Расширяющийся тампонажный состав

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - увеличение степени расширения тампонажного состава в период от затворения до образования цементного камня при одновременном увеличении растекаемости состава и прочности цементного камня на его основе. Расширяющийся тампонажный состав (РТС) содержит тампонажный портландцемент, хлористый кальций, уретановый предполимер - в качестве расширяющей добавки и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч: тампонажный портландцемент 100

хлористый кальций 1 ÷ 3, уретановый предполимер 0,5 ÷ 3

вода 45 ÷ 55. Уретановый предполимер - продукт совместной полимеризации толуилендиизоцианата с полипропиленгликолем и полиэтиленгликолем, имеющий плотность 1050 кг/м<SP POS="POST">3</SP>. РТС обладает способностью к расширению в течение 2 сут, т.е. до образования цементного камня, после чего процесс расширения прекращается. Степень расширения РТС 0,8 - 8,1%, что в 1,3 - 1,5 раза выше, чем у известных. Прочность цементного камня на основе РТС в 1,4 раза выше, чем у известного. 1 табл.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (51) 5 E 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4331054/23-03 (22) 23.11.87 (46) 23.01.90. Бюл. Г 3 (71) Пермский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Н.К.Нацибулина, В.Г.Татауров, Ю.И.Терентьев и А,С.Утробин (53) 622.245.42 (088.8) (56) Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. И.: Недра, 1973, с. 124- 126.

Кирпичников П.А. и др. Химия и технология синтетического каучука.

Л.: Химия, 1975, с. 445, 448.

Авторское свидетельство СССР

У 922269, кл. Е 21 В 33/138, 1980. (54) РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ (57) Изобретение относится. к бурению, нефтяных и газовых скважин. Цельувеличение степени расширения тампонажного состава в период от затворения до образования цементного камня

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к тампонажным составам для цементирования обсадных колонн.

Цель изобретения — увеличение степени расширения тампонажного состава в период от затворения до образования цементного камня при одновременном увеличении растекаемости состава и прочности цементного камня на его основе.

Расширяющийся тампонажный состав содержит портландцемент, хлористый

„. SU, 1537797 А 1

2 при одновременном увеличении растекаемости состава и прочности цементного камня на его основе. Расширяющийся тампонажный состав (РТС) содержит тампонажный портландцемент, хлористый кальций, уретановый предполимер - в качестве расширяющей добавки и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: тампонажный портландцемент 100; хлористый кальций 1-3, уретановый предполимер 0,5-3, вода 4555. Уратеновый предполимер - продукт совместной полимеризации толуилендиизоцианата с полипропиленгликолем и полиэтиленгликолем, имеющий плот" ность 1050 кг/мз. PTC обладает спо- Я собностью к расширению в течение

2 сут, т.е. до образования цементного камня, после чего процесс расширения прекращается. Степень расширения РТС

0,8 - 8,14, что в 1,3-1,5 раза выше, чем у известных. Прочность цементного камня на основе РТС в 1,4 раза выше, чем у известного. 1 табл. кальций, уретановый предполимер в ,качестве расширяющей добавки и воду при следующем соотношении компонентов, мас,ч.:

Тампонажный портландцемент 100

Хлористый кальций 1-3

Уретановый предполимер 0,5 3,0

Вода 45-55

Вода является катализатором для полимеризации уретанового предполиме" ра, но при приготовлении раствора

1537797 затворения ввода уретанового предполимера и хлорида кальция сшивки предполимера практически не происходит из-за небольшой концентрации последнего и присутствия хлорида кальция.

При затворении портландцемента на этой смеси ускоряется полимеризация предполимера за счет высокой величины рН раствора (рН 14), сопровождаю- 10 щаяся выделением углекислого газа, который и расширяет формирующийся жесткий каркас. Одновременно с этим присутствие хлорида кальция обеспечивает формирование жесткой структуры именно в момент расширения тампонажного материала за счет выделения углекислого газа. Синхронность двух процессов: образования жесткой структуры портландцемента и выделения углекислого.газа обеспечивает расширение в течение 2 сут, т.е. только в процессе формирования жесткого каркаса образующегося цементного камня, а в дальнейшем расширение прекращает- 25 ся, что очень важно для сохранения прочности последнего.

Для получения расширяющегося тампонажного состава в лабораторных условиях используют следующие вещества: портландцемент тампонажный; кальций хлористый — обезвоженные гранулы белого цвета хорошо растворимые в воде; вода водопроводная общей жесткостью

5-6 мг-экв/л; уретановый предполимер35 продукт совместнои полимеризации толуилендиизоцианата с полипропиленгликолем и полиэтиленгликолем, плотность предполимера 1050 кг/мз.

Расширяющийся тампонажный состав в лабораторных условиях получают следующим образом.

Пример 1. К 270. мл воды, в которой предварительно растворено 6 г хлористого кальция, добавляют 12 г уретанового предполимера и,на полученном растворе затворяют 600 r цемента. Получали расширяющийся состав со следующим содержанием ингредиентов, мас.ч.:

Тампонажный портландцемент 100

Хлористый кальций 2

Уретановый предполимер

Вода 50

Аналогичным образом получают составы с другим количественным содержанием ингредиентов.

В ходе лабораторных испытаний определяют структурно-механические свойства расширяющегося тампонажного состава, а именно плотность, растекаемость, сроки схватывания, степень расширения состава через 2-7 сут, а кроме того, 2-суточную прочность на изгиб цементного камня.

Плотность, растекаемость, сроки схватывания и прочность на изгиб определяют по общепринятым методикам, а степень расширения состава определяют на приборе для определения набухания грунтов (ПНГ).

Для получения сравнительных результатов также определяют свойства расширяющегося тампонажного раствора.

Данные об интегредиентном составе и структурно-механических свойствах расширяющихся тампонажных составов приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице показывают, что расширяющийся тампонажный состав имеет степень расширения

0,8-8,13 через 2 сут, что в 1,3-1,5 раза выше, чем у известного состава (3-6i через 7 сут).

Разработанный расширяющийся тампонажный состав обладает способностью к расширению цементного камня в течение 2 сут, в то время как известный состав продолжает расширяться в течение 7 сут, т.е. и после образования цементного камня, что ведет к разрушению последнего.

Расширяющийся тампонажный состав характеризуется высокой подвижностью (растекаемостью) - 190-250 мм, тогда как у известного состава растекае-мость равна 200-220 мм.

Прочность при изгибе цементного камня, образующегося из расширяющегося тампонажного состава, равна 2,94,5 МПа, что в 1,4 раза больше, чем у известного состава (2,9-3,2 ИПа). формула изобретения

Расширяющийся тампонажный состав, содержащий тампонажный портландцемент, хлористый кальций, расширяющую добавку и воду, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения степени его расширения в период от затворения до образования цементного

5 камня при одновременном увеличении растекаемости состава и прочности цементного камня на его основе, состав в качестве расширяющей добавки содержит уретановый предполимер при следующем соотношении ингредиентов,мас.ч.:

1537797

Тампонажный портландцемент 100

Хлористый кальций 1-3

Уретвновый предполимер

Вода

0,5-3,0

45-55

Ингредиенты, мас.ч.

Степень

Свойства раствора

2-суточная прочность на изгиб цементного камня

НПа

Степень

Опыт расширения сос расширения сосУретановый предполимер

Хлористый кальций

РастекаВода

Сроки схватывания ч - мин

Тампо" нажный портландцемент

Плоттаза через 2 сут с момента тава через 7 сут с момента емость, мм ность, кг/мз начало конец

его затворения, его затворения, 6-00

10-30

7"50

7"20

7-00

11"30

7-35

6-35

6-10

12-00

7 40

6-50

6-20

12-40

8-30

7-40

7"20

2,0

1,О

2,0

20 100 3,5

21 100 3,5

22 100 3,5

23 100 0,5

24 100 2, О

25 100 1,0

26 100 2,0

27 100 1,0

28 100 2,0

29 100 3,0

30 100 3>0

31 100 3 О

2,0

2,0

l i0

1,0

2,0

2,0

1 0

2,0

3,0

1740

7 !О

7-20

7-00

7-20

10-00

9-40

9-10

9-08

9 30

9-10

9-40

12-10

12-00

11-40

4,5

4,4

3,1

3,0

2,2

8,0

2,0

7,8

2,2

8,0

2,0

7,8

Для известного тампонажного состава

Сернокислое же" лево

1,5

3 50 200 1820 6-00

1,5 50 220 1820 7-10

8-10 Рассжире9-00 ние не эакончи6,0

3,0

32 100

33 100

2,9

3>0 лось

П р и м е ч а н и е: Концентрации ингредиентов пересчитаны на мас.ч. (опыты 32> 33). Испытания проводились при 20-22 С.

Составитель Л.Бестужева

Редактор С.Патрушева Техред М.Дидык. Корректор1Т.Палий

Тираж 465

Заказ 151

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113935, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

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

1 100

2 100 0,3

3 100 0,5

4 100 0,5

5 100 0>5

6 100 0,5

7 100 1,О

8 100 1,О

9 100 1,0

10 100 1,0

11 100 2,0

12 100 2,0

13 100 2,0

-14 100 2,0

15 100 3,0

16 100 3,0

17 100 3,0

18 100 3,0

19 100 3,5

0>5

1,0

0,5

1,0

2,0

3,0

0,5

1,0

2,0

3,0

0,5

1,0

2,0

3,0

0,5

1,0

2,0

3,0

1,0

50 240

50 . 240

50 250

50 245

50 240

50 240

50 245

50 245

50 240

50 245

50 240

50 235

50 230

50 230

50 235

50 240

50 230

50 235

50 Загустело

60 Нет. раст.

40 170

40 165

45 190

45 190

55 250

55 250

60 250

60 245

60 240

1860 !

1870 !

1870 ! еео

1870

7-40

12-40

10-20

9-10

9-10

15 10

9-50

8-20

8-00

14-10

l0-О0

9-00

8-10

15-20

12-00

t0-О0

9-!О

0,0

0,1

0,6

0,8

0,8

0,8

2,0

2,0

2>1

2,1

7,5

7,8

8,0, 7,6

8,1

8,1

7,9

7,9

0,0

0,1

0,6

0,8

0,8

0,8

2,0

2,1

2,!

2,1

7,5

7,8

8,0

7,7

8,1

8,1

7,9

8,0

3,1

3,0 3>1

3,4

3,6

3,1

3 9

3,5

4,0

2,8

4,1

3,3

3,7

2,6

3,4

3,0

3,0