КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1994 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к использованию тампонажных растворов для крепления нефтяных и газовых скважин в условиях умеренных и высоких температур.

Известен комплексный реагент для тампонажных растворов [1] , содержащий гипан, сульфат железа, сульфат натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас. % : Гипан 0,22-0,62 Сульфат железа 0,09-0,20 Сульфат натрия 1,04-4,08 Вода Остальное
Состав реагента определен пересчетом относительно количественного состава тампонажного раствора.

Недостатками тампонажных растворов, обработанных этим реагентом, являются повышенная водоотдача и низкая тиксотропия растворов. Это обусловлено неспособностью катионов железа, образующих с гипаном хелетокомплексы, получить разветвленную сетчатую структуру, удерживающую молекулярную воду.

Известен комплексный реагент [2] , содержащий гипан, хромпик и воду при следующем соотношении компонентов, мас. % : Гипан 0,2-1,2 Хромпик 0,1-0,6 Вода Остальное
Состав реагента определен пересчетом относительно количественного содержания хромпика и гипана, взятых от общего веса цемента.

Недостатками тампонажных растворов, содержащих этот комплексный реагент, являются повышенная водоотдача и низкая тиксотропия растворов. Повышенная водоотдача тампонажных растворов обусловлена недостаточной вязкостью жидкой фазы тампонажных растворов при используемом соотношении гипана и хромпика. Низкая тиксотропия связана с отсутствием ионов-структурообразователей, способных быстро восстанавливать разрушенную механическим воздействием структуру.

Целью изобретения является снижение водоотдачи и повышение тиксотропии тампонажного раствора.

Поставленная цель достигается известным составом комплексного реагента, содержащим гипан, хромсодержащую добавку и воду, который дополнительно содержит отход производства ланолина, обработанный триэтаноламином, а в качестве хромсодержащей добавки - феррохромлигносульфонат, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Гипан 0,6-1,2
Отход производст-
ва ланолина, обрабо-
танный триэтанол- амином 0,6-1,0
Феррохромлигно- сульфонат 0,14-0,40 Вода Остальное
Гипан используют по ТУ 6-01-166-74; феррохромлигносульфонат (ФХЛС) - по ТУ 39-01-08-348-78, отход производства ланолина, обработанный триэтаноламином (ОПЛОТ), - по ТУ 10-191-032-01-86. Отход производства ланолина образуется на стадии очистки шерсти органическими растворителями и представляет собой смесь высокомолекулярных карбоновых кислот с длиной углеводородной цепи С₁₀-С₂₀. При обработке отхода производства ланолина триэтаноламином в соотношении 4: 1 при 120^оС получают используемый реагент ОПЛОТ.

При вводе в тампонажный раствор указанного реагента происходит резкое снижение водоотдачи, обусловленное сопряженной адсорбцией собственно гипана и продуктов его взаимодействия с ФХЛС на цементных частицах и заполнением жидкой фазы гидрофильными соединениями, удерживающими воду.

Повышение тиксотропии тампонажных растворов происходит при взаимодействии компонентов ОПЛОТ с гидратными новообразованиями за счет Ван-дер-Ваальсовых сил с образованием в межфазной жидкости кальциевых солей жирных кислот, адсорбирующихся на активных центрах цементных частиц.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Для приготовления 200 г комплексного реагента в 100 мл воды, подогретой до 70^оС, растворяют 1,2 г (0,6 мас. % ) ОПЛОТ, предварительно расплавленного до состояния вязкой жидкости. Затем в 86,52 мл воды растворяют 0,28 г (0,14 мас. % ) ФХЛС и в образующийся раствор приливают 12 г (0,6 мас. % ) 10% -го раствора гипана. После перемешивания в образующуюся систему вводят ранее приготовленный раствор ОПЛОТ.

Компоненты перемешивают и образующимся комплексным реагентом в количестве 200 г затворяют 400 г портландцемента ПЦТ-100, соблюдая жидкостно-цементное отношение (ж/ц) 0,5.

Получают тампонажный раствор плотностью 1770 кг/м³, растекаемостью 18,5 см. Водоотдача раствора - 19,5 см³/30 мин, тиксотропия - 4,69.

П р и м е р 2. Готовят 200 г комплексногореагента следующего состава, мас. % /г:
Гипан 0,8/1,6 (или 16 г 10% -го раствора, содержащего 14,4 мл воды)
ОПЛОТ 0,8/1,6 (растворяют в 100 мл воды)
ФХЛС 0,24/0,48 (растворяют в 81,92 мл воды)
Вода 98,16/96,32
Проводят все операции, как указано в примере 1, и образующимся комплексным реагентом в количестве 200 г затворяют 425 г шлакопесчаного цемента ШПЦС-120, соблюдая ж/ц = 0,47. Получают тампонажныйраствор плотностью 1740 кг/м³ и растекаемостью 18 см. Водоотдача раствора - 9,8 см³/30 мин, тиксотропия - 2,53.

П р и м е р 3. Готовят 200 г комплексного реагента следующего состава, мас. % /г:
Гипан 1,2/2,4 (или 24 г 10% -го раствора, содержащего 21,6 мл воды)
ОПЛОТ 1,0/2,0 (растворяют в 100 мл воды)
ФХЛС 0,40/0,8 (растворяют в 73,2 мл воды)
Вода 97,4/94,8
Проводят все операции, как указано в примере 1, и образующимся комплексным реагентом в количестве 200 г затворяют 435 г шлакопесчаного цемента ШПЦС-200, соблюдая ж/ц = 0,46. Получают тампонажный раствор плотностью 1790 кг/м³, растекаемостью 18 см. Водоотдача раствора - 38 см³/30 мин, тиксотропия - 1,91.

Для удобства данные по примерам сведены в табл. 1 и 2.

Состав комплексного реагента для обработки тампонажных растворов по сравнению с прототипом снижает водоотдачу в 1,5-6,0 раз, повышает тиксотропию в 1,5-2,5 раза, что позволяет получить цементный камень с высокими изоляционными свойствами.

Использование: крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: помплексный реагент содержит, мас. % : гипан 0,6 - 1,2; реагент ОПЛОТ 0,6 - 1,0; феррохромминосульфонат 0,14 - 0,40; вода - остальное. Реагент ОПЛОТ представляет собой отход производства лаполина, обработанный триэтаноламином. 2 табл.

КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ, содержащий гипан, хромсодержащую добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения тиксотропии тампонажного раствора при одновременном снижении его водоотдачи, он дополнительно содержит реагент ОПЛОТ - отход производства ланолина, обработанный триэтаноламином, а в качестве хромсодержащей добавки - феррохромлигносульфонат при следующем соотношении ингредиентов, мас. % :
Гипан 0,6 - 1,2
Реагент ОПЛОТ - отход производства ланолина, обработанный триэтаноламином 0,6 - 1,0
Феррохромлигносульфонат 0,14 - 0,40
Вода Остальное