Тампонажный раствор

 

аЕ П1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

UIVle

РЕСПУБЛИК за) E 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ARTOPQNONh(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3609190/22-03 (22) 06.04.83 (46) 23.11.84. Вюл. g 43 (72) А.б. Тарнавский, Н.Ф. Цыцыиушкин, П,А. Рябинин, В.А. Золотухин и Д.Н, Решетова (21) Волго-Уральский научно-,исследовательский и проектный институт но цобыче и переработке сероводородосодермащих газов (53) 622.245.42(088.8) (56) f. Авторское свидетельство СССР

I 785463, кл. Е 21 В 33/138, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 825861, кл. Е 21 В 33/138, 1980, (прототип) . (54) (57) ТАИИОИАЖНЦИ РАСТВОР, вклю-, чаещий портландцемеит, нитрилотриие тилфосфоновую кислоту и воду, о тл и ч а ю шийся теи, что, с целью повышения коррозионной стойкости цементного камня и кислых средах и. в среде сероводородной агрессии путем повышения прочности цементного кам- . ня и придания ему безусадочных свойств, раствор дополнительно содержит суперпластификатор на основе отходов акриловых производств Аплассан" при следукнцем соотношении . компонентов, мас. Х:

Портландцеиеит 70,42-71, 18

Нитрилотрнметил- фосфоновая кислота 0,007-0Ä008

Супернластифи- 6 катор на основе отходов акриловых производств

"Аплассан 0,36-1,44

Вода Остальное

125360 2 г нйя его прочности и придания ему беэусадочных свойств.

Указанная цель достигается тем, что тампонажный раствор, включающий тампонажный портландцемент, нитрилотриметилфосфоновую кислоту и воду, дополнительно содержит суперпластификатор на основе отходов акриловых производств "Аплассан" при следую10 щем соотношении компонентов, мас.X:

Портландцемент 70,42-71,18

Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,007-0,008

15 Суперпластификатор íà ог.— нове отходов акриловых производств 0,36-1,44

20 Вода Остальное

Суперпластификатор "Аплассан" выпускается по ТУ 6-01-24-63-82, является продуктом переработки ку- бовых остатков акриловых производств

?5 и представляет собой водный раствор высокомолекулярных полимеров сложного строения на основе продуктов полимеризации акриловой и метакриловой кислот, их эфиров, иитрилов и щ0 амидов с содержанием активного вещества в продукте не менее 35Х.

Суперпластификатор "Аплассан" производится для -использования на заводах железобетонных иэделий в качест35 ве разжижителя бетонных смесей и позволяет понизить расход цемента на 15-20Х без ущерба для прочности изделий.

0,00005-0,020 40

Остальное

Известный тампонажный раствор является недостаточно коррозионностойким в кислых средах и в среде сероводородной агрессии, что сказывается на прочности его цементного кам» ня. Недостаточная его стойкость связана с высокой проницаемостью цементного камня, а также с наличием объемной усадки, которая может приводить к трещинообразованию, дополнительно повышая проницаемость и тем самым понижая корроэионную стойкость.

Целью изобретения является ловы- H шение коррозионной стойкости цементного камня в кислых средах и в среде сероводородной агрессии путем повьппе I 1

Изобретение относится к области крепления нефтяных и гаэовых скважин, в частности к коррозионностойким тампонажным материалам, предназначенным для цементирования скважин, в продукции которых содержатся кислые компоненты.

Известен тампонажный раствор (1), содержащий цемент, поверхностно, активное вещество (сульфонол), ре-. гуляторы сроков загустевания и схватывания, органический компонент (флотореагент Т-бб, соответствующий

ТУ-38-103243-74) и воду при следующем соотношении компонентов,мас.ч.:

Цемент 100

Сульфанол О, 5-1

Регулятор сроков загустевания и схватывания 0,05-0,3 . Флотореагент 2-15

Вода 35-58

Однако данный тампонажный раствор является недостаточно корроэионно .. стойким в кислых средах и в среде сероводородной агрессии, что сказывается на прочности цементного камня на его основе °

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является тампонажный раствор j2J, содержащий портландцемент, нитрилотриметилфосфоновую кислоту и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент 66,650-66,6695

Нитрилотриметилфосфоиовая кислота

Вода

Примеиение суперпластификатора

"Аплассан" в предлагаемом тампонажном растворе позволяет понизить водоцементное отношение от 0 5 до 0,4 и получить цементный камень более плотный и менее проницаемый, Кроме того в предлагаемом растворе проявляются новые свойства суперпластификатора.

Основное его действие состоит в том, что вследствие образования взаимно

I проникающей структуры полимерных составляющих суперпластификатора и новообразованного цементного камня в гидробаротермальных условиях, соответствующих условиям в скважинах с аномально высоким пластовым давлением,формируется беэусадочный цементный камень;закупоривание микропор в камне полимером позволяет добиться его нулевой газопронццаемости.

3 1125

Кроме того, полимеры при смешивании с цементом вступают в химическое взаимодействие с образовавшимся в процессе гидратации цемента гидрокси/ дом кальция. Получившиеся в результате этого взаимодействия полиакрилаты кальция выделяются в твердую фазу при рН > 8,5, что уменьшает выщелачивание и ослабление структуры и делает камень более стойким в 16 кислых средах.

Нитрилотриметилфосфоновая кислота является диспергатором цементной суспензии и, кроме того, позволяет регулировать сроки. схватывания и за- 1S густевания тампонажного раствора.

Тампонажный раствор приготавлива= ют следующим образом.

В расчетное количество воды яво " 20 дят добавки (нитрилотриметилфосфоновая кислота и суперпластификатор н м

Аллассан ), раствор тщательно перемешивают буровым насосом или цементнровочнъм агрегатом, Далее на по- 2S лученном растворе затворяется цемент по общепринятой технологии.

Для приготовления состава (таблица) взяты исходные компонейты в количестве, г:

Тампонажный порт« лаидцемеит, 1000

360 4

Питьевая вода, 400

Нитрилотриметилфосфоновая кислота О, 10

Суперпластификатор 10, 15 что соответствует составу компонентов, мас.ч.:

Тампонажный портландцемент 71,18

Питьевая вода . 28,45

Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,007

Суперпластификатор О ° 36

В воду совместно вводят НТФ и

"Аплассан" и тщательно перемешивают на лабораторной мешалке в течении

10 мин. После этого на полученном водном, растворе приготавливают цементное тесто. Аналогичным способом приготавливают все остальные смеси.

Физические и механические свойства тамнонажного раствора определя-. ются по ГОСТ 1581-78.

Прочность цементных образцов на изгиб .определяется на испытательной машине ИИИ-100, прочность на сжатие » на испытательной машине

УИИ-5, газопроницаемость — на установке, изготовленной по методике

В.С. Данюшевского.

8 таблице представлены сравнительные данные свойств известного и предлагаемого таипонажных растворов.

1125360

И В ««00 «,««О

00 ОЪ ОЪ <Р

A В

В л. В л

О с О с о О О

«е««е«

«е«

В л

О О О О О О О мъ а ««ъ an ca

O Q O O O

««Ъ л л л . ° ° о о о о о о о

« Ъ л л

" Ъ

««ъ л 00 «ч л л л ° л л л 00 00 0« о о е»

В л

«еЪ «еЪ о

«ч

В В л т «Ъ

Ъ ««Ъ о

1 л

«еЪ сф о л ««ъ о а е о. л л ° \ В л л

«4 « ««Ъ « Ъ Э И

° е л л е Ф» е» °

В л л a л о о о о о

g о о л л В

О М л о а о

faa В» В» л л л

«Ч «ЕЪ е0« о О о л ° \ ° \

ОЪ О 0Ч

° «е««е4

О О О л л л

О Л Л . Ое

«с« е е»

«ч ж

00 OO 00 а0 «О «О

00 00 00 л е A о

ave

Д О «d

«О Ъ а

o c

В «Ь Л

° е» е»!

«О «d ю а ю л л л

an а ю л л!

dCa5

° 30«Й л

МЪ Ве- Ф л л В л л л

О О О О О О О о л е»

° \ л л о, - сч! OO е© сЧ л л л л о о о

» 0« ф л

3,3 о о

00 л о О о о л В о о ф « Ъ л

«еЪ е

В аа е ф со л

«ч «««« ф

« Ъ OO л Ф о

«еЪ «л«

an O0

« Ъ л л

00 00

Ca« . Caa ф g 0О @ g «Ч g ее«-,, а

Q Х М

0iDm5 а«0 Е

I0 ФЪ f Р л л о О

O Q л л о о

«еЪ

МЪ

N о о л о

7 1125360 8

Величины прочности на изгиб а также высокий коэффициент коррозйпредлагаемого тампонажного раствора онной стойкости, При дозировке суэначительно выше, чем у известного перпластификатора "Аплассан" в колиs то время как усадка и газопрони- честве, меньшем 0,36 мас.ч., процаемость значительно ниже. Коэ44и- 5 исходит недостаточный прирост прочциент коррозионной стойкости цемент- ности и коррозионной стойкости ценых образцов определяется после ментного камня. Введение реагента в шестимесячного хранения в застойной количестве, большем чем 1,44 мас.ч., зоне промыслового газопровода Орен- приводит к излишне длительным срокам бургского газоконденсатного месторож- 10 загустевания и схватывания, к снижедения. Величина коэ4фициента коррозн- нию прочности цементного камня и ончой стойкости у предлагаемого там- к снижению коррозионной стойкоспонажного раствора значительно выше, ти. чем у известного. Присутствие суперI пластифйкатора Аплассан" (таблица) 15 По сравнению с известным испольэов количестве 0,36-1,44 мас.ч. в там= вание предлагаемого раствора позволяпонажном растворе является наиболее ет повысить надежность крепления оптимальным. В этом случае происходит не4тяных и газовых скважин, в прозначительньФ прирост прочности, до- дукции которых содержатся кислые комстигается нулевая гаэопроницаемость, 20 поненты, в частности сероводород.

Составитель В.Никулин

Редактор JI. Гратилло Техред А.Вабинец Корректор О.Тигор

Заказ 8455/24 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035,Москва, Ж-35, Раушская иаб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент ",г.ужгород,ул.Проектная, 4