Базовый состав для тампонажных растворов "бос", тампонажный раствор и способ цементирования скважин

 

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к реагентам для регулирования технологических свойств тампонажных растворов, используемых в процессе крепления нефтяных, газовых и водяных скважин. Технический результат - создание эффективного базового состава, обеспечивающего получение тампонажных растворов с повышенной изолирующей способностью, пониженной водоотдачей и отсутствием пенообразования, повышение надежности крепи скважин, сохранение недр. Базовый состав для тампонажных растворов содержит водорастворимый эфир целлюлозы из группы метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза, полианионная целлюлоза и олигомерный гликоль с молекулярной массой 1000-3000 из группы олигомерный полиоксиэтиленгликоль или полиоксипропиленгликоль, или олигомерный сополимер окиси этилена и окиси пропилена, или простой эфир олигомерной окиси этилена, или простой эфир олигомерной окиси пропилена, простой эфир олигомерных сополимеров окиси этилена и окиси пропилена при следующих соотношениях компонентов, мас.%: водорастворимый эфир целлюлозы 95,0 - 99,9; олигомерный гликоль 0,1 - 5,0 и возможно дополнительно пластификаторы- замедлители сроков схватывания в количестве 0,1 - 5,0 % или ускорители сроков схватывания в количестве 1,0 - 4,0 %. Он может быть добавлен в тампонажный раствор в количестве 0,5-2,0 мас.%. Тампонажный раствор, содержащий цемент и указанный базовый состав, может также содержать по крайней мере один пластификатор в количестве 0,1 - 5,0 % или по крайней мере один ускоритель в количестве 0,1 - 4,0 %. В способе цементирования скважин используют указанный тампонажный раствор. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области реагентов для регулирования технологических свойств тампонажных растворов, используемых в процессе крепления нефтяных, газовых и водяных скважин.

Известно использование в качестве регуляторов свойств тампонажных растворов водорастворимых эфиров целлюлозы: КМЦ, МЦ, ОЭЦ, КМОЭЦ и др. (Тампонажные материалы и химреагенты. В. И. Костырин. "Справочное пособие для рабочих". М.: Недра, 1989, 144 с.) - аналог.

При их применении уменьшение водоотдачи недостаточно или, при увеличении концентрации, значительно загущается раствор и увеличиваются сроки схватывания, происходит вспенивание тампонажного раствора, что приводит к снижению изолирующих свойств и нарушению в работе технических средств цементирования.

Известны составы: 1) включающий в себя цемент и водный раствор гликоля (40-50 %) от массы цемента (патент РФ 2136844) и 2) тампонажный раствор, содержащий портландцемент, суперпластификатор С-3 (0,21-0,36), сульфацелл (0,28-0,42) и воду (патент РФ 2136843) - прототип.

Недостатками этих составов является недостаточная изолирующая способность, низкая деформативная адгезионная способность к металлу обсадных труб, высокий контракционный эффект, недостаточный уровень снижения водоотдачи и высокие реологические свойства, затрудняющие прокачивание раствора в скважину.

Задачей данного изобретения является создание эффективного базового состава для тампонажных растворов, используемых при креплении нефтяных и газовых скважин, обеспечивающего получение тампонажных растворов с повышенной изолирующей способностью, пониженной водоотдачей и отсутствием пенообразования.

Сущность изобретения заключается в том, что базовый состав для тампонажных растворов, содержащий водорастворимый эфир целлюлозы, содержит указанный эфир целлюлозы, по крайней мере один из группы: метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза, полианионная целлюлоза, и дополнительно олигомерный гликоль с молекулярной массой 1000-3000, по крайней мере один из группы: олигомерный полиоксиэтиленгликоль или полиоксипропиленгликоль, или олигомерный сополимер окиси этилена и окиси пропилена, или простой эфир олигомерной окиси этилена, или простой эфир олигомерной окиси пропилена, или простой эфир олигомерных сополимеров окиси этилена и окиси пропилена при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Водорастворимый эфир целлюлозы - 95,0 - 99,9 Олигомерный гликоль - 0,1 - 5,0 Базовый состав дополнительно может содержать добавки пластификаторов-замедлителей сроков схватывания в количестве 0,1 - 5,0 %.

Базовый состав дополнительно может содержать ускорители сроков схватывания в количестве 1,0 - 4,0 %.

Указанный базовый состав добавляют в тампонажный раствор в количестве 0,5 - 2,0 мас.%.

Другой объект изобретения - тампонажный раствор, содержащий цемент и реагент, причем в качестве реагента он содержит указанный базовый состав.

Тампонажный раствор может содержать по крайней мере один пластификатор в количестве 0,1 - 5,0 %.

Тампонажный раствор может содержать по крайней мере один ускоритель в количестве 0,1 - 4,0 %.

Тампонажный раствор содержит базовый состав в количестве 0,5 - 2,0 мас. %.

Показатели приведены в табл.1 и 2.

Другой объект изобретения - способ цементирования скважин с использованием тампонажного раствора, в котором в качестве тампонажного раствора используют указанный тампонажный раствор.

В качестве олигомерных гликолей (ПАГ) могут использоваться промышленные продукты, производимые ОАО "Нижнекамскнефтехим" и ОАО "Владимирский химический завод" (например, Лапрол-2102).

Эффективность действия базового состава заключается в синергетическом комплексообразовании функциональных групп компонентов, входящих в базовый состав, с гидратами вяжущего.

Образующиеся внутрикомплексные соединения и адсорбционные пленки отличаются низкой проницаемостью. Это приводит к снижению контракции, которая за счет особо прочной адсорбционной пленки сохраняется длительное время. Стабильность изолирующих свойств тампонажного раствора достигается в результате кольматации порового пространства, происходящей путем взаимодействия компонентов базового состава с гидратными новообразованиями.

Базовый состав готовят одним из известных методов смешения.

Необходимое количество базового состава, в зависимости от геолого-технических условий скважин, вводят в жидкость затворения тампонажного раствора. Готовят тампонажный раствор и испытывают согласно существующим стандартам.

В качестве показателя изолирующей способности тампонажных растворов использован общепринятый в теории фильтрации показатель - начальный градиент фильтрации, т.е. тот наименьший градиент давления (НГД), при котором в поровом пространстве тампонажного раствора (камня) начинается фильтрация свободной жидкости затворения.

Величина адгезии определяется по методу выдавливания цементного образца из стальной обоймы, выполненной в виде усеченного конуса с углом наклона боковой поверхности 2-5Θ. При создании нагрузки образцы отрываются от стальной поверхности.

"БОС" может вводиться в сухую тампонажную смесь при ее перемешивании или в жидкость затворения при приготовлении тампонажного раствора.

В зависимости от геолого-технических условий изменяется процентное содержание вводимого реагента в тампонажный раствор. При выборе рецептур тампонажных растворов, кроме пластового давления, необходимо учитывать коллекторские свойства цементных пластов с аналогичными параметрами.

Применение данного реагента в тампонажных растворах позволит повысить надежность крепи скважин, сохранить недра и экологию региона, где бурятся скважины.

Формула изобретения

1. Базовый состав для тампонажных растворов, содержащий водорастворимый эфир целлюлозы, отличающийся тем, что он содержит указанный эфир целлюлозы по крайней мере один из группы метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза, полианионная целлюлоза, и дополнительно олигомерный гликоль с молекулярной массой 1000-3000 по крайней мере один из группы олигомерный полиоксиэтиленгликоль или полиоксипропиленгликоль, или олигомерный сополимер окиси этилена и окиси пропилена, или простой эфир олигомерной окиси этилена, или простой эфир олигомерной окиси пропилена, или простой эфир олигомерных сополимеров окиси этилена и окиси пропилена при следующем соотношении компонентов, мас. %: Водорастворимый эфир целлюлозы - 95,0 - 99,9 Олигомерный гликоль - 0,1 - 5,0 2. Базовый состав по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно он содержит добавки пластификаторов-замедлителей сроков схватывания в количестве 0,1 - 5,0%.

3. Базовый состав по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно он содержит ускорители сроков схватывания в количестве 1,0 - 4,0%.

4. Базовый состав по п. 1, отличающийся тем, что его добавляют в тампонажный раствор в количестве 0,5 - 2,0 мас. %.

5. Тампонажный раствор, содержащий цемент и реагент, отличающийся тем, что в качестве реагента он содержит базовый состав по п. 1.

6. Тампонажный раствор по п. 5, отличающийся тем, что он содержит по крайней мере один пластификатор в количестве 0,1 - 5,0%.

7. Тампонажный раствор по п. 5, отличающийся тем, что он содержит по крайней мере один ускоритель в количестве 0,1 - 4,0%.

8. Тампонажный раствор по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что он содержит базовый состав в количестве 0,5 - 2,0 мас. %.

9. Способ цементирования скважин с использованием тампонажного раствора, отличающийся тем, что в качестве тампонажного раствора используют тампонажный раствор по любому из пп. 5-8.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3