Технологические решения для скважин с АНПД и АВПД
1. Цемент повышенной дисперсности
Процессы гидратации цементных зерен и структурообразования цементов повышенной дисперсности протекают в 2-3 раза быстрее по сравнению со стандартным портландцементом.
Увеличение степени дисперсности цементного клинкера повышает прочность (при изгибе - до 40%, при сжатии - до 250%) и снижает пористость и проницаемость цементного камня.
На основе микроцемента дисперсностью 650 м2/кг при значениях В/Ц=0,6-0,9 возможно создание тампонажных композиций, образующих цементный камень с высокой прочностью и пониженной проницаемостью.
Полученный цементный камень обладает высокой прочностью, адгезией и короткими сроками схватывания.
Введение в состав раствора алюмосиликатных микросфер (АСПМ) в количестве до 30%, при значениях водоцементного отношения (В/Ц) в интервалах 0,6-Ю,8, обеспечивает получение тампонажных композиций плотностью до 1300 кг/мЗ.
Качественное крепление обсадных колонн в условиях аномально низких пластовых давлений с предотвращением загрязнения продуктивного пласта твердой фазой и фильтратом цементного раствора достигается применением разработанных облегченных тампонажных систем, закачиваемых в скважину методами ступенчатого и обратного цементирования.
Создание облегченных тампонажных составов с заданными параметрами должно производиться в строго регламентироанной последовательности введения компонентов: «цементный порошок + АСПМ + вода+ стабилизатор».
2. Порошкообразные эрозионные буферные и расширяющиеся тампонажные смеси
Установлено, что введение в компонентные составы порошкообразных эрозионных буферных и расширяющихся тампонажных смесей порошкообразного воздухововлекающего компонента приводит к получению, аэрированных эрозионных буферных и расширяющихся тампонажных растворов, обладающих упругостью, высокой седиментационной устойчивостью, удерживающей и выносной способностью, регулируемой в широком диапазоне плотностью, за счет изменения интенсивности и продолжительности гидродинамической активации (перемешивания), высоким кольматирующим эффектом и совместимостью между собой.
Установлено, что аморфные гидрогели металлов, корректирующих добавок и гелевидные соли кремниевой кислоты, химически взаимодействуя между собой и вступая во взаимодействие с продуктами гидратации бездобавочного тампонажного портландцемента, а прежде всего с Са(ОН)г, образуют те же новообразования, что и при гидратации бездобавочноготампонажного портландцемента, но процесс возникновения этих новообразований протекает весьма активно и завершается за несколько часов, а большой объем возникших новообразований приводит к понижению водоотделения, суммарной пористости и повышению коррозионной устойчивости тампонажного камня.
2. Патентообладатель(и): Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов
ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН
Сущность изобретения: тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин содержит, мас.%: тампонажный цемент 15,8 - 27,5, хлорид натрия 3,8 - 6,1, золу - унос с содержанием CaO + MgO от 6,66 до 9,60% 13,2 - 19,3, цементную пыль с электрофильтров из отходящих газов вращающихся печей цементных заводов 13,2 - 19,3 и воду - остальное. Тампонажный цемент, золу - унос и цементную пыль смешивают. Полученную смесь затворяют на водном растворе хлорида натрия. 1 табл.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к тампонажным растворам для цементирования нефтяных и газовых скважин с аномально низким пластовым давлением (АНПД), продукция которых содержит агрессивные компоненты (сероводород, углекислоту), в условиях умеренных температур.
Цель изобретения - повышение качества крепления скважин путем улучшения физико-механических свойств тампонажного раствора и формируемого камня за счет повышения его прочности и коррозионной стойкости.
Для достижения указанной цели тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин в условиях АНПД и кислых агрессивных сред, содержащий тампонажный цемент, цементную пыль и воду, дополнительно содержит золу-унос с содержанием CaO + MgO от 6,66 до 9,60% и хлорид натрия, а цементную пыль с электрофильтров из отходящих газов вращающихся печей цементных заводов, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Тампонажный цемент 15,8 - 27,5 Хлорид натрия 3,8 - 6,1
Зола-унос с содержанием CaO + MgO от 6,66 до 9,60% 13,2 - 19,3
Цементная пыль сэлектрофильтров изотходящих газоввращающихся печей цементных заводов 13,2 - 19,3 Вода Остальное
Тампонажный раствор готовят следующим образом.
Тампонажный цемент, золу-унос и цементную пыль смешивают. Затем приготовленную смесь затворяют на водном растворе хлорида натрия. В качестве компонентов тампонажного раствора были использованы:
- тампонажный цемент ПЦТ Д20-100 Новотроицкого цементного завода;
- цементная пыль, например пыль с электрофильтров из отходящих газов вращающихся печей цементных заводов по ТУ 21-26-24-91;
- зола-унос, например Новотроицкой ТЭЦ, имеющая следующие физико-химические свойства;
химический состав, %: SiO 40,60 - 43,14 Fe2O3 3,83 - 4,63 MnO 0,05 - 0,32 Na2O 0,25 - 0,77 TiO2 0,80 - 0,84 Al2O3 17,70 - 18,91 MgO 2,66 - 4,60 CaO 4,00 - 5,00 K2O 0,1 - 1,20 P2O5 0,09 - 0,10 п.п.п. 19,0 - 20,0 средняя плотность 2,01 - 2,06 г/см3 удельная поверхность 3500 - 3800 см2/г остаток на сите N 008 - 15%.
Согласно ГОСТ 25818-85 зола соответствует II виду (возможно использование золы-уноса других ТЭЦ, имеющей аналогичные физико-химические свойства).
Хлорид натрия по ГОСТ 13830-84.
Основные технологические параметры (плотность, растекаемость и сроки схватывания) определяли по ГОСТ 26798.1-85. Пределы прочности цементного камня определяли по ГОСТ 26798.2-85.
Таким образом, тампонажный раствор имеет технологически необходимые параметры и при твердении в условиях умеренных температур формирует камень повышенной прочности и коррозионной стойкости.
Тампонажный раствор может быть использован для цементирования нефтяных и газовых скважин в условиях АНПД и умеренных температур при наличии в пластовых флюидах агрессивных компонентов (сероводорода и углекислоты) и рекомендован для всех месторождений страны с аналогичными горно-геологическими условиями.
3. Патент Тюменского индустриального университета
Тампонажный раствор для цементирования 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.
Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании обсадных колонн глубоких нефтяных и газовых скважин 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. %:
|
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».
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.
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.
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.
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. %:
5. . Патент ООО «ТюменНИИгипрогаз»
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.
Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, а именно к утяжеленным тампонажным растворам для цементирования в условиях аномально высоких пластовых давлений и температур.
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".
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.
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.
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 - 0,15
Вода – Остальное
Список литературы:
1. ГОСТ 1581. Портландцементы тампонажные. Технические условия. — Введ. 1998-09-01.— М.: Изд-во стандартов, 1998.— 12 с.
2. Ахмадеев Р.Г, Химия промывочных и тампонажных жидкостей: Учебник для вузов/Р.Г.Ахмадеев, В.С.Данюшевский – М. – Недра,1981. – 152 с.
3. Булатов А.И, Буровые, промывочные и тампонажные растворы: Учеб. Пособие для вузов/А.И.Булатов, П.П.Макаренко, Ю.М.Проселков – М. – Недра,1999. – 424 с.
4. Булатов А.И, Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин/А.И. Булатов и др. – 2-е изд. перераб. и доп. – М. – Недра, 1981 – 240 с.
5. Булатов А.И, Тампонажные материалы: Учеб. Пособие для вузов/А.И.Булатов, В.С.Данюшевский – М. – Недра,1987. – 280 с.
6. Дихтярь Т.Д. Промывочные жидкости и тампонажные смеси/Т.Д.Дихтярь. - М.-Недра, 1987 - 119 с.
7. Каримов Н.Х. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями, 1977
8. Долгих Л.Н. Крепление, испытание и освоение нефтегазовых скважин: учебное пособие/Л.Н.Долгих – Пермь. – Перм.гос.тех.университет ,2007. – 189 с.
9. Логвиненко С.В. Цементирование нефтяных и газовых скважин: учебник для рабочих на производстве/С.В.Логвиненко – 2-е изд. перераб. и доп. – М. – Недра, 1986. – 280 с.
10. Рязанов Я.А, Энциклопедия по буровым растворам/ Я.А.Рязанов – Оренбург – Летопись, 2005. – 664 с.
11. Шарафутдинов З.З. Буровые и тампонажные растворы/З.З.Шарафутдинов, Ф.А.Чегодаев, Р.З.Шарафутдинова – СПб. – Наука, 2005. – 255 с.
12. Нельсон Э.Б. Основные принципы цементирования скважин/Э.Б.Нельсон//Нефтегазовое обозрение. – 2012 - №2 – с. 76-78.
13. http://www.dissercat.com/content/razrabotka-poroshkoobraznykh-smesei-i-tekhnologii-tsementirovaniya-skvazhin-v-usloviyakh-niz#ixzz50t5lJvrM
14. http://www.findpatent.ru/patent/216/2169252.html
15. http://www.ntpo.com/patents_building_materials/building_materials_2/building_materials_904.shtml
16. https://edrid.ru/rid/217.015.5cf0.html