Сырьевая смесь для получения сверхлегкого тампонажного материала для условий многолетних мерзлых пород

Авторы патента:

C09K8/473 - Материалы для различного использования, не отнесенные к другим подклассам

Владельцы патента RU 2313559:

Беляев Константин Владимирович (RU)
Орешкин Дмитрий Владимирович (RU)
Первушин Григорий Николаевич (RU)

Настоящее изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и касается составов тампонажных материалов, используемых при цементировании обсадных колонн в условиях многолетних мерзлых пород. Технический результат - повышение трещиностойкости тампонажного материала, эффективная герметизация затрубного и межтрубного пространства при креплении нефтегазовых скважин с одновременной защитой многолетних мерзлых пород (ММП) от растепления в процессе перфорации и эксплуатации скважин. Сырьевая смесь для получения сверхлегкого тампонажного материала для условий многолетних мерзлых пород, включающая портландцемент тампонажный и полые стеклянные микросферы, воду, дополнительно содержит аппретированные 0,3 мас.% γ-аминопропилтриэтоксисилана полые стеклянные микросферы при соотношении ингредиентов, мас.%: портландцемент тампонажный - 32,05...41,32, полые стеклянные микросферы - 1,65...5,98, указанные аппретированные полые стеклянные микросферы - 5,95...14,9, вода - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и касается составов тампонажных материалов, используемых при цементировании обсадных колонн в условиях многолетних мерзлых пород.

Известен состав тампонажного раствора, содержащего тампонажный портландцемент, наполнитель в виде аппретированных стеклянных микросфер марки МСО А9 в количестве от 3,5 до 13,2 мас.%, модифицирующие добавки суперпластификатор НКНС-1 "40-03" и гидрофобизатор ГМЖ и воду (RU №1640367, кл. Е21В 33/138, опубл. 1991).

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является сырьевая смесь для получения сверхлегкого теплозащитного тампонажного материала для условий многолетних мерзлых пород, содержащая, мас.%: тампонажный портландцемент - 34,4-43,3, полые стеклянные микросферы - 13,0-17,2, суперпластификатор С-3 - 0,26-0,32, вода - остальное или тампонажный портландцемент - 36,55-45,3, аппретированные полые стеклянные микросферы - 13,25-18,5, суперпластификатор С-3 - 0,28-0,34, вода - остальное (RU №2003131944, опубл. 27.04.2005).

Цель настоящего изобретения - повышение трещиностойкости тампонажного материала, эффективная герметизация затрубного и межтрубного пространства при креплении нефтегазовых скважин с одновременной защитой многолетних мерзлых пород (ММП) от растепления в процессе перфорации и эксплуатации скважин.

Поставленная цель достигается за счет того, что сырьевая смесь для получения сверхлегкого тампонажного материала для условий многолетних мерзлых пород, включающая тампонажный портландцемент (ПЦТ), полые стеклянные микросферы (ПСМС), дополнительно содержит аппретированные 0,3 мас.% γ-аминопропилтриэтоксисилана полые стеклянные микросферы (АПСМС) при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: тампонажный портландцемент - 32,05...41,32, полые стеклянные микросферы - 1,65...5,98, указанные аппретированные полые стеклянные микросферы - 5,95...14,9, вода - остальное.

Полые стеклянные микросферы и аппретированные полые стеклянные микросферы имеют удельную поверхность 44100 см²/г и серийно выпускаются промышленностью России по ТУ 6-36 и ТУ 6-11-156. В качестве вяжущего используется портландцемент тампонажный, который производится по ГОСТ 1581-96.

Сверхлегкий тампонажный материал повышенной трещиностойкости приготавливается и закачивается с использованием традиционного цементировочного оборудования.

Предлагаемый сверхлегкий тампонажный материал повышенной трещиностойкости позволяют: получить цементный тампонажный материал с плотностью до 0,83 г/см³, обладающий прочностью при изгибе в возрасте 2 сут от 0,6 до 0,92 МПа при температуре твердения (20±2)°С и от 1 до 1,8 МПа при температуре твердения (75±2)°С. Такие значения значительно превосходят требования ГОСТ РФ для облегченных цементных тампонажных материалов, так как прочность на растяжение при изгибе для них должна быть не менее 1 МПа. Предлагаемый материал имеет прочность сцепления со стальной обсадной трубой до 2,85 МПа, прочность сцепления с горными породами: с известняком - до 5,9 МПа, с песчаником - до 5,4 МПа, которые во времени увеличиваются за счет продолжающейся гидратации тампонажного портландцемента и набора прочности. Это позволит исключить использование дорогостоящих лифтовых теплоизолирующих труб; значительно ускорить завершающие работы на скважине; существенно повысить надежность системы "обсадная труба-цементное кольцо-горная порода" после перфорации и при эксплуатации скважин. Сравнительные данные об известных и предлагаемых тампонажных материалах и свойства приведены в табл.1 и 2. Результаты подтверждают, что получен сверхлегкий тампонажный материал повышенной трещиностойкости по показателям трещиностойкости и вязкости разрушения после старта магистральной трещины. Тампонажный материал по изобретению имеет высокую прочность сцепления со стальной обсадной трубой и горными породами, что повышает надежность конструкции скважины. С увеличением срока эксплуатации скважины повышается прочность сцепления цементного камня со стальной обсадной трубой и горными породами, обеспечивается защита ММП от растепления.

Применение предлагаемого тампонажного материала дает возможность значительно снизить трудовые, энергетические, материальные и финансовые затраты при строительстве, повысить надежность при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Таблица 1 Физико-механические свойства сверхлегкого тампонажного материала повышенной трещиностойкости в возрасте 2 сут. Условия испытания: температура 75°С/22°С, давление атм
№	Состав раствора, мас.%	В/Ц	Плотность раствора, г/см³	Прочность сцепления с, МПа	Прочность, МПа*
обсадной трубой	известняком	песчаником	изгиб	сжатие
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	ПЦТ - 66,67 Вода - 33,33	0,5	1,81	2,37/1,7	5,3/2,16	5,2/2,1	5,64/2,82	17,9/9,2
2	ПЦТ - 41,32
	ПСМС - 2,07	1,12	0,93	2,15/1,1	5,1/2,58	5,5/2,7	1,8/0,92	3,9/1,9
	АПСМС - 10,33
	Вода - 46,28
3	ПЦТ - 40,82
	ПСМС - 4,08	1,15	0,94	2,25/1,12	5,23/2,2	5,7/2,7	1,75/0,87	3,7/1,75
	АПСМС - 8,16
	Вода - 46,94
4	ПЦТ - 39,68
	ПСМС - 5,95	1,22	0,97	2/1,05	4,9/2,5	5,3/2,85	1,6/0,85	3,4/1,6
	АПСМС - 5,95
	Вода - 48,42
5	ПЦТ - 33,11
	ПСМС - 1,65	1,52	0,83	2,75/1,83	5,74/2,4	6,2/2,9	1,15/0,8	2,4/1,4
	АПСМС - 14,9
	Вода - 50,34
6	ПЦТ - 32,79
	ПСМС - 3,28 АПСМС - 13,11	1,55	0,85	2,85/1,43	5,9/2,8	6,4/3,2	1,1/0,75	2,3/1,3
	Вода - 50,82
7	ПЦТ - 32,05
	ПСМС - 4,81	1,62	0,89	2,6/1,31	5,6/2,4	6,04/2,9	1/0,6	2,1/1,1
	АПСМС - 11,22
	Вода - 51,92
Примечание: над чертой - значение при температуре твердения 75°С, под чертой - при 22°С.

Таблица 2 Параметры трещиностойкости и вязкости разрушения сверхлегкого тампонажного материала повышенной трещиностойкости в возрасте 2 сут, сформированного при Т=75/22°С
№	Состав раствора, мас.%	В/Ц	Плотность раствора, г/см³	Параметры трещиностойкости и вязкости разрушения, Дж/м²
G_i	G_L	G_c
1	2	3	4	5	6	7
	ПЦТ - 66,67	0,5	1,81	37,5/18,7	55,6/27,3	93,1/47
1	Вода - 33,33
	ПЦТ - 41,32
	ПСМС - 2,07	1,12	0,93	22,1/11,5	61/30,6	83,1/42,1
2	АПСМС - 10,33
	Вода - 46,28
	ПЦТ - 40,82
3	ПСМС - 4,08	1,15	0,94	21,8/10,9	59/30,1	80,8/41
АПСМС - 8,16
	Вода - 46,94
	ПЦТ - 39,68
4	ПСМС - 5,95	1,22	0,97	20,3/9,9	58,2/29,1	78,5/39
АПСМС - 5,95
	Вода - 48,42
	ПЦТ - 33,11
5	ПСМС - 1,65	1,52	0,83	18,1/9,3	55,1/28	73,2/37,3
АПСМС - 14,9
	Вода - 50,34
	ПЦТ - 32,79
6	ПСМС - 3,28	1,55	0,85	17,8/8,9	54,2/27,3	72/36,2
АПСМС - 13,11
	Вода - 50,82
	ПЦТ - 32,05
7	ПСМС - 4,81	1,62	0,89	16,2/8,2	52/25,8	68,2/34
АПСМС - 11,22
	Вода - 51,92
Примечание: G_i - удельные энергозатраты на трещинообразование; G_L - удельные энергозатраты на сопротивление росту магистральной трещины (вязкое разрушение); G_c - удельные энергозатраты на полное разрушение. * - удельные энергозатраты находятся по полностью равновесным диаграммам деформирования и разрушения путем деления энергозатрат на площадь поперечного сечения образца в соответствии с ГОСТ 29167-91.

Сырьевая смесь для получения сверхлегкого тампонажного материала для условий многолетних мерзлых пород, включающая портландцемент тампонажный и полые стеклянные микросферы, воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит аппретированные 0,3 мас.% γ-аминопропилтриэтоксисилана полые стеклянные микросферы при соотношении ингредиентов, мас.%:

портландцемент тампонажный	32,05...41,32
полые стеклянные микросферы	1,65...5,98
указанные аппретированные полые
стеклянные микросферы	5,95...14,9
вода	остальное

Изобретение относится к эмульсионным составам для повышения нефтеотдачи пластов. .

Многофункциональная гидрофильная эмульсионная система для ремонта скважин (варианты) // 2313557

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам, используемым при капитальном ремонте скважин. .

Многофункциональная гидрофильная эмульсионная система для ремонта скважин (варианты) // 2313557

Буровой раствор // 2313556

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, конкретно, к составам буровых растворов, применяемых для вскрытия пластов с аномально высоким пластовым давлением - АВПД.

Применение нефтеполимерной смолы в качестве стабилизатора водонефтяных эмульсий // 2313385

Изобретение относится к реагентам для стабилизации фазового состава эмульсий с высоким содержанием воды в нефтепродукте. .

Состав для выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин и ограничения водопритока в добывающих скважинах // 2313560

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин и ограничения притока воды в добывающих скважинах

Способ повышения вязкости и стабильности водомасляных эмульсий // 2313566

Изобретение относится к технологии получения высоковязких и стабильных водомасляных эмульсий, которые применяются для увеличения нефтеотдачи пластов, а также в процессах газодобычи

Стабильная водомасляная эмульсия // 2313567

Изобретение относится к составам для получения высокообводненных и стабильных эмульсий, широко используемых в технологии получения топлив, увеличения нефтеотдачи пластов, например при обработке высокообводненных коллекторов, нагнетательных и добывающих скважин, а также в процессах газодобычи и для временной изоляции проницаемости в призабойной зоне пластов

Устройство для обработки призабойной зоны скважины // 2313663

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для повышения производительности скважин путем обработки призабойной зоны

Жидкость для глушения скважин без твердой фазы // 2314331

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к жидкостям для глушения скважин без твердой фазы, и может быть использовано при проведении ремонтных работ в скважинах с пластовым давлением, равным или ниже гидростатического

Реагент для обработки призабойной зоны нефтяного пласта и способ с его использованием // 2314332

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к реагентам для обработки призабойной зоны нефтяного пласта и к способам обработки призабойной зоны для повышения производительности скважин, и может быть использовано на скважинах в широком диапазоне пластовой температуры (20-90°С), суммарного содержания солей в пластовой и закачиваемой водах (0,034-24,0 мас.%) на карбонатных, терригенных и глинизированных породах

Способ и композиции для ингибирования образования гидратов углеводородов // 2314413

Изобретение относится к способам и композициям для ингибирования образования гидратов углеводородов в процессе добычи нефти

Утяжеленный буровой раствор // 2315076

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к утяжеленным буровым растворам, используемым при бурении скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений АВПД

Тампонажный раствор // 2315077

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах

Меченые ингибирующие образование накипи полимеры, содержащие их композиции и способ предотвращения или регулирования образования накипи // 2315778

Изобретение относится к использованию ингибирующего образование накипи полимера для предотвращения или регулирования образования накипи в содержащих воду системах