прототип | |||||||
| № п/п | Цемент | Расширяющая добавка | Понизитель фильтрации | Метакоалин | Пластификатор | Пеногаситель | Хлорид кальция |
| 7 | 91,3-98,3 | 3-5 | 0,15-0,3 | 0,5-2,5 | 0,2-0,3 | 0,01-0,03 | 0,5-2,5 |
| Примечание: 1) В качестве пеногасителя использовали: в опытах 1,2,3 - ПЕНСТОП; в опытах 4,5,6 - ТЕСИЛ 210-П;. 2) В качестве понизителя фильтрации: в опытах 1,2,3 - ЦЕЛСТРАКТ; в опытах 4,5,6 – Floss-600. 3) Водоцементное соотношение составляет для опытов: 1- 0,55, 2- 0,54, 3- 0,53, 4- 0,45, 5- 0,52, 6- 0,50. |
|||||||
Данные о свойствах предлагаемого и известного тампонажных материалов и тампонажного камня.
| Таблица 2 | ||||||||||||||||
| Свойства тампонажного материала | Свойства тампонажного камня | |||||||||||||||
| Номер из опыта | Плотность, г/см3 | Растекаемость, мм | Фильтратоотдача за 30 мин при P=6,9 МПа | Фильтратоотдача за 30 мин при P=0,7 МПа | Водоотделение, мл | Период формирования СНС от 100 до 500, lb/100ft2 | Линейное расширение,% | Предел прочности при изгибе, МПа ч/з 24 ч |
Предел прочности при сжатии, МПа ч/з 24 ч |
Усилие выталкивания образцов, МПа ч/з 24 ч |
||||||
| 1 | 1,92 | 230 | 38 | 7 | 0 | 20 | 1,5 | 5,1 | 21,5 | 5,7 | ||||||
| 2 | 1,92 | 240 | 42 | 9 | 0 | 30 | 1,3 | 4,6 | 19,1 | 4,1 | ||||||
| 3 | 1,92 | 245 | 40 | 9 | 0 | 30 | 1,2 | 4,1 | 18,0 | 4,0 | ||||||
| 4 | 1,90 | 235 | 36 | 5 | 0 | 25 | 1,0 | 4,0 | 17,2 | 6,4 | ||||||
| 5 | 1,89 | 228 | 39 | 8 | 0 | 35 | 0,9 | 3,4 | 15,9 | 3,6 | ||||||
| 6 | 1,90 | 232 | 36 | 5 | 0 | 35 | 0,6 | 3,2 | 15,0 | 3,0 | ||||||
| Для прототипа | ||||||||||||||||
| Свойства тампонажного материала | Свойства тампонажного камня | |||||||||||||||
| Номер из опыта | Плотность,г/см3 | Растекаемость,мм | Фильтратоотдача за 30 мин при P=0,7 МПа | Водоотделение,мл | Линейное расширение,% | Предел прочности при изгибе, МПа | Усилие выталкивания образцов,МПа | |||||||||
| 7 | 1,7-1,85 | 245-255 | 10-35 | 0 | 0,2-1,5 | 4,32-6,71 | 1,8-6,3 | |||||||||
Claims (3)
- Базовый тампонажный материал для цементирования скважин в интервале продуктивного пласта, включающий жидкость затворения – воду, и основу, состоящую из тампонажного портландцемента ПТЦ IG-CC-1, понизителя фильтрации, минеральной добавки, пеногасителя и расширяющей добавки, отличающийся тем, что в качестве понизителя фильтрации материал содержит синтетический полимер на основе полиакриламида, в качестве пеногасителя – силиконовую эмульсию на основе модифицированных полидиметилсилоксанов линейной и разветвлѐнной структуры, в качестве расширяющей добавки - продукт на основе оксида кальция с содержанием действующего вещества не менее 95%, в качестве минеральной добавки - микронизированный цемент марки Ультрацемент-5 с содержанием частиц размером до 5 мкм не менее 90%, а также дополнительно содержит газоблокирующую добавку на основе сополимера винилацетата и винилового эфира версатиковой кислоты, имеющего в качестве защитного коллоида поливиниловый спирт и адгезионную добавку – реагент на основе продуктов полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта – грубодисперсная гомополимерная поливинилацетная дисперсия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
указанный портландцемент ПЦТ IG-CC-1 72,2-92,1 указанный понизитель фильтрации 0,55-0,6 указанный пеногаситель 0,2-0,4 указанная минеральная добавка 4,5-11,0 указанная расширяющая добавка 1,75-7,2 указанная газоблокирующая добавка 0,9-1,4 указанная адгезионная добавка 0-7,2, - а содержание воды в материале обеспечивает водоцементное отношение 0,45-0,55.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2801331C1 true RU2801331C1 (ru) | 2023-08-07 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118222258A (zh) * | 2024-05-27 | 2024-06-21 | 新疆中海科技有限公司 | 一种油井用封堵剂及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2306327C1 (ru) * | 2006-05-22 | 2007-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин |
| RU2319722C1 (ru) * | 2006-06-22 | 2008-03-20 | Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания" (ОАО "РИТЭК") | Полимерцементный тампонажный раствор |
| RU2452758C1 (ru) * | 2010-12-06 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
| RU2508307C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2306327C1 (ru) * | 2006-05-22 | 2007-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин |
| RU2319722C1 (ru) * | 2006-06-22 | 2008-03-20 | Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания" (ОАО "РИТЭК") | Полимерцементный тампонажный раствор |
| RU2452758C1 (ru) * | 2010-12-06 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
| RU2508307C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЧЕРНЫШОВ С.М., Повышение эффективности заканчивания скважин с учетом геомеханики и гидродинамики продуктивного пласта, Диссертация на соискание ученой степени ДТН, Пермь, 2021, с.56-82. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118222258A (zh) * | 2024-05-27 | 2024-06-21 | 新疆中海科技有限公司 | 一种油井用封堵剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6235809B1 (en) | Multi-functional additive for use in well cementing | |
| EP0659702B1 (en) | Method of cementing a subterranean zone | |
| US4235291A (en) | Treating wells to mitigate flow-after-cementing | |
| US5340860A (en) | Low fluid loss cement compositions, fluid loss reducing additives and methods | |
| US6666268B2 (en) | Methods and oil-based settable drilling fluid compositions for drilling and cementing wells | |
| US6562122B2 (en) | Lightweight well cement compositions and methods | |
| US5921319A (en) | Methods of terminating water flow in a subterranean formation | |
| WO2006100506A2 (en) | Methods of cementing using cement compositions comprising basalt fibers | |
| EP1394353A2 (en) | Controlling gas migration during well cementing | |
| CN109868125A (zh) | 一种深钻井用高承压强度堵漏剂及其制备方法 | |
| US7357834B2 (en) | Cement composition for use with a formate-based drilling fluid comprising an alkaline buffering agent | |
| RU2452758C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами | |
| US4120360A (en) | Treating wells to mitigate flow-after-cementing | |
| RU2801331C1 (ru) | Базовый тампонажный материал для цементирования скважин в интервале продуктивного пласта | |
| RU2743555C1 (ru) | Тампонажный раствор для блокирующего флюиды цементного камня (два варианта) и полимерный модификатор для жидкости затворения тампонажного раствора (три варианта) | |
| RU2535766C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор для ограничения водопритока | |
| RU2663236C1 (ru) | Магнезиальный тампонажный материал | |
| RU2825932C1 (ru) | Тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами | |
| RU2826401C1 (ru) | Сшивающийся тампонажный материал для изоляции интервалов высокоинтенсивных поглощений | |
| EP1483220B1 (en) | Lightweight well cement compositions and methods | |
| CN116496030B (zh) | 适用大斜度段和水平段打水泥塞的水泥浆体系及制备方法 | |
| CN116262656B (zh) | 一种固井用低密度水泥浆及其制备方法 | |
| RU2763195C1 (ru) | Основа утяжеленного термостойкого тампонажного раствора | |
| Khazaei et al. | A new combination of ether and ester as FLC with a liquid dispersant for decreasing the transition time and optimization of fluid loss and rheological properties of fresh cement slurry | |
| EP0212686A1 (en) | New cement slurries, unaffected by salts of magnesium, for cementing wells traversing salt formations, and related cementing processes |