Тампонажный состав для крепления скважины в интервале продуктивного пласта
Владельцы патента RU 2310675:
Общество с ограниченной ответственностью "Татнефть-Бурение" (ООО "Татнефть-Бурение") (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при креплении скважин в интервале продуктивного пласта или при капитальном ремонте и ликвидации скважин. Тампонажный состав для крепления скважины в интервале продуктивного пласта, содержащий цемент и модифицирующую добавку, в качестве модифицирующей добавки содержит Сараксан - стабилизированную постферментационную суспензию, содержащую не менее 1,5% ксантана, или Сараксан-Т в виде порошка при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: - цемент - 100, Сараксан или Сараксан-Т - 0,01-0,04 от массы цемента (на сухое). Сараксан-Т может быть использован в виде суспензии. Технический результат - получение тампонажного состава с низкой водоотдачей, повышенной прочностью на изгиб и сжатие. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта с целью предотвращения преждевременного обводнения продукции пласта верхними и нижними водами, а также найдет применение при капитальном ремонте и ликвидации скважин.
Известен тампонажный состав (см. патент РФ №2154728, 7 Е21В 33/128, опубл. в БИ №23, 20.08.2000 г.), включающий цемент, воду и нитрит натрия содержащую добавку в виде жидкости плотностью 1183 кг/м3 с концентрацией следующих компонентов, мас.%:
- нитрит натрия 15,2-22,3
- нитрат натрия 0,69-1,96
- сульфат натрия 4,86
- хлорид натрия 0,08-8,25
- карбонат натрия 0,40-1,57
при следующем соотношении ингридиентов, мас.ч.:
- цемент 100
- указанная добавка 20-30
- вода 20-30.
Известный состав обладает хорошими свойствами, такими как изгиб и сжатие, однако используемая добавка многокомпонентна и поэтому контроль содержания их компонентов строго по ГОСТу вызывает определенные трудности. Кроме того, для достижения высоких прочностных характеристик состав требует его добавления в больших количествах.
Известен также тампонажный состав для крепления скважины в интервале продуктивного пласта, формирующий трещиностойкий цементный камень (см. РД 153-39, 0-333-04 «Технология крепления интервала перфорации скважин с применением тампонажного раствора, формирующего трещиностойкий цементный камень», г.Бугульма, 2004 г., ОАО «Татнефть»).
Известный тампонажный состав лишен вышеперечисленных недостатков и может быть принят в качестве прототипа.
Указанный состав содержит цемент и модифицирующую добавку. В качестве последней использован водорастворимый полиэлектролит ВПК-402, выпускаемый по ТУ 2227-184-00203312-98, в количестве 0,35% от массы цемента.
Реагент ВПК-402 является высокомолекулярным соединением линейно-циклической структуры, получаемым полимеризацией мономера диметилдиаллиламмоний хлорида, и представляет из себя от бесцветной до желтого цвета, однородную по консистенции, жидкость без посторонних включений. ВПК-402 относится к третьему классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.
Полученный тампонажный раствор добавкой 0,3% ВПК-402 и сформировавшийся из него цементный камень обладают высокими физико-механическими показателями (см. табл.). Однако он имеет и ряд недостатков. Поскольку ВПК-402 относится к третьему классу опасности по ГОСТу, следовательно, работа с ним требует особых мер безопасности, а сам он загрязняет окружающую среду. Кроме того, введение ВПК-402 в тампонажный состав в большом количестве - 0,3% от массы цемента увеличивает стоимость приготовляемого тампонажного раствора и не соответствует требованиям международного стандарта.
Задачей настоящего изобретения является создание тампонажного состава, лишенного перечисленных недостатков, присущих прототипу.
Поставленная задача достигается описываемым тампонажным составом, включающим цемент и модифицирующую добавку.
Новым является то, что в качестве модифицирующей добавки использована стабилизированная постферментационная суспензия Сараксан, содержащая 1,5% ксантана, или Сараксан-Т в виде порошка, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
- цемент - 100
- Сараксан или Сараксан-Т - 0,01-0,04 от массы цемента (на сухое).
Сравнение заявляемого тампонажного состава с прототипом показывает, что он обладает новой совокупностью ингредиентов и их малым количественным соотношением. Кроме того, патентные исследования ретроспективностью в 20 лет показали отсутствие аналогичных технических решений, что делает возможным считать его новым, т.е. о соответствии критерию "Новизна".
Сараксан представляет собой стабилизированную постферментационную жидкость с добавлением формальдегида, содержащую не менее 1,5% ксантана, и обладает ярко выраженными загущающими и клеящими свойствами. Ксантан - экзогенный полисахарид с молекулярной массой до 12 млн., получаемый микробным синтезом с помощью непатогенных бактерий Xanthomonas compestris в аэробных условиях. Источником питания служит сахароза.
Основные характеристики Сараксан или Сараксан-Т.
1. Экологически чистый продукт.
2. Высокоэффективный загуститель, псевдопластик, гелеобразователь.
3. Стабилизатор эмульсий и суспензий.
4. Сохраняет реологические свойства в широком температурном интервале.
5. Эффективен в кислых и щелочных средах.
Выпускается промышленностью в соответствии с ТУ 2458-006-00480709-03.
По степени воздействия на организм Сараксан и Сараксан-Т относятся к малоопасным веществам 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76 и имеют разрешение на применение в нефтяной промышленности как моющее и чистящее средство. Сараксан или Сараксан-Т обеспечивают долговременную прочность тампонажного камня.
Физико-механические свойства тампонажного раствора с модифицирующей добавкой Сараксан или Сараксан-Т и камня из него приведены в прилагаемой таблице. Сараксан поставляется к потребителю в жидком виде, а Сараксан-Т в виде порошка.
В таблице представлены показатели качества тампонажных составов с добавкой Сараксан-Т и базового цемента по прототипу: сроки схватывания, растекаемость, прочность на изгиб и сжатие при хранении. Измерение времени начала и конца схватывания проводили с помощью прибора ВИКА, растекаемость определяли по конусу АЗНИИ, прочность - по общепринятым методикам. Эксперименты проводили при 21°С в лаборатории сектора крепления скважин института "ТатНИПИнефть" ОАО "Татнефть". Как видно из таблицы, добавление Сараксана или Сараксана-Т в пределах 0,01-0,04 является оптимальным. Добавление их более 0,04 мас.% в пересчете на сухой портландцемент делает раствор вязким и не прокачиваемым.
Сравнение физико-механических свойств растворов и образованного камня предлагаемого тампонажного состава и состава по прототипу (см. таблицу), предлагаемый состав обладает преимуществом по количественному содержанию и по физико-механическим показателям, таким как изгиб и сжатие.
| Состав тампонажного раствора, ПТЦ 100, % | Водоотделение мл. | Растекаемость мм | Плот ность кг/м3 | Прочность камня через 48 ч, МПа | Сроки схватывания ч-мин | Условная водоотдача см3/30 мин | |||
| В/Ц | Сараксан-Т | изгиб | сжатие | начало | конец | ||||
| 0,5 | - | 2,0 | 230 | 1850 | 4,19 | 14,13 | 8-05 | 9-00 | 189,6 |
| 0,5 | 0,010 | 3,4 | 225 | 1830 | 4,18 | 14,8 | 6-25 | 7-15 | 123,24 |
| 0,5 | 0,025 | 3,4 | 220 | 1830 | 4,33 | 11,00 | 6-40 | 7-30 | 129,56 |
| - | - | ||||||||
| 0,5 | 0,04 | 3,2 | 203 | 1820 | 4,54 | 9,2 | 6-30 | 7-30 | 176,96 |
| 0,5 | 0,050 | 3,0 | 180 | 1840 | 4,67 | 13,00 | 5-50 | 6-50 | 132,72 |
| ВПК-402 | |||||||||
| 0,5 | 0,3 | 2,0 | 250 | 1840 | 3,82 | 9,3 | - | - | 107,0 |
Технология цементирования (крепления) скважины с использованием предлагаемого состава осуществляется с использованием традиционного стандартного цементировочного оборудования. Затворение, закачивание и продавливание как первой порции, так и второй порции приготовленного тампонажного раствора осуществляют с использованием цементосмесительной машины СМН-20 и цементировочного агрегата ЦА-320А по общепринятой технологии цементирования.
Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.
Использование предлагаемого состава обеспечивает получение цементного камня с повышенными прочностными характеристиками при минимальной добавке модифицирующего реагента, в сравнении с прототипом, приготовление тампонажного раствора из него не требует разработки новой технологии, малотоксичен и доступен для потребителя, «Сараксан» и Сараксан-Т выпускается отечественной промышленностью.
1. Тампонажный состав для крепления скважины в интервале продуктивного пласта, содержащий цемент и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки использована стабилизированная постферментационная суспензия, содержащая не менее 1,5% ксантана - Сараксан или Сараксан-Т в виде порошка при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| цемент | 100 |
| Сараксан или Сараксан-Т | |
| от массы цемента (на сухое) | 0,01-0,04 |
2. Тампонажный состав по п.1, отличающийся тем, что Сараксан-Т вводят в виде суспензии.
