Тампонажный раствор для цементирования скважин

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9I SU (ill

1229 А

g(gi) Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3432694/22-03 (22) 30.04.82 (46) 30.10.83. Бюл. М 40 (72) С.А. Абрамов, Г. В. Бели ков, Д.M.t1oíîìàðåB, А.Е.Михайлов, Л.И.Кутянин, А,Ш.Лукманов и В.Ф.Черных (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 622,245,42(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 123908, кл. Е 21 В 33/138, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2943595, кл.Е 21. В 33/138

1980 (прототип), (54)(57) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий вяжущее, добавку.и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения .эффективности замедления сроков схватывания тампонажного раствора и обеспечения прочности цементного

0 камня при температурах до 250 С, в качестве добавки он содержит 2-окси-1,3-пропилендиамин-N,N,N N -тетра1 метиленфосфоновую кислоту (ОПФ) при следующем соотношении компонентов, м ас.3:

Вяжущее 50-60

ОПф 0,05- 0,8

Вода 39,95-49,2

1051229

Изобретение относится к тампонажным растворам, применяемым при буре нии нефтяных и газовых скважин.

Известен тампонажный раствор, в котором для замедления сроков схватывания используют добавку винного камня в количестве 0,1-0,53 от массы цемента (1) .

Недостатком указанного раствора является загущение при добавке ре" 1О агента, что ведет к затруднению прокачивания его в затрубное пространство, Для увеличения текучести необходимо повышать водоцементное отношение, что приводит,к снижению прочности.

Известен также тампонажный раствор, в котором в качестве замедлите ля использовался нитрилотриметиленФосфоновая кислота (НТФ) в количест- 20 ве 0,025-0,0553 от массы цемента (2)„.

Недостатки известного раствора заключаются в том, что при температурах выше 1000C снижается эффективность замедления схватывания и 25 теряются его прочностные свойства, причем НТФ повышает прочность лишь .на изгиб и не улучшает прочность на сжатие.

Цель изобретения - повышение эф- щ фективности замедления сроков схва" тывания тампонажного раствора и обеспечение прочности. цементного камня при температурах до 250 С. !

Поставленная цель. достигается тем, что тампонажный раствор для цементирования скважин, включающий вяжущее, добавку и воду, .в качестве добавки. содержит 2-окси- 1,3-пропилендиамин-М,Й,Мl,N -тетраметиленфосфоновую.

1 кислоту (ОПФ1 при следующем соотношении компонентов, мас.З:

Вяжущее, 50 - 60

ОПФ 0 95 - 0 8

Вода 39,95 - 49,2

Молекулярный вес ОПФ равен 466,153

ОПФ согласно ТУ-6-09-4915-80 представляет собой жидкость от желтого до коричневого цвета, плотность не менее 1,1 г/см

Препарат не пожароопасен и-не взрывоопасен, Тампонажный раствор приготавливается путем затворения цемента водным раствором 2-окси-1,3-пропиленр диамин-й, N,N,Й -тетраметиленфасфоновой кислоты (ОПФ) .

Пример 1. Готовят тампонажный раствор для испытания при 150 С, содержащий компоненты, мас.3:

Бартландцемент 50

ОПФ 0,8 Вода 49,2 при этом водотвердое отношение равно 0,5. Из полученного раствора в соответствии с ГОСТ l581-80 готовят призмы 2 ° 2 10 см, а также определяют его сроки схватывания. Призмы твердеют в автоклавных условиях (Т-150 С, О

Р - 50 МПа) в течение 24 ч, затем их испытывают на изгиб и сжатие. Результаты приведены в таблице (опыт 8).

Пример 2, Готовят тампожный раствор для испытания при 160 С, содержащий компоненты, масА: йПЦС"200 60

ОПФ 0,05

Вода 39,95

Материал испытывают аналогично примеру 1 при автоклавных условиях (T-160 С, P = 60 Hlla).

Результаты приведены в таблице (опыт 11}

Пример 3. Готовят тампо- .. нажный раствор для испытания при

250ОС, содержащий компонент, мас.Ф:

ШПЦС-200 55

ОПФ 0 3

Вада 44,7

Материал испытывали аналогично примеру 2 при автоклавных условиях (Т 250ОС, Р 80 МПа) . Результаты приведены в таблице (опыт 17).

1051229

1

I

I (t

1

1

1

1 !

1

1

I

I (I

1

X ! X

1 (Щ

1 5

°S .О.

CA л о а а О в сО л л л л а о а о

° Д( л

СЧ л

C4 (A

С CO

Ф

° « щ OO.о

1О

О

У

О

Э (О

S й

СО

* л

-ф СО Я) СЧ

° «

О ю» л

СО .1

СО сО л л

-б аА сО

СО 00 л м а

CD л в с о

1 зК )

О 1

Y l

Й 1 (((I (О .О 1

Сф I

I.

О

Ю 1

О. 1

О а

1»

v (tI I

I =1

Ф (x

I М!

Г—

CD LA

О

I I

Ф е о О. 1

I ( (« о

1 о о а (1

СЧ -Ф

CD м

ОЪ о

СЧ

1 л. (t«

S х (((Ф

З

1Щ и х

О!

О ф ! у

I Л»

S !

С

О

О. о

an! (1 м О м

LA м

C(о о а а

l 1 (Ч о

C( о (LA

СЧ -Ф

I 1

° м

CD а

LA о о о м а а

I I . 1 м о!

1 46

l C л

I 0

1 л о о о м

iS

Й

Ф (,О, Я

О

О

S и

1

l -4t

1 C

1 X

1 Э

1 о а о о о О О МЭ о о о

LA л л

18 О а

° «

CD e

СЧ СЧ СЧ а л

° 4

СЧ а О

СЧ м о

СЧ СЧ о О (Ч СЧ

I (Ц

Y м

СО ОО

«ф

СО OO

» л аА

СЧ о л

I О а а о

° « о а а о л

C) LA

СЧ о л о 1!

I а о о

00 л о

1 . 1

I О!

O о ф -Ф л л ° л о

° ь о аА л.

LA л о .

LA л о а

A о а. LA, ° « .. л о о (.. о о

СЧ

5

С: и е !! 1

О

»

««! 1

З

C(1

1

l.

:.1

I

1

I

I !

t

1

1

l

1 !

1

I

I

I

1 !

I

1

1 г

-!

1 !

I !

1

t

l

1

1

1

I °

1 !

I !

1

° 1

1

1

I.

1 !

I !

I !

1

I

l

I

I

1

1 (((!

:ь 1 а

I".a (g

CL !

:l ., 1.

1 I !

1

I

1 ! .1

1 ! 1

l !

I, I

t

I . l ! (!

,1

jl (! 1

1

;1

t (!

-й а О 1. «О О о а о- о м а сч сч

1 I I л an

X а

X с

IO

1Э

Z

% с о

С о а

I ! !

1

1

XX

13Е и

1::

Х: л о

Iи о о.

С:

CV л

СЧ

0 -б

Ю сЧ

Ф ! о

L

6) CO л л

CA о л

<Ъ (Ч

I.-Ф

I О

О CD сЧ

l I! ч л!

Г

Х

Ш

2I

1-

m о m а х о u

l

I

1

I о с

Щ

У

Ю

1 м ь м

LA

Ю Ю !

Ч

I I

° . Я

CD л

Ю Ю

СО 00

)X

X л

m l а

Л 1

I- CD

Щ 1 а !

II Х

x m

m о л с с о о

>, X

I

l !

1

Ф

X

Ф

Iь

Ю

СЧ

Ю

Ю

Ю Ь в а

CV N! л

°

° 0

СЧ !Ч

Э !

» о а

Щ Cg

Iо о

X л

СЧ о

1

° фЧ

СО СО л л

00 л

00 л.0

l- I- X

ovu

4!Ъ, 1

lA 1

Ю I

Ц«\

LA

Ю ь в ( т в

1

1

I

CD

I.

1 1 м л

1 Ю

1 ! 1I ! CO !

I

I ! Ф ! 6)

1

1

I

I

I

-а л

« л л ь ь

I

I

I

1

1 !

I

1 !

I

1

I

1 >

1 3(I CI

I 1! I1 Б

1 C о

1. — — -4 — — — --4

1 1 I

1 1

1 ° 1:Г 1

1 Ф --4 и

1. -о"

1 C Х I

I 1

1051229

OQ л

lA л 0 ь О ! м

CD

СЧ

CD

Ю

LA !

Ч !

Ч

CD

1051229

Kàê видно иэ таблицы, ОПФ более эффективно замедляет процессы схватывания тампонажного раствора, чем

НТФ, особенно различие отмечается при, о температурах выше 100 С. Это позволяет сделать вывод о том, что эфФективность действия НТФ как замед-, лителя резко сни.;:ается при температурах свыше 100вС.

Дббавка ОПФ повышает прочностные свойства тамЬонажного камня, причем как прочность на изгиб, так и .прочность на сжатие при температурах до 250 С. Таким образом, добавка о

ОПФ улучшает термостойкость раство- 15 ра, а также обеспечивает механическую прочность сформировавшегося цементно"

ro камня при воздействии на него всесторонних нагрузок.

Тампонажный раствор с добавкой

ОПФ обладает пластифицирукщими свой-, ствами, что значительно повысит подвижность раствора, Свойства тампонажного раствора (повышенная прочность, замедленное схватывание), обработанного 2-окси-1;З-пропилендиамин-й,Н,N,N -тетраметиленфосфоновой кислотой (ОПФ) могут быть использованы при цементировании скважин с забойными температурами до 250 С, а также скважин о с высоким геотермическим градиентом.

Состввм ель Е.Тангалычев

Редактор А.Власенко Техреду Н,Тепер Корректор А.Повх г 1

Заказ 8630/33 Тираж 603 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. М5 е

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,