РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА Российский патент 1997 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к строительству скважин, а именно к тампонажным системам и реагентам для их управления.

Известен реагент для управления свойствами тампонажных растворов, включающий карбоксилметилцеллюлозу. Недостатком реагента является загущение тампонажного раствора при его использовании и сброс прочности камня.

Наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, является реагент, включающий водорастворимое органическое соединение в виде гипана, при необходимости ускорения затвердевания цемента дополнительно содержащий соль сильного основания и слабой кислоты в виде кальцинированной соды в количествах, определяемых требованиями технологии цементирования скважин.

Недостатком указанного реагента являются повышенный расход для снижения водоотдачи тампонажного раствора, его загущения, а также отсутствие возможности регулирования плотности раствора, эффекта тиксотропии, низкая прочность камня и отсутствие эффекта расширения при затвердевании тампонажного раствора.

Целью изобретения является одновременное повышение его эффективности, уменьшающей водоотдачу, обеспечение эффекта тиксотропии, возможности регулирования плотности раствора, а также повышения прочности камня и эффекта его расширения.

Указанная цель достигается следующим образом. Реагент включает водорастворимое органическое соединение и при необходимости ускорения затвердевания цемента дополнительно содержит соль сильного основания и слабой кислоты в количествах, определяемых требованиями технологии цементирования скважин. В качестве водорастворимого органического соединения содержит органическое соединение, обеспечивающее при растворении pH более 11,5, которое обеспечивается содержанием в нем каустической соды.

Сопоставительный анализ заявляемого объекта и прототипа указывает, что они различаются по pH реализуемым растворяемым реагентом. Это свидетельствует о новизне заявляемого решения. Известно применение реагентов: КМЦ, гипана, К-4, полиакриламида, а также каустической соды для ускорения твердения цемента (1), но не известно, что при их сочетании с обеспечением при растворении продукта pH более 11,5 становится возможным одновременное сочетание таких свойств, как повышение эффективности действия реагента как понизителя водоотдачи, обеспечение эффекта тиксотропии, возможности регулирования плотности раствора, повышения прочности и эффекта расширения камня. В литературе (см. Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М. Недра, 1987; Мильштейн В.М. Практика цементирования нефтяных и газовых скважин за рубежом. М. ВНИИОЭНГ, 1986; Булатов А.И. Мариампольский Н.А. Регулирование технологических показателей тампонажных растворов. М. Недра, 1988), исходя из теории обработки раствором, нет данных о столь благоприятном влиянии величины pH растворяющихся реагентов благодаря именно обработке их каустической содой (NaOH). Так как известно, что NaOH не вступает в процесс химического взаимодействия с цементом, в отличие от Na₂CO₃, то обработка органических соединений с использованием NaOH придает тампонажным растворам ранее неизвестные свойства, не следующие из известных теоретических и практических результатов. Это позволяет заявить о соответствии заявляемого объекта критерию "изобретательский уровень".

Техническая характеристика используемых материалов:
Гивпан гидролизат сополимера акрилонитрила с метилметакрилатом, модифицированная натриевой солью монохлоруксусной кислоты, ТУ 499560-04-02-90,
гипан ТУ 6-01-166-74,
КМЦ ТУ 6-09-2344-78,
ПАА ТУ 6-16-2531-81.

В лабораторных условиях реагент готовили следующим образом. Бралась навеска органического соединения, к которой добавлялась каустическая сода, в количествах, позволяющих обеспечить pH более 11,5. Реагент растворялся в воде затворения, и полученный раствор использовался как жидкость затворения. Испытания тампонажных растворов производились согласно ГОСТ 1581-91.

Конкретный пример выполнения.

Для проведения эксперимента взят реагент "Гивпан", который в процессе его получения нейтрализуют соляной кислотой до pH 7. Дополнительно вводится к 120 мл 6% раствора реагента "Гивпан" каустическая сода, доводя pH раствора до 14. После этого реагент считается пригодным для использования. Берется 3000 г ПЦТ 20 50 и 930 мл воды, к которой добавляют 120 мл обработанного раствора реагента "Гивпан" и смешивают в смесительной чаще. Дальнейшая работа проводится согласно ГОСТ 1581-91.

Остальные составы оценивались по эффективности аналогичным образом.

За основной параметр, определяющий тиксотропность раствора, была принята растекаемость. Замеры растекаемости производились без выдержки состава в конусе АзНИИ сразу после прекращения перемешивания раствора в мешалке, с выдержкой состава в течение 3 и 10 мин и последующего повторного перемешивания.

Проведенные экспериментальные работы (см. таблицу) показали, что заявляемые свойства проявляются при меньших концентрациях применяемых реагентов по сравнению с прототипом. При концентрациях расхода реагента в пределах используемых в прототипе заявляемые свойства либо исчезают, либо раствор не пригоден для использования для цементирования скважин. Поэтому в качестве ограничивающего параметра была принята величина pH, обеспечиваемая реагентом при растворении.

Полученный реагент обеспечит получение высокогерметичной крепи скважины без загрязнения продуктивного пласта фильтратом, а тиксотропная способность
более качественное вытеснение бурового раствора в заколонном пространстве скважины.

Использование: бурение и крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: реагент для обработки тампонажного раствора содержит водорастворимое органическое вещество, обеспечивающее pH жидкости затворения цемента более 11,5. Дополнительно реагент может содержать каустическую и кальцинированную соду. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Реагент для обработки тампонажного раствора, включающий водорастворимое органическое соединение, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого органического соединения он содержит органическое соединение, обеспечивающее pH жидкости затворения цемента более 11,5. 2. Реагент по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит каустическую соду. 3. Реагент по пп. 1 и 2 отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальцинированную соду.