способ приготовления облегченного тампонажного раствора

Формула изобретения

Способ приготовления облегченного тампонажного раствора, включающий получение коллоидной системы, содержащей глину, или поливиниловый спирт, или другие полимеры, и затворение цемента на ней с одновременной активацией, отличающийся тем, что коллоидную систему циркулируют до получения заданной вязкости по схеме резервуар - гидровакуумный смеситель - резервуар под давлением 4 - 6 МПа, затем подают цемент в коллоидную систему через тот же гидровакуумный смеситель при непрерывной циркуляции по этой же схеме до получения тампонажного раствора заданных плотности и объема.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приготовлению тампонажных растворов для цементирования скважин с низким пластовым давлением.

Известен способ получения облегченного тампонажного раствора предварительным приготовлением сухой смеси порошка цемента и бентонита с последующим затворением или бентонитового раствора с последующим использованием его в качестве жидкости затворения ("морской способ") (Булатов А.И. Тампонажные материалы и технология цементирования скважин. -М.: Недра, 1971, с. 218-224).

Однако такой способ не обеспечивает стабильности по плотности и седиментации тампонажного раствора, требует повышенного расхода глинопорошка.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ приготовления облегченных тампонажных растворов, включающий приготовление коллоидной системы раствора гипана необходимой вязкости, подаваемых одновременно в смеситель на активацию цемента, коллоида (гипана) и воды - прототип. (Патент РФ N 2072026, 13.04.92, МПК E 21 B 33/138).

Недостатком этого способа является несоответствие требованиям технологии цементирования в сложных условиях: нестабильная плотность и седиментационная устойчивость тампонажного раствора (коагуляция и пентизация гипана, ограниченность применения в температурном диапазоне (до 100^oC), низкая адгезия полученного тампонажного камня.

Задача изобретения - приготовление облегченного тампонажного раствора на основе глинистых и других коллоидных систем, однородного по плотности и седиментационно-стойкого с повышенной адгезией камня, работающего в диапазоне температур до 160^oC при сохранении прочностных характеристик и минимальном расходе коллоидной составляющей.

Сущность данного способа заключается в приготовлении коллоидной системы, содержащей глину или ПВС, поливиниловый спирт, или другие полимеры и затворение цемента на ней с одновременной активацией и подачей на циркуляцию до получения заданной вязкости по схеме резервуар - гидровакуумный смеситель - резервуар под давлением 4-6 МПа, затем подают цемент в коллоидную систему через тот же гидровакуумный смеситель при непрерывной циркуляции по той же схеме до получения тампонажного раствора заданных плотности и объема.

Для осуществления предлагаемого способа требуется следующее оборудование (чертеж):

- резервуар (1) с мешалкой (осреднительная емкость);

- насос с жесткой характеристикой, развиваемый давление не менее 4,0 МПа (2);

- гидровакуумный смеситель с керамическим штуцером (3).

При затворении использовали 8%-ный раствор глинопорошка марки ПБМБ, плотностью 1,04 г/см³ Константиновского завода, также глинопорошок отечественного производства марок ПБМБ и ПБМВ, ТУ 39-0147001-105-93, портландцемент тампонажный.

Методы испытаний проводились по соответствующим ГОСТам и ОСТам. Коллоидную систему готовили или из глины, или из ПВС, или из гипана.

Приготовление раствора осуществляют в следующем порядке:

В резервуар 1 подают воду в расчетном объеме. Включают мешалку и загружают глинопорошок или полимер в количестве, соответствующем заданной рецептуре. Для ускорения этого процесса создают циркуляцию в системе: резервуар 1 - насос 2 - смеситель 3 - резервуар. После окончательного роспуска коллоида в воде в смеситель 3 подают цемент и продолжают циркуляцию до получения заданной плотности нарабатываемого раствора. Циркулирующий через штуцер смесителя раствор, содержащий твердые частицы, подвергаемые диспергации, приобретает улучшенные свойства. В случае необходимости циркуляцию раствора через штуцер смесителя можно продолжить после получения заданной его плотности. По сравнению со способом приготовления раствора из сухих цементно-бентонитовых смесей или мокрым способом заранее приготовленной коллоидной системы предлагаемый метод более выгоден - расход глинопорошка в 2-3 раза меньше, а стоимость раствора ниже.

Рециркуляция с одновременной диспергацией агрегативных частиц цемента способствует созданию однородного по плотности и седиментационно-стойкого тампонажного раствора, обеспечивающего повышенную адгезию и прочность тампонажного камня. Для обеспечения циркуляции раствора с нарастающей плотностью предусматривается применение насосов с жесткой характеристикой, способной развивать давление 4,0 МПа, которое достаточно для диспергации твердых частиц при циркуляции его через штуцер гидровакуумного смесителя. Накопление расчетного объема дает равномерность плотности во всем растворе.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа провели серию операций по приготовлению тампонажного раствора по известной и предлагаемой технологиям. Результаты работ приведены в таблице.

Данный способ позволяет получить стабильные свойства по плотности и седиментационной стойкости при повышенных адгезионных и прочностных характеристиках тампонажного камня (опыты NN 1-4) в сопоставлении с прототипом (опыт N 7). Стоимость материалов рассчитывалась по данным Нижневартовского СпецУБР 1996 г. Портландцемент - 400 тыс. руб. за 1 т, глинопорошок 1200 тыс. руб. /т. Стоимость цементно-бентонитовой смеси принята по данным тампонажного управления "Краснодарнефтегаз" 345 руб. за 1 т.

Эффективность предлагаемого способа очевидна. Повышенная седиментационная стойкость и стабильная плотность раствора, адгезия и прочность камня, обеспечивают качество изоляции и крепление скважин, что обеспечивает дополнительную добычу нефти и газа, а также экономию затрат на материалы.