Тампонажный раствор

 

Сущность изобретения состоит в следующем . Раствор содержит, мас.%: тампонажный цемент 66.05-67,5, модифицированную метилцеллюлозу 0,145-0,165, натрий фосфорнокислый однозамещенный 0,10-0,35, вода остальное. Растворяют добавки в воде при 40-50°С. Раствором затворяют цемент. Прочность камня на изгиб не менее 3,0 МПа при 75°С. 1 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4732570/03 (22) 04.07.89 (46) 1 5.06.92. Бюл. М 22 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (72) П.Ф. Цы ц ымуш ки н, С. P. Xà é ðóëë è Н, А,П.Тарнавский, Г,С.Глянцева. Г.Г,Искандерова и Б.В.Михайлов (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1328481, кл. Е 21 В 33/138, 1987, Лимановский В,M. и др. Модифицированная метилцеллюлоза — эффективный показатель водоотдачи тампонажных растворов. РИТС, сер. Бурение, 1976, М 9, с. 29.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для цементирования скважин в. условиях нормальных и умеренных температур.

Известен тампонажный раствор для крепления нефтяных и газовых скважин, содержащий тампонажный цемент и модифицированную метилцеллюлозу, который не обеспечивает необходимых сроков схватывания и эффективного снижения водоотдачи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является тампонажный раствор, который содержит тампонажный цемент, модифицированную метилцеллюлозу, воду, в качестве ускоряющей добавки — хлористый кальций.

Однако известный раствор в условиях

-нормальных и умеренных температур имеет Ы 1740627 А1 (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР (57) Сущность изобретения состоит в следующем, Раствор содержит, мас.%: тампонажный цемент 66,05 — 67;5, модифицированную метилцеллюлозу 0,145-0,165, натрий фосфорнокислый. однозамещенный

0,10-0,35, вода остальное. Растворяют добавки в воде при 40 — 50 С. Раствором затворяют цемент. Прочность камня на изгиб не менее 3,0 МПа при 75 С. 1 табл. короткие сроки схватывания и недостаточную прочность цементного камня.

Целью изобретения является сохранение технологически необходимых сроков схватывания при одновременном повышении прочности цементного камня при 40- ф, 75 С. С

Тампонажный раствор содержит там- р понажный цемент, модифицированную метилцелл юл озу, натрий фосфор нокисл ый однозамещенный и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тампонажный цемент 66,05 — 67.5 )йа

Модифицированная метилцеллюлоза 0,145 — 0.165

Натрий фосфорнокислый однозамещенный 0,10 — 0;35

Вода Остальное

Натрий фосфорнокислый однозамещенный йаН2Р04 2Н20 — кристаллическое вещество белого цвета, хорошо -раствори1740627 мое в воде, плотность 1900 кг/м . Установз лено, что натрий фосфорнокислый однозамещенный ослабляет воздействие ионов кальция на ММЦ, тем самым предотвращает коагуляцию ее и обеспечивает стабилизацию тампонажного раствора, что позволяет регулировать сроки схватывания и повысить прочность цементного камня, Тампонажный раствор для цементирования скважин готовят следующим образом.

Предварительно растворяют в воде расчетное количество ММЦ и натрия фосфорнокислого. Для ускорения и улучшения процесса растворения воду следует нагреть до 40-50 С, но не выше. при более высоких температурах происходит желатинизация

ММЦ.

Приготовление тампонажного раствора производится по общепринятой технологии.

Физические и механические свойства известного и предлагаемого тампонажных растворов представлены в таблице.

Пример. Приготовили 1 м тампонажного раствора при следующем соотношении компонентов, мас, (опыт 5):

Тампонажный цемент 66,05

Модифицированная метил целлюлоза 0,165

Натрий фосфорнокислый однозамеще нный 0.33

Вода 33,455

Вычисляют массы компонентов по формуле

rn= v у а, где m — масса компонента в единице объема тампонажного раствора, кг; у — плотность раствора, кг/м; з. ч — объем тампонажного раствора, м; з, а — процентное массовое содержание компонентов.

m1 = 1143,0 кг цемента:mz = 5,7 кг

NaHzP04; тз = 2 85 кг ММЦ; пц = 579 кг воды, Жидкость затворения готовится путем растворения в 579 кг предварительно нагретой воды, 2,8 кг ММЦ и 5,7 кг йаН2РО4.

Тампонажный цемент затворяется на приготовленной жидкости затворения.

Последовательность приготовления предлагаемых составов, указанных в таблице, аналогична выше описанной технологии и отличается лишь количеством компонентов.

Физические и механические свойства данного тампонажного раствора определяются по известным методикам. Фильтрационные характеристики определяют. на

55 приборе ВМ-6. Для приготовления тампонажного раствора испольэовали цемент.

ПЦТ-Д20-100 Новотроицкого и Кувасайского цементных заводов.

Иэ таблицы видно, что введение натрия фосфорнокислого однозамещенного улучшает технологические параметры тампонажного раствора, Содержание натрия фосфорнокислого однозамещенного в пределах 0,1 — 0,35 мас, обеспечивает тампонажному раствору нормальные сроки схватывания и повышенные прочностные свойства при значительном снижении водоотдачи (опыты 4 — 10).

При содержании натрия фосфорнокислого одноэамещенного менее 0,1 мас. / (опыты 18 и 19) имеет место увеличение индукционного периода (большой интервал между началом и концом схватывания). содержание более 0,35 мас.% приводит к сокращению сроков схватывания тампонажного раствора (опыт 20),, Оптимальное содержание тампонажного цемента установлено равным 66,05—

67,50 мас., так как при уменьшении указанной концентрации (опыты 11-12) формируемый цементный камень имеет незначительную прочность и повышенные сроки схватывания, а при избыточном содержании цемента ухудшается прокачиваемость раствора — растекаемость снижается до 16 см (опыт 13).

При содержании в тампонажном растворе ММЦ менее 0,143 мас. прочность формируемого камня незначительна, наблюдается повышение водоотдачи раствора (опыты 14 —.15), а при содержании ММЦ более 0,165 мас. ухудшается подвижность тампонажного раствора (опыты 16 и 17).

Обоснование температурного предела показано в опытах 21 и 22, При температурах испытания более 75 и менее.40 С тампонажный раствор имеет неудовлетворительные сроки схватывания.

Предлагаемый тампонажный раствор B сравнении с прототипом обладает повышенными прочностными свойствами при сохранении необходимых сроков схватывания, а также пониженной водоотдачей и может быть рекомендован для широкого применения при бурении нефтяных и газовых скважин в условиях нормальных и умеренных температур, Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент, модифицированную метилцеллюлоэу, добавку и воду, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения прочности цементного камня при одновременном сохранении сроков схватывания, он

1740627

0,145-0,165 в качестве добавки содержит натрий фосфорнокислый однозамещенный при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Тампонажный цемент 66,05-67,50

Модифицированная метилцеллюлоза

Натрий фосфорнокислый однозамещенный

Вода

0,10-0,35

Остальное

Водоотдама, сна/30 нин

Сроки схватывания, цас-мин

Плот- Тенпеность, ратура

РастВхае"

Состав тампоцаицого раствора, нас.-.

Процность иа изгиб, ИПа

-!

Вода

Опыт! г

I !

Цемент HHII KaHIPO< сас1д !

2 ность см

Ко ец состав

19,0

18,0 !

9,5

11-27

4-27

2-20

66,6

65,7

65,7

;840 22 !

830 22

1730 75

0,1

0,1

0,1

2,72

3.37

9-55

3-55

1-35

522

360

1,3

ый состав

П р и м е ц а н и я. 1. Испытания проводились при 0,1 ИПэ.

2. В опытах 6,7, 12,13, 14 использовали тампонахный портланлценемт ПЦТ-Д20- 100 Кувасайского цементного завода, в опытах 3-5, 8-11, 15-22 использовали ПЦТ.-Д20- 100 Иовотроицкого завода

Составитель А.Шишкин

Техред М.Моргентал

Корректор П.Гереши

Редактор M,Öèòêèíà

Заказ 2061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

5

7

9 l0

1l

12

13 !

- l6

17

18

19

21 гг

66,05

66,05

67,50

66,05

67,50

67,50

66;45

66,0

66,0

66,6

66,7

66,7

66,7

66,7

66,7

66,05

66,7

66,45

66,45

0,165 .

0,165

О,!45

0,145

О,!65

0,165

0,155

1,165

0,160

0,160

0,I35

О, 135

О, 170

0,170

О, 160

О, 160

О, 16В

О, 155

О, 155

0,33

0,33

0,10

0,10

0,35

0,35

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,08

0,08

0,40

0,2

0,2

Известный

33,3

32,9

32,9

Предлагаем

33,455

33 455

32,255

33,705

31.985

31,985

33>195

33,635

33,640

32, 04 32 о65

32,965

32,93

32,93

33,06

33,71

33,195

33,195

18,0

18,0

18,5

18,0 !

8,0

-I Е;0

20,0

18, 0

18,0

16,0

i8,î

20,0

7, О

17,0

19 0

19,0

I8.5

20,0

20,0

i730

1730 !

17оо

1740 !

I720 !

700 !

6ЕО

1700

75 .45

ЕО

4-00

5-45

4-05

4-00

4-20

5-40

4-50

4-50

5-25

2-05

3-55

5-25

3-3О

5-15

2-05

2-00

2" 15

2- 00

8-10

5-!5

8-00

5-50

6-05

6-10

8-10

5-20

7-10

6 30

5-45

5-50

6-50

5-15

7-50

5-55

5-50

3-40

3-05

15- 00

3.7

3,4

3,9

3,44

3,58

3,4

3,7

3,0

3,42

4,12

3,45

3,го

3,57

3,40

4,06

3,40

3.7

3, 8

3, г! е

18

12

I5

14

29

29.

7

13