Тампонажный раствор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1>840297

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. К. (22) За"влеио 2б0979 (21} 2823347/22-03 с присоединением заявки йо—

Е 21 В 33/1 38

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 230б,81. Бюллетень Н9 23 (53) УДК бгг. 24 . 4. (088. 8) Дата опубликования описания 2 30 б 81 (72) Авторы изобретения

А.и. Булатов, В.В.Гольдштейн, л. Б. измайлс и й .Г. егиннц

lA 1

I l

Всесоюзный научно-исследовательский институт .по. креплению . скважин и буровым растворам (71) Заявитель (54) TANIIOHA>KHbIA РАСТВОР

Изобретение относится к креплению скважин, а именно к тампонажным составам для тампонирования обсадных колонн.

Известны тампонажные растворы для высокотемпературных скважин на основе тампонажного цемента и доменных шлаков $1) .

Однако растворы на основе минеральных вяжущих являются грубыми дисперсиями, склонными к самопроизвольной седиментации, контракции при их твердении и, как следствие, образованию в затрубном пространстве ка. налов и трещин, что снижает качество цементирования. К тому же в них отсутствуют сцепления камня с породами стенки скважины и металлом труб, покрытых глинистой коркой.

Известен также тампонажный раствор для тампонирования скважин, состоящий из фенолформальдегидного связующего и наполнителя, например шлака или шлакового цемента (2J .

Недостатком этого раствора является малая величина сцепления с поверхностью труб, покрытых пленкой бурового раствора, недостаточная для обеспечения работы цементной оболочки как несущего слоя, подкрепляющегс обсадную трубу. Это обусловлено слабой адгезионной способностью раствора.

Цель изобретения — повышение адгезионной способности раствора.

Поставленная цель достигается тем, что состав дополнительно содержит диспергированные окислы железа при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Фенолформальдегидное связующее . 100

Наполнитель, например шлак или шлаковый цемент 10-100

Диспергированные окислы железа О, 5-10

Вода 1,0-20 . Данный состав позволяет получить легко прокачиваемую смесь в интервале температур 70-110 С и давлении до 600 кгс/см

9. .Фильтрат смеси обладает способ- ностью легко проникать через глинистую корку в породу стенки скважины и отверждаться в пластмассу, что обеспечивает качественное разобщение пластов.

Отверждение состава происходит

ЗО эа счет реакции поликонденсации фено840297 ла с, формалъдегидом или фенолформальдегидного олигомера непосредственно в скважинных условиях. Выделяемая при поликонденсации вода реагирует со шлаком, являющимся катализатором поликонденсации, что обеспечивает повышенную прочность композиции. В качестве диспергированных окислов железа, выступающих в роли активатора фенолформальдегидного связукщего, используют обогащенную железную руду

Лебединского горно-обогатительного комбината (Курская магнитная аномалия) с содер>канием окислов железа

70-75Ъ. Руду размалывают и просеивают через сито 0,1 мм (максимальные размеры частиц), при этом в состав размола входят частицы коллоидных размеров (0,001 мм и более) .

Добавки диспергированиых окислов железа активируют фенолформальдегидное связующее, повышая его адгезион- 20 ную способность, что в свою очередь обеспечивает значительные силы сцепления на контакте цементный камень труба. Величины этих сил, при указан-; ных соотношениях компонентов, (см. таблицу), превышают силы взаимного сдвига слоев (цемента и трубы), возникающих при нагружении трубы внешним давлением, во всем интервале изменения последнего, имеющим место в сква- З0 жине. Это обуславливает работу крепи как двухслойной оболочки, где оба слоя являются несущими.

Пример 1. Для приготовления облегченного тампонажного раствора подготавливают фенолформальдегидное связуищее, например фенолоспирт, в количестве 100 вес.ч., шлаковый цемент марки УЩЦ-1-200 в количестве

10 вес.ч., обогащенную железну>сГ руду с содержанием окислов железа 70Ъ в 40 виде размола-, просеянного через сито

0,1 мм, включающего частицы размером

0,001-0,1 мм в количестве 95 вес.ч., и воду в количестве 1 вес.ч.

Смесь компонентов тщательно перемешивают в течение 20-30 мин при температуре не более 35-400С, замеряют плотность, растекаемость на конусе

АэНИИ ДН, время начала загустевания на конденсаторе КЦ-4, одновременно щ0 заливают образцы в. форму для определения предела прочности камня при отрыве от стального пятака площадью

4 см,после 24 ч твердения (Ъп) и в

2 форму для определения предела прочности камня при изгибе (Ьц ) и сжатии (Ъсж ) после 24. ч твердения. Измерение каждого параметра производят четыре раза. Результат изМерения получают как среднее арифметическое из трех наиболее близких параметров. Раствор при d0 указанных соотношениях компонентов имеет плотность 1,25 г/см и параметры, приведенные в строке 2 таблицы.

Пример . 2. Для приготовления утяжеленного тампонажного раствора 65 смешивают, вес.ч. фенолоспирт 100, шлаковый цемент уЩЦ-1-200, 100 обогащенная железная руда с содержанием окислов хселеза 70Ъ в виде размола, просеянного через сито 0,1 мм, включающего частицы размером 0,001-0,1мм

10 и вода 20.

Смесь тщательно переглешивают и производят замер плотности, растекаемости и время начала загустевания.

Одновременно готовят образцы для измерения предела прочности на отрыв от стальной круглой пластинки площадью. 4 см, характеризующего силы

2 сцепления и образцы для определения

3„ и Ь,к. Измерение каждого параметра производят четыре раза и берут среднее арифметическое из трех наибольших параметров. В данногл случае тампонажный раствор имеет плотность

2,1 г/см и параметры, приведенные в строке 12 таблицы.

Для получения растворов с промежуточными плотностями изменяют соотношения компонентов и проводят измерения в соответствии с примерами 1 и 2.

В таблице строки 1, 5, 9, 13, 16 и 19 характеризуют растворы, не содержащие окислов железа, Ьд для них значительно меньше, чем у растворов даже с малым содержаниегл обогащенной железной руды. С повышением содержания ферроокислов в растворе Ьсл растет с одновременным ростом прочности камня при изгибе и сжатии и увеличении плотности . Растекаемость и время начала загустевания при постоянном содержании наполнителя остаются практически неизменными.

Анализ данных таблицы показывает, что наполнитель (шлак, тот или иной вид шлакового цемента) не имеет существенного влияния на адгеэионные и прочностные характеристики раство-. ра. В качестве фенолформальдегидного связующего испытывают фенолоспирт, смесь уротропина и TC-10 (тампонажный состав), СФЖ-3016 (смолы фенольные жидкие), смесь уротропина и ДФК17 TC (дифенолы с капролактамом). Наилучшие результаты дает применение в качестве связующего СФЖ-3016, так как в этом случае увеличение весового, содержания ферроокислов с 0,5 до

10 .вес.ч. дает увеличение с>а в 7 раз. Наименее желательно применение смеси уротропина и TC-10, так как в этом случае Ьсг увеличивается всего в 2,5 раза.

Прочность крепи при .тампонировании предлагаемым раствором в 1,5 раза выше, чем прочность крепи при тампонировании ее растворами, не обеспечивающими .качественного сцепления на контакте цементная оболочка — труба. Это равноценно снижению толщины стенки труб обсадной колонны в 1,.5 раза при сохранении прежних критичес840297 ких нагрузок крепи, т.е. и сникению металлоемкости колонны в 1,5 раза.

Кроме этого, данный тампонажный раствор позволит .снизить аварийность цри бурении, креплении и эксплуатации сква:кин за счет качественной изб ляции напорных и поглощающих горизонтов и повышения прочности крепи.

840297

Формула изобретения

Составитель В.Никулин

Редактор А.Ыишкина Техред М. Голинка Корректор М.Демчик

Заказ 4697/42 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Е-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал:IIIII "Патент", г. Ух<город, ул. Проектная, 4

Тампонажный раствор, состоящий из фенолформальдегидного связующего и наполнителя, например шлака или шлакового цемента, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения адгезионной способности раствора, он дополнительно содержит диспергированные окислы железа при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Фенолформальдегидное связующее 100

Наполни тель, например шлак или <.лаковый цемент 10-100

Диспергированные окислы железа 0 5-10

Вода 1-20

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измайлов Л.Б. и Булатов A.È.

Крепление нефтяных и газовых скважин

„ М., "Недра",. 1976, с. 158-171.

2. Авторское свидетельство СССР

9 424965, кл. E 21 В 33/138, 1974.