Композиция для приготовления пеноцементного тампонажного раствора
Использование: бурение и крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: композицию для приготовления тампонажного раствора готовят путем последовательного растворения в воде сульфонола и карбамидоформальдегидной смолы. Полученный раствор используют в качестве жидкости для затворения цемента. Затем композицию аэрируют. Исходные ингредиенты используют при следующем соотношении , мае. ч.: тэмпонэжный цемент 100; сульфонол 0,5-0,7; карбамидо-формальдегидная смола 0,7-1,1; вода 55-60. 1 табл.
СОНЭЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я>з Е 21 В 33/138
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4896058/03 . (22) 20.11.90 (46) 15.03.93. Бюл, ¹ 10 (71) Конструкторское бюро.Производственного объединения "Саратовнефтегаз" (72) П,М. Данилевич, Н.В, Стубалина, Б.П, Макаров, Г. В. Нетисов, А. В. Стригин, В. В, Тураев и Б. В. Якубенко (56) Бондаренко В. В. и др. Крепление скважин пеноцементными тампонажными растворами. Обз. инф. Ср. Строительство скважин, М„ВНИИЭНТ, 1989, с, 12 — 15, Авторское свидетельство СССР № 991027, кл. Е 21 В 33/138, 1981.
Авторское свидетельство СССР
¹ 927973, кл, Е 21 В 33/138, 1980.
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и касается приготовления облегченных тампонажных растворов, предназначенных преимущественно для цементирования "горячих" скважин в условиях аномально низких пластовых давлений и интенсивных поглощений.
Целью изобретения является расширениЕ пределов регулирования сроков схватывания пеноцементного тампонажного раСтвора и повышение прочности на изгиб получаемого тампонажного камня в интервале температур от 40 до 100 С при степени аэрации 6 — 8.
Поставленная цель достигается тем, что композиция для приготовления пеноцементного тампонажного раствора, включающая таМпонажный цемент. воду и сульфонол, дополнительно содержит карбамидо-формальдегидную смолу при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.: тампонажный цемент 100
„„5IJ „„1802085 À1 (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
ПЕНОЦЕМЕНТНОГО ТАМПОНАЖНОГО
РАСТВОРА (57) Использование: бурение и крепление нефтяных и газовых скважин, Сущность. композицию для приготовления тампонажного раствора готовят путем последовательного растворения в воде сульфонола и карбамидоформал ьдегидной смолы. Полученный раствор используют в качестве жидкости для затворения цемента. Затем композицию аэрируют. Исходные ингредиенты используют при следующем соотношении, мас. ч.: тампонажный цемент 100; сульфонол 0,5-0,7; карбамидо-формальдегидная смола 0,7 — 1,1; вода 55-60, 1 табл. вода 55-60 сульфонол 0,5-0.7 карбамидо-формаль- дегидная смола 0,7 — 1,1
Карбамидо-формальдегидная смола благодаря большой величине сил поверхностного натяжения обеспечивает уменьшение размеров и повышение стойкости и равномерности распределения воздушных пузырьков в растворе, а зто способствует повышению прочности формирующегося тампонажного камня, Было также установлено, что введение в раствор карбамидоформальдегидной смолы в количествах, обеспечивающих повышение прочности тампонажного камня, обеспечивает также расширение интервала регулирования сроков схватывания раствора.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемая композиция отличается новой совокупностью ингредиентов и их коли1802085
55-60 чественным соотношением, а именно сульфонола и карбамидо-формальдегидной смолы, Поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна", Анализ других известных составов облегченных тампонажных растворов показал, что использование вновь введенного в заявляемую композицию ингредиента - карбамидо-формал ьдегидной смолы — известно. Однако в известном составе она используется с другими ингредиентами и выполняет иные функции (гюсле специальной обработки используется в качестве облегчающей добавки), нежели в заявляемом составе, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения также критерию изобретения "существенные отличия", Для получения пеноцементного тампонажного раствора для цементирования скважин сначала готовят исходную композицию путем последовательного растворения в воде расчетных количеств сульфонола и карбамидо-формальдегидной смолы и затворения полученным раствором соответствующего рецептуре количества та ";онажного портландцемента. Полученную таким образом композицию затем аэрирук-. любым известным способом, обеспечивая щим получение степени аэрации 6 — 8, что соответствует содержанию воздуха в составе 0,012 — 0,015 мас,ч, Карбамидо-формальдегидная смола— продукт поликонденсации карбамида с формальдегидом, представляет собой водную суспензию светло-желтого цвета, выпускается Щекинским ПО "Азот" по ГОСТ 14231 — 88.
Для экспериментальной проверки был приготовлен 41 состав пеноцементного тампонажного раствора с различными соотношениями ингредиентов в исходной композиции и степенью аэрации в указанных пределах.
Испытания пеноцементных тампонаж- ных растворов и полученных с их использованием образцов цементного камня проводились по стандартным методикам, принятым в нефтегазовой промышленности. Режимы проведения испытаний растворов; температура — 50 и 75 С, давление, соответственно, — 20 и 30 МПа.
B таблице приведены полученные s процессе испытаний физико-механические свойства аэрированных тампонажных растворов с различным содержанием добавок (сульфонола и карбамидо-формальдегидной смолы) и воды эатворения, а также полученных из этих тампонажных растворов образцов цементного камня.
3Î
На основании полученныхданных определены оптимальные с точки зрения обеспечения требуемого комплекса свойств соотношения ингредиентов в исходной композиции, мас.ч.: 0,5 — 0,7 сульфонол; 0,7 — 1,1 карбамидо-формальдегидная смола; 100 тампонажный портландцемент, 55 — 60 вода затворения. При повышении- содержания добавок выше приведенных значений начинает резко снижаться прочность тампонажного камня, а при меньших их количествах раствор становится нестабильным и расслаивается.
Изменением содержания добавок (сульфоналаа и карбамидо-формальдегидной смолы) и воды затворения в указанных пределах начало схватывания раствора при температуре 50 С может регулироваться в интервале от 2 ч 55 мин до 4 ч 25 мин, а при температуре 75 С вЂ” в интервале от 2 ч 45 мин до 5 ч 10 мин. Соответствующие этим температурам интервалы регулирования конца схватывания раствора. от 5 ч до 6 ч
25 мин и от 4 ч 30 мин до 7 ч 55 мин.
Полученные данные свидетельствуют, что при указанных температурах в сравнении с прототипом заявляемая композиция
::беспечивает получение пеноцементного гампонажного раствора со значительно более широкими пределами регулирования сроков схват ывания, а пеноцементный камень, получаемый из данного раствора; имеет в 1,3 — 1,6 раз более высокую прочность на изгиб, Это позволяет приготовить тампонажный раствор, прокачиваемость которого в наибольшей степени соответствует глубине прокачки, и улучшить качество тампонажных работ.
Методом экстраполяции определено, что укаэанные результаты могут быть распространены на интервал температур от 40 до 100 С, Формула изобретения
Композиция для приготовления пеноцементного тампонажного раствора, содержащая тампонажный цемент, сульфонол и воду, отличающаяся тем, что, с целью расширения пределов регулирования сроков схватывания раствора и повышения прочности на изгиб образующегося цементного камня в интервале температур от 40 до
100 С при степени аэрирования 6-8, она дополнительно содержит карбамидо-формальдегидную смолу при следующем соотношении ингредиентов, мас,ч: тампонажный цемент 100; сульфонол 0,5-0,7; карбамидо-формальдегидная смола 0,7-1, 1. вода
1802085
Ингредиенты исходной композиции, мас. ll
Параиетсы пеноцементного раствора и тампонаяного камня сроки схватывания ч-мим предел прочности каина на изгиб врез 48 и, йда растекаеплотность гlсмт условия испытаний в ре мя загустева- карбанидофорпальдегидная снопа сульфонол тампонаяный портландценент вода ность, см с, С Р,Nla начало окончание ння чмин
SS
0,4
Раствор нестабилен (расслоеиие) 50 20 1-45 2-55
100
l6 f, l5
16 1,15 !
6 1,15 .15 1,14
15 1,14
15 1,14
14 l,!3
14 1,13
-14 1,13 .18 >14
18 1, 14
I 8 1, 14
17 1, 12 !
7 1,12
17 1,12
16 1,10
16 1,10 l6 1, 10
0,7
0,9
l,1
0,7
0,9
1,1
0,7
0,9.
1,1
0,7
019
1,1
0,7
0,9
1,1
0,7
0,9
1 1
1 ° 1
100
0,5
0,5
0,5
0,6
0,6
0,6
0,7
0,7
0,7
О ° 5
0,5
0,5
0,6
0,6
0,6
0,7
0,7
0,7
0,4
5-00
5-25
100
20 2-12
3-25
3-45
3-00
10О
20 2-30
20 1-47
5 30 I 00
5-1 0
100
5-32
5-38
20 2-20 3-30
20 2-32 3-47
5-15
5-40
100
50 20 I "50 3"05
50 20 2-25 3-35
)00
)00
l00
l00
)00
)ОО I 00
20 2-35 3-50 . 5"45
50
5-05
2-10
3-15
3-40
3-45
3-40
20 2-25
5-25
20 2-30
20 2-25
5-3 О
5-10
5-45
20 2-35 3-55
20 2-40 4-00 5-55
20 2-45 4-10
6-05
6-15
4-20
20 2-50
20 2-55 4-25 6-25
Раствор нестабилен (расслоение) 2-30
2-49 4-30
l0O !
100
2-40
3-20
5-!О
2-45
3-25 5-40
3-12
3-18
5-00
2-25
5-20
2"35
2-40
2-15
3-20 5-45
4-50
3-00
100
3-15 5-30
5-45
100
2-35
2-45
3-25
3-00 5-00
1 00
100
2-55
3-10
4-30
5-55
100
7 "30
3-00
3-40 6-05
100
2-35
2-40
6-40
3-55
2-45 4-38
7-00
6-50
2-40
10О
4-20
4-30
4-35
100 !
1D0
100
2-55
7"30
7-40
3-00
2-50 5-00 6-05
7-35
3-00
5-05
5-10
7-55
3= 10
Составитель С, Борисов
Техред М.Моргентал Корректор Т. Вашкович
Редактор
Заказ 835 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при.ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
0,5
0 5
0,5 . 0,6
0,6
0,6
0,7
0,7
0,7
О 5
0,5
0,5
0,6
0,6
0,6
0,7
О,7
0,7
0,8
О ° 8
0,8
0,7
0,9
1,1
0.7
О 9
1ВI
0,7
019
1,1
0,7
0,9
1,1
0,7
0.9
1 1
0,7
0,9
1,1
0,7
0,9
1 1
16 1,10
16 1,10
16 1,10
15 1,0
15 1,0
15 1,0
14 0,90
14 0,90
14 0,90 18 1,0
18 1,0
18 1,0
17 0,90
17 0,90
17 0,90
16 0,85
16 0,85
16 0,85
15 0,84
0,84
15 0,84
2,40
2,40
2,30
2,20
2,19
2,!8
2,17
2,f4
2,!О
2,14 г, !3
2,12
2,11
2 ° 10
2 ° 08
2,07
2,06
2,06
То яе, через 24 ч
2,80
2,70
2,78
2,76
2 69
В
2, 76
2 76
2,66
2,50
2,50
2 ° 36
2,45
2,40, 2,31
2,41
2,40
2,30
2,39
2,36
2,30
