ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР Российский патент 2000 года по МПК E21B33/138 

Описание патента на изобретение RU2149981C1

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к тампонажным растворам, предназначенным для их крепления, и может быть использовано на предприятиях нефтяной и газовой промышленности.

Известен тампонажный раствор, содержащий в своем составе следующие ингредиенты, мас.ч.: цемент - 100; оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ) - 0,3-0,4; декстрин - 0,1-0,2; вода - 55-60. (см. Авт. свид. СССР N 1714089, кл. E 21 B 33/138, от 1989).

Недостатками известного тампонажного раствора являются низкая прочность образующегося камня и недостаточная подвижность тампонажного раствора в момент закачки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является тампонажный раствор, в состав которого входит, мас.ч.: цемент - 100; ОЭЦ - 0,25-0,5; оксинафтолинсульфокислотноформальдегиная смола (C-3) - 0,1-0,75; CaCl2 - 3,0; вода - 50. ("Комплексные реагенты для обработки тампонажных растворов" В.М.Меденцев, А.К.Куксов, М.О.Ашрафьян, Ю.В. Гринько, журнал "Нефтяное хозяйство", N 7, 1997, с. 30).

Указанный тампонажный раствор предназначен для использования при температурных условиях от 60 до 100oC.

Однако известный тампонажный раствор не обладает достаточной термостабильностью. При повышении температуры до 75oC водоотдача указанного тампонажного раствора повышается в два и более раз. При таком уровне водоотдачи в период коагуляционного структурообразования известный тампонажный раствор не обеспечивает его устойчивости к прорыву пластовыми флюидами.

Кроме того, известный раствор обладает недостаточной седиментационной устойчивостью, что ведет к образованию вертикальных каналов в теле цементной оболочки.

Целью настоящего изобретения является повышение качества тампонажного раствора в условиях умеренных температур (до 100oC) за счет снижения фильтрационных процессов в тампонажном растворе - водоотдачи и седиментации, путем придания термостабильности оксиэтилцеллюлозе, за счет повышения устойчивости раствора в период его коагуляционного структурообразования прорыву пластовых флюидов и за счет улучшения прокачиваемости тампонажного раствора путем снижения его структурной вязкости.

Поставленная цель достигается тем, что известный тампонажный раствор, содержащий цемент, оксиэтилцеллюлозу, добавку на основе полимерных смол и воду, в качестве добавки на основе полимерных смол он содержит меламиносодержащий продукт, а в качестве оксиэтилцеллюлозы - высоковязкие марки ОЭЦ, вязкость 2%-ного раствора которых составляет не менее 6000 МПа•с, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Цемент - 100
Указанная оксиэтилцеллюлоза - 0,3-0,5
Меламинсодержащий продукт - 0,5-1,0
вода - 40-50
Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестны тампонажные растворы, содержащие совокупность указанных выше ингредиентов в предложенном количественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.

Достижение поставленной цели изобретения обеспечивается, по-видимому, благодаря следующему.

Предлагаемый тампонажный состав за счет сочетания в нем меламинсодержащего продукта и высоковязкой ОЭЦ позволяет снизить водоотдачу тампонажной смеси, придав ей стабильность в условиях не только нормальных, но и умеренных температур. Это обеспечивается, по-видимому, благодаря образованию комплексных соединений с оптимальным соотношением гидрофильных и лиофильных реакционных групп, в результате чего они способны связывать свободную дисперсионную среду.

Известно, что ввод в тампонажный состав высоковязких ОЭЦ сильно загущает тампонажный раствор, что делает его практически непрокачиваемым. Добавки низковязких ОЭЦ, не загущая раствор, приводят к нерегулируемым срокам схватывания в условиях низких и умеренных температур, и для снижения водоотдачи добавки их в тампонажный раствор требуется примерно в два раза выше, чем высоковязких ОЭЦ. Кроме того, тампонажный раствор с добавками ОЭЦ не обладает температуростойкостью. При температуре более 50oC оксиэтилцеллюлоза снижает водоудерживающую способность, что приводит к снижению седиментационной устойчивости и повышению водоотдачи.

Добавка в цементный раствор ОЭЦ меламинсодержащего продукта позволяет повысить термостабильность раствора.

А кроме того, неожиданно оказалось, что образующаяся в период коагуляционного структурообразования структура раствора становится более устойчива к прорыву пластовыми флюидами, т.е. будет устойчива к перепаду давлений между пластами. Это обеспечивается, по-видимому, за счет высокой кольматирующей способности образующегося комплексного соединения ОЭЦ с меламинсодержащим продуктом, а также за счет достаточно высокой вязкости жидкости в капиллярах.

Из существующего уровня техники нам неизвестно, что ингредиенты, входящие в предлагаемый тампонажный раствор, обеспечивают указанные выше свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Для приготовления заявляемого тампонажного раствора в лабораторных условиях были использованы следующие вещества.

1. Тампонажный портландцемент ГОСТ 1581-91, например, марки ПЦТ Д20-50 Горнозаводского цементного завода или ПЦТ Д0-100 Сухоложского цементного завода.

2. Оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ) высоковязких сортов (типа EHM, EHL).

3. Меламинсодержащий продукт: меламинформальдегидная смола марки МФАР (ТУ 6-05-1926-82), марки МС-Р100-С (ТУ 6-05-18-67-79), смесь на основе меламиновых смол марки ML-95.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим примером.

Пример. Для получения заявляемого тампонажного раствора к 250 мл технической воды добавили 2 г ОЭЦ марки EHM, 3,5 г меламинформальдегидной смолы марки МФАР и после перемешивания в течение 0,5 ч к смеси добавили 500 г цемента, перемешивали 0,5 ч и получили тампонажный раствор со следующим содержанием ингредиентов, мас.ч.: цемент - 100; ОЭЦ - 0,4; меламинсодержащий продукт - 0,7, вода - 50.

Аналогичным образом готовили другие заявляемые растворы с различным соотношением ингредиентов.

Экспериментально было доказано, что добавка в раствор ОЭЦ меламинсодержащего продукта позволяет повысить термостабильность ОЭЦ (табл. 1).

В табл. 1 показано влияние на изменение водоотдачи растворов, приготовленных на пресной воде и на 40%-ном растворе хлористого кальция, который имитирует кальциевую среду цементного раствора. Аналогичный результат получен при совместной добавке в цементный раствор обоих компонентов (оксиэтилцеллюлозы и меламинформальдегидной смолы). Кроме того, что раствор приобретает термостабильность, за счет добавки меламинформальдегидной смолы значительно улучшаются реологические свойства тампонажного раствора. При высокой растекающей способности и низкой водоотдаче состав сохраняет свою подвижность в течение 3-х и более часов, при этом срок схватывания не превышает 10 часов.

В лабораторных условиях исследовали следующие свойства заявляемого и известного по прототипу тампонажных растворов: растекаемость тампонажного раствора (для замера использовали форму-конус и измерительную шкалу); показатель фильтрации (водоотдачу) (Ф30, см3 при перепаде давления 0,7 МПа замеряли на фильтр-прессе OFI Testiing Equipment); время загустевания тампонажного раствора (замеряли на консистометре КЦ-5); сроки схватывания тампонажного раствора (прибор с иглой Вика); прочность на изгиб (прибор для испытания на изгиб образцов балочек МИИ-100); устойчивость цементного теста в момент "зависания" прорыву пластовыми флюидами (при перепаде давления 0,1-0,7 МПа замеряли на фильтр-прессе фирмы Baroid. Для этого в фильтрационную камеру фирмы "Бароид" заливался тампонажный раствор и выдерживался в состоянии покоя до периода коагуляционного структурообразования - до образования "теста". Затем сверху наливалась жидкость, имитирующая пластовый флюид, камера герметично закрывалась и подавалось давление от 0,1 до 0,7 МПа на 7 см столба цементного раствора. Способность цементного раствора выдерживать прорыв пластового флюида при определенном градиенте давления определялась по объему отфильтровавшейся жидкости и по объему жидкости, которую заливали сверху тампонажного раствора). Исследование указанных свойств тампонажных растворов проводилось в соответствии с требованиями, предъявляемыми ГОСТ 1581-96 и ГОСТ 26798.1-91.

По показателям растекаемости и времени загустевания тампонажных растворов судили о подвижности тампонажного раствора и времени, необходимом для обеспечения безаварийной доставки тампонажного раствора в скважину.

По изменению показателей фильтрации при температурах 20 - 75oC судили о термостабильности раствора и снижении водоотдачи тампонажных растворов при этих температурах.

По времени схватывания тампонажного раствора оценивали соответствие его требованиям стандарта (ГОСТ 26798.1-91).

Изменение прочностных характеристик определяли по пределу прочности на изгиб.

По способности выдерживать определенный градиент давления (от 0,1 - до 0,7 МПа) в период коагуляционного структурообразования, а именно в период "зависания" тампонажного раствора, определяли устойчивость тампонажного раствора к прорыву пластовыми флюидами.

Данные о составе исследуемых тампонажных растворов приведены в табл. 2.

Данные о свойствах предлагаемого и известного по прототипу тампонажных растворов приведены в табл. 3.

Из табличных данных следует, что предлагаемый тампонажный раствор в условиях низких и умеренных температур обладает по сравнению с известным раствором следующими преимуществами: более высокой термостабильностью, низкими показателями фильтрации (водоотдачи и седиментационной устойчивости), обеспечением сопротивления прорыву пластовых флюидов в период коагуляционного структурообразования, более высокими реологическими показателями и консистенцией, позволяющей гарантировать безаварийную доставку тампонажного состава в скважину.

Для регулирования сроков схватывания и увеличения прочности тампонажного камня в предлагаемый тампонажный раствор рекомендуется вводить этилсиликатконденсат. Данные о свойствах этого раствора также приведены в табл. 3 (опыт 10).

Использование предлагаемого раствора в промысловых условиях позволит повысить качество цементирования скважин, исключить перетоки пластовых флюидов и вследствие этого снизить обводненность продукции скважины.

Кроме того, при высокой растекающей способности и низкой водоотдаче заявляемый тампонажный раствор сохраняет свою подвижность в течение 3-х и более часов, при этом срок схватывания не превышает 10 часов, что указывает на его высокую технологичность.

Экспериментально доказано, что предлагаемый раствор способен выдерживать градиент давления 7,0 - 10,0 МПа/м, не допуская прорыва пластовых флюидов в период коагуляционного структурообразования ("зависания") этого тампонажного состава, что исключает образование флюидопроводящих каналов в цементном тесте в период формирования тампонажного камня в заколонном пространстве. Известный же тампонажный раствор по прототипу выдерживает градиент давления не более 5 МПа/м даже в уже сформированном цементном камне.

Похожие патенты RU2149981C1

название год авторы номер документа
ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 2006
  • Щукин Василий Николаевич
  • Галустянц Владилен Аршакович
  • Котельников Виктор Александрович
  • Путилов Сергей Михайлович
  • Давыдкина Людмила Емельяновна
RU2319722C1
ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 2011
  • Богданова Юлия Михайловна
  • Иванов Андрей Игоревич
  • Хуббатов Андрей Атласович
RU2487910C2
ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН С БОЛЬШИМ ГАЗОВЫМ ФАКТОРОМ 2011
  • Воеводкин Вадим Леонидович
  • Фефелов Юрий Владимирович
  • Кохан Константин Владимирович
  • Чугаева Ольга Александровна
  • Кузнецова Ольга Григорьевна
  • Зуева Нина Аркадьевна
  • Сажина Елена Михайловна
RU2447123C1
ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН 2008
  • Котельников Виктор Александрович
  • Путилов Сергей Михайлович
  • Давыдкина Людмила Емельяновна
RU2370515C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СКВАЖИН К ЦЕМЕНТИРОВАНИЮ 1999
  • Татауров В.Г.
  • Нацепинская А.М.
  • Ильясов С.Е.
  • Кузнецова О.Г.
  • Сухих Ю.М.
  • Фефелов Ю.В.
RU2137906C1
ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН И БОКОВЫХ СТВОЛОВ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ УЧАСТКАМИ 2015
  • Кожевников Евгений Васильевич
  • Николаев Николай Иванович
  • Силоян Ашот Самвелович
  • Агишев Радмир Римович
RU2588066C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО СОСТАВА 2001
  • Татауров В.Г.
  • Кузнецова О.Г.
  • Чугаева О.А.
  • Фефелов Ю.В.
  • Акулов Б.А.
  • Сажина Е.М.
  • Зуева Н.А.
RU2186942C1
ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2005
  • Котельников Виктор Александрович
  • Давыдкина Людмила Емельяновна
  • Путилов Сергей Михайлович
  • Ангелопуло Олег Константинович
  • Никитин Владимир Николаевич
RU2319721C2
ТИКСОТРОПНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР С НУЛЕВОЙ СТЕПЕНЬЮ РЕЛАКСАЦИИ 2007
  • Рябоконь Сергей Александрович
  • Рябова Любовь Ивановна
  • Гринько Юрий Вячеславович
  • Шляховой Дмитрий Сергеевич
  • Мягкий Ян Борисович
  • Тимофеева Елена Васильевна
RU2366681C2
ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ 2020
  • Бажин Владимир Юрьевич
  • Бричкин Вячеслав Николаевич
  • Савченков Сергей Анатольевич
  • Глазьев Максим Валерьевич
RU2726695C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 149 981 C1

Реферат патента 2000 года ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к области нефтедобычи. Технический результат - повышение качества раствора в условиях умеренных температур (до 100°С) за счет снижения водоотдачи, повышения термостабильности, повышения устойчивости раствора в период его коагуляционного структурообразования прорыву пластовых флюидов и улучшения прокачиваемости. Тампонажный раствор содержит, мас. ч: цемент 100, оксиэтилцеллюлозу 0,3-0,5, меламинсодержащий продукт 0,5-1,0, вода 40-50. В качестве меламинсодержащего продукта он содержит меламинформальдегидную смолу или смесь на основе меламиновых смол. Дополнительно раствор содержит кремнийорганический продукт - этилсиликатконденсат. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула изобретения RU 2 149 981 C1

1. Тампонажный раствор, содержащий цемент, оксиэтилцеллюлозу, добавку на основе полимерных смол и воду, отличающийся тем, что в качестве добавки на основе полимерных смол он содержит меламинсодержащий продукт, а в качестве оксиэтилцеллюлозы - высоковязкие марки оксиэтилцеллюлозы, вязкость 2%-ного раствора которых составляет не менее 6000 МПа•с, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Цемент - 100
Указанная оксиэтилцеллюлоза - 0,3-0,5
Меламинсодержащий продукт - 0,5-1,0
Вода - 40-50
2. Тампонажный раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве меламинсодержащего продукта он содержит, например, меламинформальдегидную смолу или смесь на основе меламиновых смол.
3. Тампонажный раствор по п.1, отличающийся тем, что, с целью регулирования сроков схватывания, он дополнительно содержит кремнийорганический продукт, например этилсиликат - конденсат, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Цемент - 100
Указанная оксиэтилцеллюлоза - 0,3-0,5
Меламинсодержащий продукт - 0,5-1,0
Кремнийорганический продукт - 0,4-0,6
Вода - 40-50

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2149981C1

Меденцев В.М., Куксов А.К., Ашрафьян М.О., Гринько Ю.В
Комплексные реагенты для обработки тампонажных растворов
Нефтяное хоз-во, N 7, 1997, с.11
Тампонажный раствор 1989
  • Данилевич Петр Мартынович
  • Струбалина Нина Васильевна
  • Зотова Лидия Петровна
  • Ларин Анатолий Григорьевич
  • Галиченко Михаил Петрович
SU1714089A1
Тампонажный раствор 1985
  • Ахрименко Вячеслав Ефимович
  • Гень Олег Петрович
  • Камалов Оскар Ренатович
  • Куксов Анатолий Кононович
  • Левин Евгений Моисеевич
  • Бажин Виталий Тимофеевич
  • Шикин Виктор Александрович
SU1333766A1
Облегченный цементный раствор для крепления скважин 1985
  • Нацибулина Нонна Каптуловна
  • Терентьев Юрий Иванович
  • Утробин Анатолий Семенович
  • Алексеев Николай Михайлович
SU1361305A1
Тампонажный состав 1986
  • Ашрафьян Микиша Огостинович
  • Ризванов Наиль Массалимович
  • Шахмаев Зуфар Махмутович
  • Левин Евгений Моисеевич
  • Ахрименко Вячеслав Ефимович
  • Савенок Надежда Борисовна
  • Негоднов Виктор Федорович
SU1411439A1
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 1993
  • Вялов В.А.
  • Кириллов Г.А.
  • Минин А.В.
  • Блиялкин П.В.
RU2085702C1
US 4524828 A, 25.06.1985
Способ получения сульфатных калийных солей 1974
  • Муратова Маршеда Ибрагимовна
  • Ковалишин Иван Иванович
  • Романенко Олег Николаевич
  • Гребенюк Дмитрий Васильевич
  • Назаревич Зиновий Васильевич
  • Окрепкий Иван Михайлович
  • Подобайло Наталия Николаевна
  • Ратушная Людмила Евтихиевна
  • Нестер Михаил Николаевич
  • Штык Ляля Ивановна
  • Чернописская Мария Ивановна
  • Пришляк Степан Ильич
SU538989A1

RU 2 149 981 C1

Авторы

Татауров В.Г.

Кузнецова О.Г.

Сажина Е.М.

Акулов Б.А.

Зуева Н.А.

Денщиков П.А.

Басков Б.Н.

Сбродов С.Г.

Даты

2000-05-27Публикация

1998-11-24Подача