облегченная тампонажная смесь

Формула изобретения

Облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент, вспученный вермикулитовый песок и неорганические пустотелые микросферы, отличающаяся тем, что в качестве неорганических пустотелых микросфер содержит алюмосиликатные микросферы - продукт сепарации зол ТЭЦ при следующем содержании компонентов, мас.%:

Портландцемент - 90-98

Вспученный вермикулитовый песок - 1-5

Алюмосиликатные микросферы - Остальноее

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин в условиях, склонных к гидроразрыву пород.

Известна облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент, вспученный вермикулитовый песок и неорганические пустотелые микросферы - стеклянные шарики [1].

Существенным недостатком этой смеси является повышенный водоотстой тампонажного раствора и низкая прочность сцепления цементного камня с колонной. В совокупности указанные недостатки способствуют возникновению заколонных водо- и газопроявлений, и как следствие, снижают качество крепления и надежность эксплуатации скважин.

При создании изобретения решалась задача повышения качества крепления скважин и предотвращение возникновения заколонных газопроявлений в условиях пород с низкими градиентами давления гидроразрыва за счет снижения водоотделения тампонажного раствора и повышения прочности сцепления формирующегося цементного камня с колонной.

Техническим результатом изобретения является разработка облегченного тампонажного раствора с пониженным водоотделением, формирующего цементный камень, характеризующийся повышенной прочностью сцепления с обсадной колонной.

Решение поставленной задачи достигается тем, что облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент, вспученный вермикулитовый песок и неорганические пустотелые микросферы, в качестве неорганических пустотелых микросфер содержит алюмосиликатные микросферы - продукт сепарации зол ТЭЦ при следующем содержании компонентов, мас.%:

Портландцемент - 90 - 98

Вспученный вермикулитовый песок - 1 - 5

Алюмосиликатные микросферы - Остальное

Алюмосиликатные микросферы - продукт сепарации зол ТЭЦ характеризуются следующими свойствами. Минералогический компонентный состав представлен преимущественно SiO₂ - 54,4%, Al₂O₃ -25,1%, Fe₂O₃ -5,8%, К₂О - 5,4%, CaO - 1,7%, MgO - 1,41%, Na₂O - 1,07%. Представляют собой легкий сыпучий порошок серого цвета, состоящий из отдельных полых частиц сферической формы, истинная плотность которого составляет 300 кг/м³. Прочность оболочек на разрушение при гидростатическом сжатии составляет до 30 МПа.

Приготовление облегченной смеси в промысловых условиях осуществляется по традиционной технологии путем тщательного смешения компонентов с помощью цементосмесителъных машин СМН-20. Для этого, например, через приемный бункер шнекового транспортера СМН-20 поочередно загружаются 90 кг портландцемента, 5 кг вспученного вермикулитового песка и 5 кг алюмосиликатных микросфер до получения необходимого объема материала, после чего производится двух или трех разовая перетарка из одной цементосмесительной машины в другую.

Были приготовлены известная облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент, вспученный вермикулитовый песок и стеклянные микросферы и три состава облегченной тампонажной смеси в соответствии с изобретением (портландцемент, вспученный вермикулитовый песок и алюмосиликатные микросферы) с граничным и средним содержанием компонентов. Приготовление образцов тампонажной смеси, определение плотности и водоотделения тампонажного раствора, прочности цементного камня производилось в соответствии с ГОСТ 26798.0-26798.2-96.

Прочность сцепления цементного камня с колонной определялось в соответствии с методикой, предложенной в работе [2].

Результаты испытаний представлены в таблице. Полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемая тампонажная смесь с оптимальным соотношением компонентов обладает лучшими свойствами, чем известная, а именно, характеризуется отсутствием водоотделения тампонажного раствора, а сформированный из него цементный камень имеет повышенную (в 1,2 раза) прочность сцепления с колонной.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ 2139409, МПК 7 Е 21 В 33/138. Облегченная тампонажная смесь. - Заявл. 07.05.98. 98108988/03. Опубл. 10.10.99. Бюл. 28 (прототип).

2. В.С. Данюшевский, Р.М. Алиев, И.Ф. Толстых. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987. - с.350-353.