Комплексный реагент для тампонажных растворов и тампонажный раствор

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и используется в процессе крепления нефтяных и газовых скважин при приготовлении тампонажных растворов. Комплексный реагент для тампонажных растворов, включающий понизитель водоотдачи, пластификатор, пеногаситель, дополнительно содержит структурообразователь при следующем соотношении компонентов, мас.%: понизитель водоотдачи 30-94, пластификатор 2-25, пеногаситель 1-14, структурообразователь 3-25. Комплексный реагент в качестве структурообразователя содержит, по крайней мере, одно соединение алюминия из группы: гидрооксихлорид, тетрагидрооксихлорид, пентагидрооксихлорид, аморфная окись алюминия. Тампонажный раствор, включающий цемент и комплексный реагент, в качестве последнего содержит вышеуказанный реагент в количестве 0,6-1,5% к массе сухого цемента. В качестве цемента он может содержать цемент облегченный с облегчающей добавкой, одной из группы: глина, трепел, диатомит, вермикулит, перлит, микросферы. В качестве цемента он также может содержать добавочный или бездобавочный портландцемент, или расширяющийся цемент, или гипсоцемент. Технический результат - получение низкой водоотдачи, седиментационной устойчивости, однородности затвердевшего тампонажного раствора-камня по всему столбу при использовании тампонажного раствора как нормальной плотности, так и легкого, и сверхлегкого. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и используется в процессе крепления нефтяных и газовых скважин при приготовлении тампонажных растворов.

Известен комплексный реагент для тампонажных растворов - понизитель водоотдачи, содержащий в своем составе водорастворимую гидрооксиэтилцеллюлозу (сульфацелл) и суперпластификатор С-3. Известен тампонажный раствор, содержащий этот реагент [1].

Недостатком реагента и тампонажного раствора является то, что этот реагент вызывает вспенивание тампонажного раствора, чем снижает способность к прокачке в затрубном пространстве, замедляет сроки схватывания тампонажных растворов, эффективен для бездобавочного портландцемента, для легких цементов седиментационная стойкость низкая.

Известен комплексный реагент для тампонажных растворов, обеспечивающий прокачку раствора в затрубное пространство, снижающий его водоотдачу и повышающий седиментацию в широком диапазоне температур (от 50 до 150°С), понижающий пенообразование, имеющий следующий состав:

Понизитель водоотдачи	60-90
Пластификатор	9-25
Пеногаситель	1-15.

Недостатком данного реагента и содержащего его тампонажного раствора является увеличение плотности тампонажного раствора до 1,9-2 кг/см³ и длительные сроки схватывания в диапазоне низких температур. Кроме того, для облегченных тампонажных систем реагент не обеспечивает седиментационно-стойких растворов.

Механизм действия данных реагентов основан на пластификации систем тампонажных растворов и снижении водоцементного фактора, что может сказаться отрицательно на долговременной прочности камня из-за недостатка воды для гидратации в более поздние сроки твердения.

Целью изобретения является получение комплексного реагента для тампонажных растворов, обеспечивающего устранение указанных недостатков тампонажных систем.

Поставленная цель достигается тем, что комплексный реагент для тампонажного раствора, включающий понизитель водоотдачи, пластификатор, пеногаситель, дополнительно содержит структурообразователь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Понизитель водоотдачи	30-94
Пластификатор	2-25
Пеногаситель	1-14
Структурообразователь	3-25.

Комплексный реагент в качестве структурообразователя содержит, по крайней мере, одно соединение алюминия из группы: гидрооксихлорид, тетрагидрооксихлорид, пентагидрооксихлорид, аморфная окись алюминия.

Поставленная цель достигается также тем, что тампонажный раствор, включающий цемент и комплексный реагент, в качестве последнего содержит описанный заявляемый реагент в количестве 0,6-1,5% к массе сухого цемента.

В качестве цемента он содержит цемент облегченный с облегчающей добавкой, одной из группы: глина, трепел, диатомит, вермикулит, перлит, микросферы. В качестве цемента он также может содержать добавочный или бездобавочный портландцемент, или расширяющийся цемент, или гипсоцемент.

Новая заявляемая совокупность известных компонентов реагента и тампонажного раствора обеспечивает изменение концентрации твердеющего раствора, обеспечивающую повышенную седиментационную устойчивость, не снижающую плотность тампонажного раствора, обеспечивая его безусадочность, адгезию к трубам и породе, необходимые сроки схватывания при температурах от 20 до 90°С. Тиксотропность полученной системы обеспечивает снижение давления при прокачке. Низкая водоотдача, седиментационная стойкость, однородность камня по всему столбу обеспечивается не только тампонажным раствором нормальной плотности, но и легким и сверхлегким тампонажным раствором.

В качестве понизителя водоотдачи в заявляемом реагенте может быть ПВС (поливиниловый спирт), МЦ - метилцеллюлоза, сульфацелл, гидрооксиэтилцеллюлоза и другие понизители водоотдачи.

В качестве пеногасителя могут быть использованы: трибутилфосфат ТБФ, гликольэтилсиликаты-полиметилсилоксановая жидкость (ПМС), лапиро-пилен гликоль ЛПГ-40 и др.

В качестве структурообразователя могут быть использованы неорганические соли - соединения алюминия: гидрооксихлорид, тетрагидрооксихлорид, пентагидрооксихлорид, аморфная окись алюминия (АОА) и их смеси.

В качестве вяжущего может быть цемент бездобавочный (ПЦТБ-G), добавочный (ПЦТ-II-100), облегченный с различными наполнителями: глинами, трепелом, микросферами, расширяющийся цемент, гипсоцемент и др. В качестве пластификатора могут быть С-3, нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) или их соли, лигносульфонаты и др.

Пример №1 (табл., опыт 1). Для получения берут 94% (94 г) понизителя водоотдачи ПВС, 2% (2 г) пластификатора С-3, 9% (9 г) гидрооксихлорида алюминия и 1% (1 г) пеногасителя ТБФ. Все тщательно перемешивают. Слеживаемость и липкость (в отличие от ПВС) реагента снижаются, он становится однородным. Хорошо растворяется в воде. Берут 1,5% (15 г) реагента к массе 1 кг облегченного цемента, содержащего микросферы, смешивают с водой и получают однородный тампонажный раствор, имеющий нулевой водоотстой, практически нулевую контракцию и регулируемые сроки схватывания. За счет синергетического эффекта органических и неорганических реагентов, структурирующих раствор, эффект контракции растягивается во времени и становится нулевым, водоотдача раствора снижается до 20 см³/30 мин.

Пример №2. Для получения реагента берут 30% (30 г) гидрооксиэтилцеллюлозы (ОЭЦ), соль НТФ "корилат" - пластификатор 25% (25 г), 25% (25 г) пентагидрооксихлорида алюминия, 14% (14 г) полиметилсилоксановой жидкости. Перемешивают до однородной массы. Берут 0,5% (5 г) реагента к массе 1 кг бездобавочного портландцемента ПЦТ II -100. Готовят тампонажный раствор согласно существующим ГОСТам и проводят его испытания (см.табл., опыт 4).

Пример №3 (табл., опыт 7). Для получения реагента берут 94% (94 г) МЦ, добавляют 2% (2 г) пластификатора С-3, 3% (3 г) аморфной окиси алюминия, 1% (1 г) пеногасителя лапрола-Л-21.024. Тщательно перемешивают.

Берут 0,75% (7,5 г) полученного реагента к массе 1 кг облегченного цемента, содержащего глину, готовят тампонажный раствор согласно ГОСТу и испытывают на физико-химические характеристики: водоотстой, контракция, водоотдача, сроки схватывания (см. табл., опыт 6).

Использованные источники.

1. Заявка на патент РФ №97106934/03 от 28.04.97. Е 21 В 33/138.

2. Патент РФ №2194149, 2001 г.

1. Комплексный реагент для тампонажных растворов, содержащий понизитель водоотдачи, пластификатор и пеногаситель, отличающийся тем, что дополнительно содержит структурообразователь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

понизитель водоотдачи	30-94
пластификатор	2-25
пеногаситель	1-14
структурообразователь	3-25,

при этом структурообразователь содержит, по крайней мере, одно соединение алюминия из группы: гидрооксихлорид, тетрагидрооксихлорид, пентагидрооксихлорид, аморфная окись алюминия.

2. Тампонажный раствор, включающий цемент и комплексный реагент, отличающийся тем, что содержит комплексный реагент по п.1 в количестве 0,6-1,5% к массе сухого цемента.

3. Тампонажный раствор по п.2, отличающийся тем, что в качестве цемента содержит цемент облегченный с облегчающей добавкой, одной из группы: глина, трепел, диатомит, вермикулит, микросферы.

4. Тампонажный раствор по п.2, отличающийся тем, что содержит в качестве цемента бездобавочный или добавочный портландцемент, или расширяющийся цемент, или гипсоцемент.