Тампонажный раствор
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
{si)s Е 21 8 33/138
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4775832 03 (22) 29.12.89 (46) 23.02.92. Бюл.. М 7 (71) Конструкторское бюро Производственного объединения "Саратовнефтегаз" (72) П.М. Данилевич, Н.В. Струбалина, Л.fl.
Зотова, А.Г. Ларин и м.П. Галиченко (53) 622.245.4(088.8) (86) Авторское свидетельство СССР
ЛВ 1273506 ° кл, Е 21 8 33/1.38, 1985.
Авторское свидетельство СССР
М 773251, кл. Е 21 В 33/138, 1979.
Авторское свидетельство СССР
hL 1361305, кл. Е 21 8 33/138, 1985.
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к. составам для цементирования обсадных колонн.
Известен тампонажный раствор, содержащий портландцемент, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксид щелочного металла; мочевину и воду.
Недостатками известного состава являются .высокая водоотдача и малые сроки схватывания.
Наиболее близким к изобретению по . технической сущности и достигаемому результату является облегченный цементный раствор, содержащий, мас,ч.: портландцемент 100; оксизтилцеллюлоза, 0,45-0,60; хлорид кальций 0,5 — 7,0; вода 75-85. Этот состав имеет более благоприятные характеристики водоотдачи и сроков схватывания.
Однако раствор отличается низкой температуростойкостью (до 50 С), а тампонажный камень, полученный при его
50„17!4089 А1 (54} ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР
ВМ Изобретение относится к строительству. нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повышение температуростойкости и снижение водоотдачи раствора при одновременном повышении прочности на изгиб образующегося при твердении цементного камня. Тампойажный раствор содержит, мас.ч.: портландцемент 100; оксизтилцеллюлозу 0,3-0,4; декстрин 0,10,2; воду 55-60. Изобретение позволяет провести качественное цементирование высокотемпературных скважин. 3 табл использовании, имеет низкую прочность на изгиб, что препятствует использованию данного тампонажного раствора в высокотемпературных скважинах и снижает качество тампонажных работ, Целью изобретения является повышение температуростойкости тампонажного раствора и прочности на изгиб тампонажного камня, получаемого с его использованием, а также дальнейшее снижение водо отдачи.
Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор, содержащий порт/ ландцемент, оксизтилцеллюлозу и воду, до полнительно содержит декстрин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.;
Портландцемент 100
Оксиэтилцеллюлоза 0,3-0,4
Декстрин 0,1 — 0,2
Вода 55-60
1714089
При использовании оксиэтилцеллюлозы и декстрина в выявленных соотношениях обеспечивается повышение термостойкости тампонажного раствора и прочности на изгиб получаемого с его использовании тампонажного камня при одновременном снижении величины водоотдачи, Предлагаемый тампонажный раствор для цементирования обсадных колонн готовят путем последовательного растаорения в воде расчетных количеств декстрина и оксиэтилцеллюлозы и затворения полученным раствором соответствую1цего составу количества тампонажного портландцемента для
"горячих" скважин.
Для экспериментальной проверки приготовляют 85 составов предлагаемого тамп онажного раствора с различными соотношениями входящих в него компонентов.
Испытания растворов и полученных с их использованием образцов цементного камня проводят по стандартным методикам, принятым в нефтяной промышленности. Режим проведения испытаний растворов: температура 100 С, давление 45 Mila, В табл. 1 приведены полученные в процессе испытаний технологические параметры тампонажных растворов с различным содержанием добавок (оксиэтилцеллюлоэы и декстрина) и воды затворения.
На основании полученных данных определяют оптимальные с точки зрения обеспечения требуемого комплекса свойств соотношения компонентов, мас.ч.: оксиэтилцеллюлоза 0,3 — 0,4; декстрин 0,1 — 0,2; портландцемент 100; вода 55 — 60 (составы
22-24, 28-30, 34 — 36, 63-65, 69-71, 75 — 77).
При повышении содержания добавок выше указанных значений тампонажный раствор имеет неприемлемые величины сроков схватывания, а при меньших их содержаниях резко снижается прочность цементного камня, получаемого с использованием раствора.
Время загустевания предлагаемого раствора в пределах выявленных соотношений компонентов в диапазоне температур до,100 С составляет не менее 1,5 ч, что значительно больше времени, необходимого для прокачивания раствора при цементировании обсадных колонн, Это свидетельствует о достаточно высокой термостойкости предлагаемого раствора.
В табл. 2 представлены характеристики предлагаемого тампонажного раствора
5 (трех составов — 23, 29, 35 — в пределах оптимальных соотношений компонентов) и известного тампонажного раствора (оптимального состава).
Как видно из табл. 2, предлагаемый рас10 твор в сравнении с известным обеспечивает более чем трехкратное повышение прочности тампонажного камня, образующегося при затвердевании раствора, имеет в 1,1-2,5 раза меньшую водоотдачу и значительно бо15 лев высокую термостойкость.
В табл. 3 приведены параметры тампонажных растворов при раздельном и совместном применении оксиэтилцеллюлозы и декстрина, а также без использования этих
20 добавок, Приведенные данные показывают, что при совместном применении добавок до- стигаемый эффект увеличения предела прочности тампонзжного камня .на изгиб
25 превосходит суммарный íà 0 3 МПа, з снижения водоотдачи - на 11 см, т,е. обеспечивается сверхсуммарный эффект.
Таким образом, предлагаемый тампонажный раствор в сравнении с известным
30 обладает более высокой температуростойкостью и обеспечивает дополнительное (сверхсуммарное) снижение водоотдачи и повышение прочности образующегося при твердении цементного камня, что позволяет
35 использовать его в высокотемпературных скважинах и обеспечивает повышение качества тампонажных работ, Формула изобретения
Тампонажный раствор, включающий
40 портландцемент, оксиэтилцеллюлозу и воду, о тл ича ю щи и с я тем, что, с целью повышения температуростойкости и снижения водоотдачи раствора при одновременном повышении прочности на изгиб
45 образующегося при твердении цементного камня, он дополнительно содержит декстрин при следующем соотношении ингредиентов, мзс.ч.:
Портландцемент 100
50 Оксиэтилцеллюлоза 0,3-0,4
Декстрин 0,1-0,2
Вода 55-60.
1714089 абли ца !
Содервание
Состав раствоПараметри тампонаяного раствора и камня
Предел проч» ности камня на из» гиб через
2Ь ч, )О)а е>
РЭЦ реянм ° спитання
Aopr ландценент дта> игорячих" сквавин
Декстрин
Время агустееання, ч-мин
Плотность г/см рвстеквеность си
Температура, С !
)велениее, гтга
Время фильтрации> мин-с
Количество сил»трата,см> начало конец
1-15
l-45
0-55
0-40
О 25
О-!5
Не
2-06
2-30
2-50
2-55
2-55
1-40
l 45
2-10
2-30
2 45
2-50
2-55
66 о-38
0-32
30-0
30 О
30-0
30 О
30"О
i i5
l-!5
l- I 5
l-!5 ! "15
1" is
20-0
ЗР»»О
30-0
36-0
36-0
30" О
30-0
30-0
30 О
30"О
30-0
30-0
30-0
30-0
30-0 эо-о
36-0
30 О
30-0
2>7
2>1
2>7
2,8
2>9
Э,г
25 ь25
17,0
16,0
l5,5
15«0
14>0 у25
>25
)25 я25
>25
)25 . 20 I9 О
19,5
26,0
26,5
21,0
21,5
I8,5
l9> 0 !
9,5
2! ° 0
22,0
23,5
l8>0 !
8 5
20,0.
42
° 50
3Q
23
15 гl в
46
46
46
46
46
106
EQQ
100 !
iQ0 !
00 гоо
IQ0
106 !
100
0,25 о,эо
6, 35
O,40 о,45
0,05
0,16
0,!5
0>20
0>25
0,30
О 16
2>1
2,1
2 7
2>1
2>7
2,7
2,4
2>7
2,8
3,0
3,2
Э>2
Э,2
2,8
0>20
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0>30
Р 30
0>30
0,30
0 30
0,30
О «35
o,3s
0.35
О,35
0>35
0,35
0,40
0,40
0,40 о,4о
О,4е
6,40
0>45 е 45
0,45
0,45
0,45
045
0,05
0,10
0,15
0,26
0,25
I8
IO !
В
18
18
16 !
16
16
16
16
I! !!
il !!
ll о>30
0>05
1 30
2-66
2 15
2-40
2-45
2-50 !
"i5
I-45
2 00
2 30
2-35
2-40
1-05
l ЭО
1-50
2-15
2 20
2 20
0 55
1-!5 г-45
2 06
2 -05
2 65 г-Qo
0>1О
0>15
О,20
100
2>9 э,! э,э
З.э
3,2
2,8 эо
3 3 э,ь
3, Ь
0,25
100
0,30
0,05
100
too
0,10
0>!5
0,20
0,25
Ф 30
0,65
О,!e
0 )5
B 20
0 ° 25
0,30
6,05
20,5
2!>5
23
t7.5
18>0
18, 5
19>5
20>5 !
>5 !
5, o
16,0
l7 ° Q
18,5 !
9>о
2O, 5 ь25
>25
Р25
>25
)25 т25
18 О
17,0
16,5
106
100 !60
100 э,э
3,0
3,3
Э, 5
7
7
30 О
30-0
3,6
3Q-О
30-0 э,ь
3 ° 4
Э,2
3 .4
3,7
3>7 э,в
3, в
2 ° 1
2,1
2,1
2,1
2,)
2,6
2» 1
2 2
2>3
30-0
30-0
2
2
2
49
49
49
49
Ь9
49 эв
32
2В
° 25
28
28
28
28
28
28
21
21
2i
21
21
21
13
13
13 э
)э
13
Q>l0
0 15
106
lO0
100
30-6
0,20
0>25 о,3о
6,65
О, lÎ
0,15
30-0
30 О
30-6 !
-15
1-)5
I -15
I-!5
1-)5
1 !5
30" О
30-0
30-0
30 0
Эо 0 эо-о
30 О
30-0
30 О
30 0
30 О
ЭО-О
2 26
2"35
lQQ
3-05
0,20
0>25
0,30
0,25
0>36
0,35
0,40
0,45
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0>30 о,3о
О,ЗО
0,30 о,Зо
0>30
0,35
0 35
0,35
0 35
0 35
0,35 е,4е
ЬО
6Ф
ЬО
3 15
3 20 ! 25 !
-10
0-55 l 00
106 !
100 !
ОО
iQ0
100 !
t00
lQO
106
1ОО
106
too
100
16,0
6-35 гге
2-10!
5,5
19,5
26,0
0 05
6,!О
0 15
0,20
0,25
О 30
2 00
3-45
4»25
5 !О
6 15
2-20
Э-ЭО
Ь-45
5-36
6 60
7-05
2-50
3-40
5.-00
6-05
6-50
7-35
2-45
2,2
2 5
2,6
2;7
2>2
2>2
2>3
2,6
2>7
2,8
2,8
2,8
2,5
2,7
2>8
2,9
2 9
2,9
2,1
2 30
2 40
2 50
3 го
3-26
23,6
24;0
25,0
>25,0
2-00!
9,0
19 5
0,05
О, lo
0,15
0,26
6> 25
o,30
0,0$
0>le
О. t5
0,25
0,30
0»05
2 15
2-35
30-6
30-0
306
30-6
2 l,5
23>0
24,5
25,0
18.5
19,0
zo,S
22,5
23,5
24,0
11,6
2т55
3 10
3-05
1 40
ЗО 0
30 О
30-0
ЭО-О
30"О
30 0
30"О
2" ОО
2 15
2-35
2-50 э-оо г-зо
30-6 э
5
7 в
IO
1!
12 !
3 !
IS
16
17 !
Ь
19
21
22
23
24
zS
27
z8
29
31
32
33 Зв
ЗЬ
36
37
38
39
40 ьг
42
43
44
4S
42
- 48
49
s!
52
ЬЭ
S4
5S
56
57
58
59
6!
62
63
64
67
69 . 78 . 71
72
23
IВО
160 !
06
lOo
tOO
)ОО
1OQ
100 !
ОО
106 !
t00
10О !
leo
leo
100 !
60 !
leo
)O0
leo
100 !
t06
)ФФ
t00 !
06
106
i0e
100 !
ОО
166 iOO
100 !
106
100 гво
lee !
ФО
lO6
100 !
106
)OQ компонентов,мас,ч. ) 55
5Ь
SS
S5
66
66
-66
1,73
1,70 .
I,,73
I.«73
1,73
1>73
1;73
1>73
1>73 ! 73
i,n
1 13.
i.13 ! ° 73
1°, 13
1>73
1,73
1,13
1,13 !
>73
1,73
l 73 !.73
i,7Э
113 !
>73 .
i,7Э, t,73
1,13
1>73
1 ° 73
i,n. !
»73
1, 13
1,13
i.73 !.n
l>,73
l >73
I ° 73
1,7Э
i,n
173
1 73
1,76
1, 70
1,70
1. 76
1 ° 76
1>76 ! ° 70
1,70. . t»1o
t>70
l>70
l 76
1,76 . ! ° 70
t,7Ф
1,70
1»,70
l. 70
1,76
l 76 t>20
l ° 70
1,70 l,70
t,76-!,70
1,70 г,во I>,70
l>7eВодоотдача прн перепаде 0,1 НПа
45.
45 45
45 45
4S, 45
45 .ЬЬ
4$
4$
4$
Сроки схеативаНня,ч-мнн
> ! 30
2 65
2-20
2-Эо
2-45
3-00 ляют
1-50
2-05
3"15
4-40
5 !О
5-35
1 50
2-00
2-36
Ь !5
5-00
5-50
6-25
3-40
4-35
5 10
6 25
6-55
7-45
4-30
5 -!5
5-45
6-30
6-55
1"50
4-45
5 20
5 40
6-45
7-20
7-55
5 60
5-36 б-!5
7"30
7-55
6-15
2-20
2-35
ЗЯ20
3-55
;5-Э5
S-5О
2-25
2 40
2 55
3-15 елявт
2-36
2 45
4 30
S" 10 б" 10
7-05
3-50
4-45
$-30
6 30
6-55
8 00
5-20
S-45
6-20
7-15
8-05
Ь-55
5 30
0-55
1-20
1-30
1-45
1-50
2-io опреде !
"0Q
l-3О
2 !О
3-20
4-05
4-ls
1-05
1-10
1 45
2-40
4" 15
Ь-So
5 16
2)0 э-оо
4-15
5-40
6 10
6-50
2-40
3 15
«-3o
5"50
6-20
6-55
2 50
3 20
4-45
5-50
6 50
3 10
3 40
5" 10
6-50
7 00
7-20
l 25
1 45
2"35
3" 10
1-35
l-45
2 10
2 35
1214089
2. йрололиеиие табл б 7 8, 9
4! 2 3
11 !2
% ВФ В %
Таблица 2
:1 оотдачв ав 30 инн, . прн теилвратуре, С
0 йрочиосте юиюл при иетибе, ййв, при теипературе, С
CQcNM слаетиеани -ф IoNi теипервтуре, С
Состав раствора
22 (чарва 2 сут) I
100 (черве 24 и) 22
100 и йредлатаеитит
23
29
35 йааест3нД
4-1$
4-30
4-4$
11-205 !Э
5-45
5 40
16
11
3,2
3,3
3iS
19в5
20,0
f8,5
19,0
Табпнца3
Эодоотдачв пщи перепаде двалаиил 8,1 ййа. йредел прочности юнна иа иэтиб черве 24 ч, йй!
Состав таююнюииото раствора, иас.ч. йортлаиддге "ra рп чили
Иода ОЭЦ алперса- Давление, тура, С ййв
Деистрин
Ореил фивтрацину эванс
Количествоо филетрвтв, сит
100 !
42 2,7
23 2,8
46 2,7 !
6 3, I
100 45
I0O 45
t0O 45
100 45
0-38
IGNIS
0,30
0,30
0,1$
0,15
Составитель Л,бестужева
Техред M. Моргентал Корректор Э;Лончакова, Редактор Н,Гунько
Подяисное
Заказ 669 Тираж
ВНИИПИ Государственного комитета яо изобретениям и открытиям яри т ям я и ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5
Производственно-изд т
- здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yh.Ãýãâðèíâ, 101
75 100
76 100
77 100
78 !00
79 100
80 . 100
Ь! 100
82 100
83 100
84 1ЭО
85 100
0,40 0,10
0,40 0,1$
0,40 0,20
0,40 0,25
0 40 0,30
045 005
Oi45 0,10
0,45 0 15
0,45 0,20
0,45 0,25
0,45 0,30!
Ъ
I8 5
20,0
22,0
21,0
23,0
I7iO
° 17,$
18,0
19е5 .
20,0
2!>5! 70
1 ° 70
Ii?0
1Ф?0
1 ° 70
1.70
1,70
1,70
1,70
I 70
1,70
30""Э 9
30 0
30-0 9
300 - 9
300. 9
30""О 5
30-0 5
30-0 5
300 5
30" 0 5
300 5
100 !
180 !
4$
1-50
2-05
2 20
2"30
2-50
1-18
1 30
1 55
2"ОО
2 20
-40
) 13 14 15
* мчмлама- -юе4-00 6-05 2,8
5-15 6-25 2;9
6-20 7-30 3,0
7-05 8-20 3,0 ?-50 9-15 3,0
3"20 5-40: 2„9
4 15 6-20 3 0
5-25 6-55 3, I
6-45 8"05 3,2
7-50 8 50 3;2
8-40 535 3>2
