Тампонажный раствор

 

Использование: бурение и крепление нефтяных и газовых скважин в сложных термобарических условиях. Сущность изобретения: тампонажный раствор содержит портландцемент, амифол, полиэлектролит катионного типа ВПК-402, воду. Кроме того, он дополнительно содержит глинопорошок. Введение глинопорошка снижает плотность и реологические параметры раствора при сохранении прочностных свойств. 1 табл.

Изобретение относится к бурению и креплению нефтяных и газовых скважин в сложных геологических условиях.

Известен тампонирующий состав для гидроизоляции пласта, содержащий, мас. полидиметиламмонийхлорид 0,6-1,0, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 2,5-4,0, хлористый натрий 2-10 и воду остальное. Будучи добавленным к вяжущему этот тампонирующий состав создает изолирующий эффект [1] Недостатком известного состава является высокая прочность камня, что приводит к деформации и смятию колонны.

Наиболее близким к предлагаемому раствору является тампонажный раствор, включающий портландцемент 71,3954-72,9767, реагент на основе четвертичных аммониевых соединений 0,0037-0,0255, добавку 0,0182-0,0255 и воду [2] Известный состав обладает сверх высокими прочностными характеристиками и фактически непригоден для цементажа скважин, т.к. вызывает смятие колонны труб с аварийной ситуацией с необратимыми последствиями.

Технический результат изобретения состоит в снижении плотности и сверх высоких прочностных свойств тампонажного камня при увеличении пластичности тампонажного раствора.

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, реагент на основе четвертичных аммониевых соединений, добавку и воду, дополнительно содержит глинопорошок, в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых соединений он содержит полиэлектролит катионного типа ВПК-402, а в качестве добавки амифол смесь аммонийных солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот при следующем соотношении компонентов, мас. Портландцемент 47,10-56,30 Глинопорошок 6,50-11,75 Амифол смесь аммонийных солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфос- фоновой и метилими- нодиметилфосфоновой кислот 0,006-0,009 Полиэлектролит
катионного типа ВПК-402 0,091-0,120 Вода Остальное
Сущность изобретения состоит в том, что для получения облегченного тампонажного раствора к портландцементу добавляют глинопорошок, в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых оснований реагент ВПК-402, а в качестве добавки амифол смесь аммонийных солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот в определенных количествах.

Использование амифола и ВПК-402 раздельно в тампонажных растворах известно в количествах, не превышающих 0,003% (для амифола). Увеличение количества амифола (отдельно введенного) резко снижает прочность камня и все другие свойства. Для сохранения пластичности раствора, его прокачиваемости и седиментационной устойчивости в него вводят амифол в количестве 0,006-0,009% и реагент ВПК-402. Таким образом, отличие предлагаемого тампонажного раствора состоит в том, что он дополнительно содержит глинопорошок, в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых оснований ВПК-402, а в качестве добавки амифол.

В работе были использованы:
цемент, соответствующий требованиям ГОСТ 1581-85;
амифол, соответствующий требованиям ТУ 6-09-20-157-89, с содержанием основного вещества 75,0%
реагент ВПК-402, соответствующий требованиям ТУ 6-05-2009-86 с содержанием основного вещества 30%
Технология приготовления тампонажного раствора состоит в том, что сначала готовят раствор амифола и ВПК-402 в воде, а затем в этот раствор вводят цемент и глину.

П р и м е р 1. Готовят 1000 г раствора, содержащего, г: Цемент 56,30% 563 Глинопорошок 6,50% 65 Амифол 0,006% 0,06
(0,08 г концентрата) ВПК-402 0,09% 0,9
(3 г концентрата) Воду 37,104% 371,04.

Раствор подвергают испытаниям сразу, а также готовят из него призмы для дальнейших испытаний на прочность через 2 сут после схватывания.

Результаты испытаний следующие: В/Ц 0,589 Плотность, кг/м³ 1712
Вязкость, Па ˙с,
при скорости сдвига
27 с^-1 через время (в мин)
1 0,27
20 0,58
30 0,73
40 0,84
60 1,02
80 1,27
Сроки схватывания, ч-мин Начало 6-45 Конец 11-55
Предел прочности, МПа Через 2 сут На изгиб 1,7 На сжатие 6,6.

П р и м е р 2. Готовят 1000 г раствора, содержащего, г: Портландцемент 50,1% 501,00 Глинопорошок 8,75% 87,50 Амифол 0,008% 0,08
(0,107 г концентрата) ВПК-402 0,105% 1,05
(3,5 г концентрата) Воду 41,03% 410,37.

Раствор подвергают испытаниям сразу, а также готовят из него призмы для дальнейших испытаний на прочность через 2 сут после схватывания.

Результаты испытаний следующие В/Ц 0,696 Плотность, кг/м³ 1590
Эффективная вязкость, Па˙ с, при скорости сдвига 27 с^-1 через время (в мин)
7 0,20
20 0,33
30 0,72
40 0,81
60 0,90
80 1,42
Сроки схватывания, ч-мин, Начало 9-00 Конец 13-40
Предел прочности, МПа, через 2 сут При изгибе 1,20 При сжатии 4,10
П р и м е р 3. Готовят 1000 г раствора, содержащего, г: Портландцемент 47,1% 471,00 Глинопорошок 11,75% 117,50 Амифол 0,009% 0,09 г
(0,12 г концентрата) Реагент ВПК-402 0,120% 1,2
(4 г концентрата) Воду 41,021% 410,21.

Раствор подвергают испытаниям сразу, а также готовят из него призмы для дальнейших испытаний на прочность через 2 сут после схватывания.

Результаты испытаний следующие: В/Ц 0,696 Плотность, кг/м³ 1585
Эффективная вязкость, Па˙ с, при скорости сдвига 27 с^-1 через время (в мин)
7 0,14
20 0,30
30 0,47
40 0,75
60 1,32
80 1,41
Сроки схватывания, ч-мин, Начало 6-55 Конец 11-55
Предел прочности, МПа,
Через 2 сут При изгибе 1,10 При сжатии 3,3
Остальные примеры показаны в таблице.

Из приведенных данных примеров видно, что
введением глины в тампонажный раствор можно регулировать водосмесительный фактор, то есть плотность раствора;
введением амифола осуществляют регулирование сроков схватывания тампонажных смесей и их прочность;
реагент ВПК-402, будучи введенным в тампонажный раствор, позволяет снизить реологические параметры и стабилизировать (снизить кинетику падения) прочностные свойства. Сравнение свойств предлагаемого и известного растворов свидетельствует о том, что действие ВПК-402 более эффективно в присутствии глинистой добавки, нежели в ее отсутствие;
концентрации реагентов лежат в диапазоне: Портландцемент 47,1-56,3 Глинопорошок 6,50-11,75 Реагент амифол 0,006-0,009 Реагент ВПК-402 0,0091-0,120 Вода Остальное
При изменении концентраций выше или ниже указанных пределов не дает возможности достичь результата регулирования свойств глиноцементного раствора при помощи реагента катионного типа ВПК-402.

Формула изобретения

ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР, включающий портландцемент, реагент на основе четвертичных аммониевых соединений, добавку и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит глинопорошок, в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых соединений он содержит полиэлектролит катионного типа ВПК-402, а в качестве добавки амифол смесь аммонийных солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот при следующем соотношении компонентов, мас.

Портландцемент 47,100 56,300
Глинопорошок 6,500 11,750
Амифол смесь аммонийных солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот 0,006 - 0,009
Полиэлектролит катионного типа ВПК-402 0,091 0,120
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1