Тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин


 


Владельцы патента RU 2542013:

Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") (RU)

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин. Тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин, содержащий портландцемент, пенетрирующую добавку, понизитель водоотдачи, пластификатор, пеногаситель и воду, отличается тем, что в качестве пенетрирующей добавки он содержит «ПенетронАдмикс», в качестве понизителя водоотдачи - любой из водорастворимых эфиров целлюлозы, в качестве пластификатора - лигносульфонат, в качестве пеногасителя - трибутилфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 100, указанная пенетрирующая добавка 3,0 сверх 100, указанный понизитель водоотдачи - 0,03-0,1 сверх 100, указанный пластификатор - 0,3-0,7 сверх 100, трибутилфосфат - 0,01-0,1 сверх 100, вода до водоцементного отношения - 0,38-0,42. Технический результат - восстановление целостности цементного кольца в затрубном пространстве скважин при образовании в нем микротрещин и микрозазоров. 1 табл.

 

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин.

Известен тампонажный раствор, содержащий тампонажный цемент и добавку, набухающую при контакте с пластовыми флюидами (углеводородами, водой или солевыми растворами и их смесями) в случае повреждения цементной матрицы, в котором упомянутый набухающий компонент представляет собой эластомер, компаундированный с водной инвертной эмульсией, содержащей частицы полимера (см. заявка WO 2011/131306 А1, 27.10.2011) [1]. Этот тампонажный раствор предназначен для цементирования скважин, его недостатком является низкая растекаемость цементного теста, ограничивающая его применение при цементировании обсадных колонн в условиях малых кольцевых зазоров.

Наиболее близким аналогом к изобретению по своей технологической сущности является тампонажный раствор для цементирования нефтяных, газовых, геотермальных и других скважин, содержащий цемент и по меньшей мере добавку одного вещества, которое набухает при контакте с водой, поступающей из продуктивного пласта при нарушении целостности цементного кольца, образуя физический барьер в зоне структурного нарушения, примерами такого материала являются частицы суперабсорбирующего материала (см. пат. US 2007/0204765 А1) [2].

Недостатком этого раствора является большое водоотделение тампонажного раствора, что может быть причиной образования каналов в цементном кольце при цементировании обсадных колонн с большим отходом ствола скважины от вертикали.

Задачей изобретения является разработка технологичного тампонажного раствора, цементный камень которого обладает способностью восстанавливать герметичность цементного кольца при образовании в нем микротрещин и микрозазоров при контакте с водой. У тампонажного раствора должно отсутствовать водоотделение, а его растекаемость позволять произвести цементирование обсадных колонн скважин без осложнений.

Поставленная задача достигается введением в тампонажный цемент добавок.

Сущность изобретения заключается в том, что тампонажный раствор включает портландцемент, пенетрирующую добавку, понизитель водоотдачи, пластификатор, пеногаситель и воду, отличается тем, что в качестве пенетрирующей добавки он содержит «ПенетронАдмикс» (производства ООО «Пенетрон», г. Екатеринбург, выпускаемого по ТУ 5745-001-77921756-2006), в основном состоящий из монокальциевого алюмината СаО·Al2O3, диалюмината кальция СаО·2Al2O3, полугидрата гипса CaSO4·0,5H2O, клинкерных минералов C3S и С3А, а также Са(ОН)2 (см. Отчет о НИР «Состав продуктов твердения цементного камня до и после нанесения проникающей капиллярной смеси «Пенетрон» - Екатеринбург: ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», 2010 г. - 43 с.), в качестве понизителя водоотдачи - любой из водорастворимых эфиров целлюлозы, в качестве пластификатора - лигносульфонат, в качестве пеногасителя - трибутилфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- портландцемент - 100

- пенетрирующая добавка«ПенетронАдмикс» - 3,0 сверх 100

- водорастворимый эфир целлюлозы - 0,03-0,1 сверх 100

- лигносульфонат - 0,3-0,7 сверх 100

- трибутилфосфат - 0,01-0,1 сверх 100

вода до водоцементного отношения - 0,38-0,42.

Из патентной и научно-технической литературы нам не известны тампонажные материалы, содержащие совокупность указанных выше компонентов в предложенном качественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.

Достигаемый при осуществлении изобретения технический результат состоит в том, что входящие в состав тампонажного раствора компоненты в указанных количествах в совокупности обеспечивают восстановление целостности цементного кольца при образовании в нем микротрещин и микрозазоров при контакте цементного камня с водой, снижают водоотделение цементного раствора, обеспечивают удовлетворительную растекаемость раствора.

Указанная пенетрирующая добавка восстанавливает целостность цементного кольца в затрубном пространстве скважин при образовании в нем микротрещин и микрозазоров (при контакте цементного камня с водой). За счет равномерного распределения в толще цементного кольца частицы добавки «ПенетронАдмикс», растворяясь в воде, вступают в реакцию с ионными комплексами кальция и алюминия, различными оксидами и солями металлов, содержащимися в цементе. В ходе этих реакций формируются более сложные соли, способные взаимодействовать с водой и создавать нерастворимые кристаллогидраты. Сеть этих кристаллов заполняет капилляры, микротрещины и микрозазоры. При этом кристаллы становятся составной частью структуры цементного кольца.

Заполненные нерастворимыми кристаллами капилляры, микротрещины и микрозазоры не пропускают воду, поскольку в действие приходят силы поверхностного натяжения жидкостей. Сеть объемных кристаллов, заполняющая капилляры, препятствует фильтрации через них воды, чем восстанавливает целостность цементного кольца.

Эфиры целлюлозы при растворении распадаются в воде на крупные молекулы, которые покрывают частички цементного раствора (адсорбируются на них) и создают вокруг последних защитные слои. При этом повышается гидрофильность цементных частиц и агрегативная устойчивость системы. Макромолекулы таких реагентов, а также слои, образуемые ими на элементарных кристалликах цементного раствора, способствуют увеличению плотности фильтрационных корок, в результате чего снижается водоотделение цементных растворов.

Пластификатор лигносульфонат позволяет получить необходимую растекаемость и подвижность раствора, а трибутилфосфат гасит пену.

Из существующего уровня техники нам не известно, что данная композиция в тампонажном растворе обеспечивает в совокупности указанные выше свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Тампонажный раствор готовят следующим образом. Приготавливают сухую смесь в заданном количественном соотношении из тампонажного цемента, указанной пенетрирующей добавки, указанного понизителя водоотдачи и указанного пластификатора, трибутилфосфат добавляют в процессе затворения смеси. Тампонажно-технологические свойства полученного тампонажного раствора представлены в таблице.

Как видно из таблицы, тампонажный раствор позволяет достичь поставленной цели: раствор обладает удовлетворительной растекаемостью, отсутствует водоотделение, создаваемые в цементном камне искусственные каналы «залечиваются» при его контакте с водой.

Данный тампонажный раствор был испытан при креплении пяти эксплуатационных нефтяных скважин на Вать-Еганском, Южно-Ягунском и Тевлинско-Русскинском месторождениях Западной Сибири.

Пример применения тампонажного раствора.

Для цементирования одной эксплуатационной колонны на Вать-Еганском месторождении (интервал цементирования 300 м), на базе цеха крепления скважин предварительно была приготовлена сухая тампонажная смесь, в составе:

- портландцемент - 10000 кг (100%);

- пенетрирующая добавка «ПенетронАдмикс» - 300 кг (3% сверх 100);

- карбоксиметилцеллюлоза - 5,0 кг (0,05% сверх 100%);

- лигносульфонат технический - 50 кг (0,5% сверх 100%).

При водоцементном отношении 0,38 было произведено затворение смеси, трибутилфосфат - 4,0 кг (0,04% сверх 100%) добавлялся в раствор при его затворении.

После ожидания затвердевания цемента проводились стандартные геофизические исследования на предмет определения качества крепления в контактных зонах цементный камень - горная порода и цементный камень - стенки колонны, высота подъема тампонажного раствора и его однородность в заколонном пространстве по плотности.

Результаты исследований по всем пяти скважинам - положительные.

Источники информации

1. Заявка на изобретение, опубликованная на основании договора о патентной кооперации WO 2011/131306 А1.

2. Патент US 2007/0204765 А1.

3. Отчет о НИР «Состав продуктов твердения цементного камня до и после нанесения проникающей капиллярной смеси «Пенетрон» - Екатеринбург: ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», 2010 г. - 43 с.

Тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин, содержащий портландцемент, пенетрирующую добавку, понизитель водоотдачи, пластификатор, пеногаситель и воду, отличающийся тем, что в качестве пенетрирующей добавки он содержит «ПенетронАдмикс», в качестве понизителя водоотдачи - любой из водорастворимых эфиров целлюлозы, в качестве пластификатора - лигносульфонат, в качестве пеногасителя - трибутилфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- портландцемент - 100
- пенетрирующая добавка «ПенетронАдмикс» - 3,0 сверх 100
- водорастворимый эфир целлюлозы - 0,03-0,1 сверх 100
- лигносульфонат - 0,3-0,7 сверх 100
- трибутилфосфат - 0,01-0,1 сверх 100
вода до водоцементного отношения - 0,38-0,42.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений и может найти применение при разработке нефтяной залежи с неоднородными по проницаемости заводненными пластами для регулирования профиля приемистости нагнетательной скважины и ограничения водопритоков в добывающей скважине путем выравнивания проницаемостной неоднородности пласта.

Изобретение относится к ингибитору асфальтосмолопарафиновых отложений. Ингибитор асфальтосмолопарафиновых отложений, полученный с использованием алкилакрилатного сополимера и ароматического растворителя, получен взаимодействием в толуоле сополимера, имеющего мол.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к использованию термотропных гелеобразующих составов, способных образовывать гель за счет пластовой температуры после введения в нефтяной или газовый пласт.

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин в неустойчивых отложениях, в особенности при бурении интервалов неустойчивых глинистых пород.

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород.

Настоящее изобретение относится к фенолоальдегидной смоле, поперечно-сшитой по мета-положениям, в которой поперечные связи в мета-положениях являются органическими поперечными связями, образованными переходным металлом и органическими фрагментами, присоединенными к переходному металлу через по меньшей мере четыре промежуточных атома кислорода, или поперечные связи в мета-положениях являются неорганическими связями, включающими концевые участки, содержащие редкоземельный элемент, и ядро, содержащее по меньшей мере один переходный металл, причем каждый концевой участок, содержащий редкоземельный элемент, связан с ядром, содержащим переходный металл, посредством одного или более атомов О, N или S.
Изобретение относится к области нефтегазодобычи. Технический результат - повышение эффективности и технологичности удаления кольматирующих образований из призабойной зоны продуктивного ствола скважин, в том числе пологих и горизонтальных, после использования технологической жидкости, содержащей высокомолекулярные соединения и кольматанты.
Изобретение относится к области строительства скважин и нефтедобычи, в частности к составам для обработки призабойной зоны пласта, представленного терригенным водочувствительным коллектором, и может быть использовано в качестве жидкости глушения, освоения и вторичного вскрытия, в качестве состава, раскольматирующего фильтрационную корку буровых растворов на неводной основе.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для интенсификации работы скважины, вскрывшей пласт с высокопроницаемым коллектором. Способ включает тестовую закачку жидкости разрыва и пачки жидкости разрыва с проппантом, корректирование проекта разрыва и проведение основного процесса разрыва.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам изоляции зон водопритока в скважине. Способ изоляции зон водопритока в скважине включает спуск в эксплуатационную колонну на насосно-компрессорных трубах (НКТ) перфорированного патрубка.
Изобретение относится к тампонажным материалам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин, преимущественно к специальным цементам для крепления скважин, вскрывших соленосные отложения, представленные в основном солями магния. Технический результат заключается в повышении скорости твердения раствора и прочности получаемого цементного камня. Магнезиальный тампонажный материал содержит магнийсодержащее вяжущее, хлорид магния и добавки, причем в качестве магнезиального вяжущего содержит магнезит кальцинированный строительный, в качестве добавок содержит гидрофобизатор - кремнийорганическую жидкость и замедлитель твердения - нитрилотриметилфосфоновую кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас.%: магнезит кальцинированный строительный - 70-80, хлорид магния - 20-30, кремнийорганическая жидкость - 0,1-0,5% сверх 100%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - 0,02-0,1 сверх 100%. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к области строительства и ремонта нефтегазовых скважин, а именно к тампонажным изоляционным составам. Технический результат заключается в повышении степени изолирующих свойств предлагаемого состава при изоляции интервалов поглощения скважинных жидкостей в пористых, кавернозных, трещиноватых породах, с раскрытием проводящих каналов от 1 мм до 10 мм, за счет пониженной плотности и высокой тиксотропии состава, а также за счет образования неразмываемого и непроницаемого цементного камня с высокими адгезионными свойствами к породе и повышенными прочностными характеристиками. Тампонажный состав для изоляции зон интенсивного поглощения, включающий портландцемент, полуводный гипс, глину, пенообразователь и воду, при этом он дополнительно содержит хлорид кальция, гидроксиэтилцеллюлозу и инертную добавку, при этом в качестве глины состав содержит палыгорскитовый, или монтмориллонитовый, или каолиновый термомеханически активированный глинопорошок, а в качестве пенообразователя - анионактивное или амфотерное поверхностно-активное вещество ПАВ, при следующем соотношении компонентов, мас.ч: портландцемент 76,0-91,9; полуводный гипс 4,0-16,0; указанный глинопорошок 4,0-20,0; инертная добавка 0,1-4,0; указанный пенообразователь 0,1-0,5; хлорид кальция 4,0-12,0; гидроксиэтилцеллюлозу 0,1-0,2; и при водотвердом соотношении 0,6-1,0, при этом смесь портландцемента, полуводного гипса, указанного глинопорошока и инертной добавки составляет 100 мас.ч. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к составам для временного блокирования продуктивного пласта на водной основе, и может быть использовано при капитальном ремонте скважин в условиях аномально низких пластовых давлений и высокой дренированности продуктивных пластов. Технический результат - повышение эффективности временного блокирования, сохранение фильтрационно-емкостных свойств продуктивного пласта, повышение технологичности процесса блокирования за счет использования состава с улучшенными тиксотропными свойствами, способствующими плавному структурированию в процессе приготовления состава, и создание высоких гидравлических сопротивлений при блокировании, препятствующих глубокому проникновению в пласт жидкой фазы блокирующего состава. Состав для временного блокирования продуктивного пласта на водной основе содержит карбоксиметилцеллюлозу, кальций хлористый, аммоний фосфорнокислый двузамещенный, Морпен и воду, дополнительно содержит калий хлористый и цинка стеарат, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 0,5-3,0, кальций хлористый 3-12, аммоний фосфорнокислый двузамещенный 5-15, Морпен 0,05-1,00, калий хлористый 0,1-1,0, цинка стеарат 0,1-5,0, вода остальное. 1 ил., 5 пр.
Изобретения относятся к нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - создание состава для кислотной обработки, обладающего низкой скоростью коррозии при пластовых температурах, значительное увеличение эффективности кислотной обработки. Кислотный состав для кислотной обработки добывающих и нагнетательных скважин в карбонатных и терригенных коллекторах содержит, % масс.: соляную кислоту 24%-ную или 36%-ную 25,0-50,0, алкилбензолсульфокислоту, содержащую в алкильной группе 12-14 атомов углерода, 0,1-2,0, лимонную кислоту 0,5-3,0, уксусную кислоту 3,0-12,0, метиловый спирт 3,0-10,0, препарат ОС-20 0,5-2,5, ингибитор коррозии типа «ИКУ-118» 1,0-5,0, фтористоводородную кислоту 40%-ную 0,0-7,5, стабилизатор железа типа «Ферикс» 0,0-5,0, воду остальное. Способ кислотной обработки призабойной зоны карбонатного, терригенного или смешанного пласта включает закачку в скважину кислотного состава в количестве 1,0-5,0 м3 на 1 м перфорированной толщины пласта, продавку его в пласт, выдержку на реакцию в течение не более 8 часов и последующее удаление продуктов реакции, причем в качестве кислотного состава используют указанный выше состав или его раствор в пресной воде при соотношении указанный выше состав : пресная вода, равном 1:1-1:2 соответственно. Способ обработки развит в зависимом пункте. 2 н. п. ф-лы, 1 з. п. ф-лы, 3 табл., 4 пр.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам изоляции водопритока в скважину с применением кремнийорганических соединений, может использоваться для изоляции водопритока в добывающих скважинах и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин. Способ изоляции водопритока в скважину включает закачку в изолируемый интервал кремнийорганического продукта. К кремнийорганическому продукту при перемешивании добавляют нефть девонскую, в качестве кремнийорганического продукта используют продукт 119-296И марки Б. Затем добавляют воду плотностью 1000-1190 кг/м3, перемешивают и закачивают состав в изолируемый интервал при следующем соотношении ингредиентов, об.ч.: продукт 119-296И марки Б 100, вода плотностью 1000-1190 кг/м3 50-100, нефть девонская 10-20. Закрепляют состав закачиванием жидкого стекла. Причем между составом и жидким стеклом закачивают буфер из пресной воды. Технический результат - повышение эффективности изоляции водопритока за счет регулирования сроков гелеобразования закачиваемого состава и предотвращения его преждевременного гелеобразования. 1 табл.

Настоящее изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к добыче нефти из подземных нефтяных месторождений. Технический результат - повышение эффективности добычи нефти за счет выравнивания приемистости подземных неоднородных формирований со значительными температурными градиентами. По способу предусматривают использование по меньшей мере одной добывающей и одной нагнетательной скважин. Анализируют распределение температур в зоне между нагнетательной и добывающей скважинами. При распределении температур в зоне месторождения между нагнетательной и добывающей скважинами таким образом, что минимальная температура не менее 20°С, максимальная температура не более 320°С, а их разность составляет по меньшей мере 20°С, закачивают в нефтяное месторождение через нагнетательную скважину водные гелеобразующие препараты, содержащие воду и один или несколько химических компонентов. Обеспечивают возможность этих препаратов после закачивания в месторождение под действием температуры последнего образовывать гели. Упомянутые препараты принимают отличными друг от друга типом и/или концентрацией содержащихся в них химических компонентов. Химические компоненты и/или их концентрацию выбирают таким образом, чтобы температура гелеобразования и/или время гелеобразования второй и при необходимости любой другой закачиваемой порции отличались от соответствующих параметров закачанной перед этим порции. 18 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл.

Настоящее изобретение относится к эксплуатации углеводородсодержащих пластов или нагнетательных скважин. Способ для обработки подземных углеводородсодержащих пластов включает: a) обеспечение композицией, включающей инициатор загустевания, изменяющий pH, и полимер, способный гидратироваться в определенной области pH; b) закачивание композиции со значением pH, находящимся за пределами указанной области pH; с) активизацию действия инициатора загустевания pH для смещения pH композиции в указанную область его значений и d) обеспечение возможности увеличения вязкости композиции и формирования пробки. По другому варианту способ для обработки подземных углеводородсодержащих пластов включает: а) обеспечение композицией, содержащей полимер, способный гидратироваться в определенной области pH; b) закачивание композиции со значением pH, находящимся за пределами указанной области pH; с) обеспечение инициатора загустевания, изменяющего pH; d) активацию действия инициатора загустевания для смещения pH композиции в указанную область его значений и е) обеспечение возможности увеличения вязкости композиции и формирования пробки. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - повышение эффективности инициирования и контролирования образования пробок. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 пр., 3 ил.

Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к рецептурам тампонажных материалов, используемых для цементирования обсадных колонн в условиях нормальных и пониженных температур при наличии неинтенсивно поглощающих горизонтов и водоносных пластов. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в сокращении времени схватывания в условиях пониженных и нормальных температур при одновременном снижении времени загустевания и повышении предела прочности на изгиб/сжатие при этих же условиях. Тампонажный состав по первому варианту содержит портландцемент тампонажный, воду и добавку, включающую хлорсодержащий ускоритель схватывания, при этом в качестве добавки состав содержит хлорид натрия и карбонат лития, при следующем соотношении компонентов, мас.ч: портландцемент тампонажный 100, хлорид натрия 1,2-4,05, карбонат лития 1,6-5,4, вода 50-52, причем хлорид натрия и карбонат лития взяты в массовом соотношении 3:4 соответственно, а по второму варианту в качестве добавки состав содержит хлорид кальция и биополимер - реагент на основе ксантановой смолы, причем хлорид кальция и указанный биополимер взяты в массовом соотношении 10:1 соответственно. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение приемистости нагнетательных скважин и интенсификации притока флюида из продуктивного пласта с карбонатными коллекторами за счет замедления скорости реакции кислоты с породой пласта, уменьшения интенсивности кислотной коррозии, предотвращения выпадения вторичных осадков и образования эмульсии и обеспечения моющего действия состава. Состав для кислотной обработки призабойной зоны пласта содержит, мас.%: соляную кислоту 10,0-20,0; анионоактивное АПАВ, или неионогенное НПАВ, или катионоактивное КПАВ, или их смесь 0,4-3,0; фосфорсодержащее соединение Афон 300М 0,01-15,0, растворитель 5,0-25,0, воду остальное. Способ обработки призабойной зоны пласта включает закачку указанной выше кислотной композиции с последующей ее продавкой, проведение технологической выдержки и удаление продуктов реакции, причем закачку кислотной композиции проводят в импульсном или постоянном режиме в объеме из расчета 1-3 м3 на погонный метр перфорированной мощности пласта при давлении, не превышающем допустимое на данный пласт. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 17 пр.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений. Состав содержит поверхностно-активное вещество на основе полимера окиси этилена - реагент ИТПС 806 марка Б 0,1-5,0 мас.% и смесь алифатических и ароматических углеводородов в виде реагента ИТПС 010 марка А - остальное. Изобретение обеспечивает высокую растворяющую, диспергирующую и моющую активность состава по отношению к асфальтеносмолопарафиновым отложениям различного типа, а также снижение вязкости нефти в обрабатываемой зоне. 4 табл., 4 пр.
Наверх