Облегченная тампонажная смесь

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - седиментационной устойчивости раствора, расширение, повышение прочности и снижение проницаемости цементного камня. Тампонажная смесь содержит компоненты в соотношении, мас.%: портландцемент 60-95, аминолигнин 5-40. Тампонажный раствор готовят затворением сухой смеси водой. Раствор имеет плотность 1,30-1,54 г/см<SP POS="POST">3</SP> при прочности на изгиб 0,7-1,3 МПа. 1 табл.

СОЮЗ СОаЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (511 4 " . 21 В 33/138 санявмклыглас ях аипъал ь разом: водородом

ГОСУЯАРСТЫЕННЫЙ i-1ОМИТЕТ

ПС ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ1ТИ11М

ПРИ ГНЧТ СССР

1 (?I> 4305609/23-03 1"22) 14.09.87 (46) 30.10.89. Бюл. ¹ 40

<7I> Научно-производственное объединение "Тюменгазтехнология" (72) А,А. Клюсов, 10.Т, Ивченко, Б.М. Блинов, В,В. Дворцов, A,À.Силаев, и Н.Е. Карелина (53) 62?.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1105614, кл. Е 21 В 33/138, 1983.

Данюшевский В.С, и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М;: Недра, 1987, с. 114.

Изобретение относится к цементированию обсадных колонн нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.

Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости раствора, расширение камня, повьппение прочности и снижение проницаемости цементного камня.

Облегченная тампонажная смесь содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.Е:

Портландцемент 60-95

А> птнолигнин 5-40

Тампонажный раствор готовят затворением сухой смеси ингредиентов водой.

Аминолигнин — модифицированный отход целлюлозной промьппленности—

2 (54) ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повышение седимента" ционной устойчивости раствора, расширение камня, повышение прочности и сии>кение проницаемости цементного камня . Тампонажная смесь содержит компоненты в соотношении, мас.X: портландцемент 60-95, аминолигнин

5-40. тампонажный раствор готовят затворением сухой смеси водой. Pac ".вор имеет плотность 1,30-1,54 г/см з при прочности на изгиб 0,7-1,3 MIIa>

1 табл, с гидрофильное высокомолекулярное порошкообразное вещество.

Аминолигнин -. îëó÷àþò следующим об1, Взаимодействием галогенлигнина с аммиаком по реакции 1„1дНаТ+>Щ 1 ipNH +11Нат

2, Восстановлением нитролигнина

8 —, „О !

Н3

3, Взаимодействием гидролизного лигнина с парами водного раствора аммиака при 110-!20 С-и давлении 1,0:1,? МПа.

1518487

ОСНЗ О НЗ

О Я

ИН2

© 2 р сн, н „

СН, СН 2 Н2 СН 2

l I I

СН2 + СН, + Сн - Н, 1

6H CH CH

H 2М

Сн, Снз Снз.При этом методе аминогруппы могут присоединяться как к бензольному кольцу, так и к алифатической части молекулы лигнина.

Ввиду наличия донорных аминогрупп аминолигнин обладает большей хелатообразующей способностью по сравнению с нитролигнином и гидролизным лигнином. Наибольшей реакционной способ- 25 ностью обладают аминогруппы, находящиеся в алифатической Части молекулы аминолигнина. Карбоксильные группы в аминолигнине образуют более прочные связи с ионами металлов за счет обра- 30 зования дополнительных координационных связей с аминогруппами, Пример. Были приготовлены тампонажная смесь — портландцемент и гид- 35 ролизный лигнин — и тампонажные сме-си — портландцемент и аминолигнин— с граничным и средним ссдержанием компонентов, а также с их содержанием выше верхнего и ниже нижнего преде- 40 лов, Приготовление тампонажных растворов осуществляли по известной технологии путем затворения гомогенизированной смеси вяжущего и облегчающей добавки органического типа — ами- 45 нолигнина, Перемешивание тампонажного раствора осуществляли в лабораторной мешалке в течение 3 мин.

Результаты испытаний приведены в таблице, 50

1 г н2 . СН3

ЕЕ- СН2

Са 1

/ 1

Е/ 9 Сн2

О О с

P О Ф

ЖН2 еН3 H2N

СН2 НЗСО

ы-н о

СН2

С

СЯ2

ИО I

ОФ

СН2

1 ОН

С

НЗСО

+ Са(ОН2j +

Данные таблицы свидетельствуют о том, что облегченная тампонажная смесь с оптимальным содержанием компонентов характеризуется повышенной седиментационной устойчивостью (коэффициент водоотделения равен О). Усадочные деформации камня отсутствуют, а при максимальном содержании аминолигнина наблюдается незначительное расширение камня gL/L=0,05/.. На 10-80Х возросла прочность цементного камня в двухсуточном возрасте, На 30-50Е снизилась газопроницаемость цементного камня, При содержании облегчающей добавки — аминолигнина — ниже нижнего предела ухудшается седиментационная устойчивость раствора, возрастают газонепроницаемость и усадка цементного камня, а при его содержании выше верхнего предела резко снижается прочность цементного камня, Положительные свойства облегченной тампонажной смеси обусловлены высокой хелатообразующей способностью аминолигнина с образованием более прочных связей, В частности, с основным продуктом гидратации портландцемента — гидроксидом кальция — образование хелатных комплексов с аминолигнином протекает двумя путями:

Взаимодействием ионов Са++ с, аминогруппами, находящимися в бензольном кольце по схеме

5 1518487

2. Взаимодействием ионов Са с по схеме аминогруппами в алифатической цепи

О©НЗ еН3 ОСНЗ

СН3

О 0

Р Ф

СН2 С с СН2

СН2 0 0 СН2

l Н2 1 p@@ Н2 I

CH — H---Са-- — — М вЂ” СН

1 Н3 СН3

-н о

Использование облегченной тампо- Портландцемент 60-95 нажной смеси позволяет повысить каче- Аминолигнин 5-40

Физико-механические свойства известной и предлагаемой облегченних тампонажных смесей (температура 22+2 С, давление — атмосферное) В/С Плотность г/см

Состав облегченной смеси, мас,7.

Линейное КозффиПрочность камня на изгиб в

2 сут., МПа

Пример

Водоотстой, Х расгтирение <+1 циент газопроницаеВяжу- Гидро- Аминощее лизный лигнин лигнин усадка (-), % мости с 1(Y мкм — 0,12

n,Î3

0,05

0,02

0,00

-0,05

0,82 1,42 3,0

0 80 1 22 0 0

0,76 1,30 0,0

0,74 1:41 0,0

0,66 1,54 0,0

0,60 1,63 2,0

O,IO

0,07

0,05

0,04

0,07

0,11

0,6

0,4

0,7

l,l

l,3

1,7

8Ч

1

3

5 . 6

Составитель Л. Бестужева

Редактор А, Лежнина Техред JI.Cåðäþêoâà Корректор Т. Палий

Заказ 6579/36 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

0 + CGOHZ+

СН вЂ” С Н2с

СН ОН 0 СН2

Z .с

Сн ЮЯ2 Но HZN Сн

I I

1 Н 3 СН, 3. Образование высокопрочных хелатных комплексов " дополнительных структурообразующих элементов — способствует повьппению седиментационной устойчивости (предотвращению оседания частиц цемента и всплытия облегчающей добавки) и прочности цементного камня. При этом увеличение количества иммобилизованной воды, со-. ,20 провождающего процесс хелатообразования, вызывает набухание комплексов в межзерновом пространстве, предотвращающее усадку и снижающее газопрони25 цаемость цементного камня, ство герметизации, сократить сроки и стоимость строительства скважины, Формула и з о б р е т е н и я

Облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент и органическую облегчающую добавку, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости раствора, расширения камня, повышения прочности и снижения проницаемости цементного камня, она в качестве органической облегчающей добавки содержит аминолигнин при следующем соотношении компонентов, мас. :