Тампонажный раствор
Сущность изобретения: раствор содержит , мас.%: портландцемент 60-30; расширяющую добавку на основе оксида кальция 2-8; полиметиленмочевину 1-3, воду остальное . Смешивают сухие компоненты, затем затворяют водой. Применение раствора обеспечивает снижение фильтрационного водоотделения в 2-2,5 раза-и увеличение адгезии к обсадной колонне в 1,4-1,5 раза. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860694/03 (22) 18.06.90 (46) 07.03.93. Бюл. ¹ 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым раст ворам (72) Ю.Я.Тарадыменко, В.П.Тимовский, В.А.Кушу, В.Я.Ахрименко и Ю.Г.Карпенко . (56) Авторское свидетельство СССР N 1222820, кл, Е 21 В 33/128, 1981. Авторское свидетельство СССР N 1617133, кл, Е 21 В 33/138, 1988. Изобретение относится к технологии крепления нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов, например, при малой толщине непроницаемой перемычки между водоносными и продуктивными горизонтами, при наличии зон с аномальной величиной пластовых давлений и т.д. Цель изобретения — повышение изолирующей способности расширяющегося тампокажного раствора путем снижения величины фильтрационного водоотделения и повышения адгеэии формирующегося цементного .камня к стенкам обсадной колонны при сохранении его упруго-деформативных свойств. Поставленная цель достигается тем, что раствор, включающий портландцемент, рас, ширяющую добавку и воду, дополнительно содержит полиметиленмочевину (ПММ) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент 60-70 Расширяющая добавка 2 — 8 Полиметиленмоче вина 1 — 3 „„. Ж „„1799999 А1 (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР (57) Сущность изобретения; раствор содержит, мас.7ь: портландцемент 60 — 30; расширяющую добавку на основе оксида кальция 2-8; полиметиленмочевину 1-3, воду остальное. Смешивают сухие компоненты, загем затворяют водой. Применение раствора обеспечивает снижение фильтрационного водоотделения в 2-2,5 раза.и увеличение адгезии к обсадной колонне в 1,4-1,5 раза. 1 табл. Вода Остальное. Полиметиленмочевина представляет собой белый мелкодисперсный lloDowOK c высокой удельной поверхностью (10 — 1,6 10 см /r). В воде незначительно набухает Выпускается по ТУ 6 — 05 — 217 — 1448 — 87. В процессе формирования структуры частицы ПММ являются центрами к кристаллизации гидроксида кальция (портландита) и эттрингита,.являющихся основными расширяющими структурными элементами. В результате введения совместно с расширяющей добавкой ПММ образуются мелкодисперсные кристаллы, обеспечивающие большую величину расширения камня и высокую адгезию его с металлом колонны. В тампонажном растворе частицы ПММ кольматируют поры в прифильтровой зоне и снижают его водоотдачу. В затвердевшем камне упругие частицы ПММ являются демпфирующими элементами микроструктуры, повышающими его упруго-деформативные СВ0АСТВВ. В качестве расширяющей добавки наиболее эффективным в смеси с полиметиленмо1799999 чевиной является использование оксида кальция, полученного обжигом карбонатных пород при температуре 1500 — 1700 С. Это позволяет получить линейное расширение в пределах 4-10 без ухудшения технологических и физико-механических свойств раствора и камня. Приготовление предлагаемого тампонажного раствора осуществляют предварительным смешиванием сухих компонентов (портландцемента, расширяющей добавки и ПММ) с последующим затворением водой. Фильтрационное водоотделение тампонажного раствора определяют по стандартной методике на установке УВЦ вЂ” 2 при температуре 75 С и перепаде давления на фильтре 3,7 МПа, Адгезию цементного камня оценивают по величине удельного давления на сдвиг при выдавливании твердевших B течение 2 суток при 75 С образцов из стальных цилиндрических форм диаметром 50 мм высотой 100 мм. Изолирующую способность тампонэж.ного раствора и затвердевшего камня оце.нивают по давлению гидропрорыва на специальной установке, фиксируя начало фильтрации через образцы, твердеющие в стальной обойме диаметром 50 мм и высотой 100 мм. Линейное расширение определяют при твердении образцов в конических формах высотой 80 мм и диаметрами оснований 35 и 50 мм в воздушно-влажных условиях при 75 С в течение 24 ч. Испытания на прочность и деформативность проводят на универсальной испытательной машине "Инстрон" 1342 (ФРГ), Пример 1. В сухом виде тщательно в течение 5 мин перемешивают 500 г цемента (64%), 39 г расширяющей добавки (5 ) и 15.5 г ПММ (2 ). Полученную смесь высыпают в чашку для затворения и приливают 226 мл воды, перемешивают в течение 3 мин, Полученный раствор заливают в формы (1 1 5 см), а также в формы (d =50 мм, h = 100 мм) и помещают в термостат где образцы выдерживают в воде при температуре 75 С. После твердения в термостате проводят испытания прочностных показателей, а также определяют величину адгезии к металлу. Тампонажный раствор и камень имеют следующие свойства; водоотдача — 300 см /30 мин. давление гидропрорыва — 3,8 МПа/м, давление на сдвиг — 4,0 МПа/2 сут, предел прочности при изгибе через 24 ч— 6,2 МПа, предел прочности при. сжатии— 16,3 МПа, линейное расширение — 7,7, относительная предельная деформация— 2,0 10 Пример 2, 450 r портлэндцемента (60 ) смешивают с 37,5 г расширяющей добавки(7 ) и 22,5 r ПММ (3 ). затем полученную смесь высыпают в чашку для. затворения и приливают 225 мл воды, перемешивают в течение 3 мин. Тампонажный раствор и камень имеют следующие показа"0 тели: водоотдача — 230 см /30 мин, давлез ние гидропрорыва камня — 4,8 МПа/м,. давление на сдвиг — 4,0 МПа/2 сут, предел прочности при изгибе 7,8 МПа, предел прочности при сжатии 19,8 МПэ, линейное расширение 9,0 %, относительная предельная деформация — 4,4 10 ". Пример 3. 400 г портландцемента (58 p) смешивают с 69 г расширяющей добавки (10%) и 3,4 г ПММ (0,5 ), затем полученную смесь высыпают в чашку для затворения и приливают 217 мл воды, перемешивают в течение 3 мин. Тэмпонажный раствор и камень имеют следующие показатели: водоотдача — 300 см /30 мин, давлез ние гидропрорыва — 2,4 МПа/м, давление на сдвиг — 2,2 МПа/2 сут, предел прочности при сжатии 12,1 МПа, линейное расширение— 4,7%, относительная предельная деформация 1,2 10 30 Свойства предложенного тампонажного раствора и известной композиции приведены в таблице. Добавка ПММ менее 1 не снижает существенно фильтрационное водоотделение, а также не увеличивает адгезию камня к колонне, при содержании в смеси более 3% ПММ значительно ухудшается подвижность раствора, При содержании в растворе менее 2 / расширяющей добавки происходит незна40 чительное расширение, а при добавлении более 8% оксида кальция снижаются физико-механические показатели тампонажного камня. Как следует из приведенных данных, 45 снижение фильтрационного водоотделения при совместном введении IlMM с оксидом кальция происходит в 2-2,5 раза, увеличение адгезии тампонажного камня к колонне на 40-50 о . Формула изобретения Тампонажный раствор, включающий портлэндцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция и воду, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью повышения его изолирующей способности за счет снижения фильтрационного водоотделения и повышения адгезии цементного камня к колонне. он дополнительно содержит пол1799999 2-8 1 — 3 Остальное. основе оксида кальция Полиметиленмочеви на Вода иметиленмочевину при следующем соотношении компонентов, мас. : Портландце1лент 60.-70 Расширяющая добавка на Физико-механические свойства раствора м камня при температуре 75аt давление тндропрорива канна йда/и давление >>о едемте НПа тносмтел41 пределв ) де0орив00 Гостав раствора, мас.я растека>еноств вода,по кому су Аэн!1И . ни Сроки схеа- .Водотмвания. отдача ч-имн смз/30 Предел прочности через 24 ч, 101 ° »»,---расвмрясиая добавка полинепорт ланд цена расеир>> ние ° тилен" ночеаина нача- конец ло ри 3> н» тмм h рототип 6,4 4,9 10 в 20>l 2,2 2-20 2-35 600 2,S 1 65 5 2 7 ° 5 8,8,010 з l,2 ° t0 з 3 9.i0 0.l,4.IS 4 2 10 3 3,4 3,8 3,8 4,8 3,4 4,0 4,0 3,6 4,6 3,4 20,2 ! 6,3 19,2 19>8 17 ° 3 2 62 3 64 4 70 5 60 6 66 1.5 7 ° 5 6,2 7,3 7,S 7,0 5 3,0 7.7 6,2 t,0 1,0 2,5 9,0 5,4 2,4 2,2 4,0 12,1 4,7 1,2 10 э! с 8: 72 9 59 0 5 4 ° 0 0,5 315 23 23,0 35,5 24 2,0 1,6 2,3 1,0"10 11 ° S 3,3 Составитель В.Кушу Техред М.Моргентал Корректор A.Ìîòûëü Редактор С.Кулакова Заказ 1143 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 28,0 17 ! 28,5 20 28>0 18 26,0 17 30,0 !19 30,5 19 Заявляв>в>й диапазон 2-50 3-05 340 2-30 2-55 300 2-40 2-45 380 3-05 3-10 230 2-40 2-50 400 Запределв>е>й диапазон 3-30 3-45 600 Непрокачиваенмй раствор 5-00 5-IS 700
