РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН Российский патент 2000 года по МПК E21B33/138 

Описание патента на изобретение RU2155263C2

Изобретение относится к области получения облегченных быстротвердеющих расширяющихся тампонажных составов. Может быть использовано для цементирования скважин при низких температурах, креплении многолетнемерзлых и трещиноватых пород, в условиях аномально низких давлений пласта, для повышения герметичности газовых скважин.

Известны облегченные тампонажные растворы для низкотемпературных скважин, содержащие тампонажный цемент для "холодных" скважин, торф и ускоритель схватывания хлорид кальция [1]. К недостаткам этих составов относятся седиментационная неустойчивость, увеличенные сроки схватывания, пониженная прочность, усадка цементного камня.

Известен быстротвердеющий цементный раствор для тампонажных работ, комплексно включающий добавки сернокислого алюминия, алюмината натрия и гидроксид алюминия [2] . Недостатками указанного состава являются многокомпонентность, высокие плотность и теплопроводность, отсутствие способности к расширению.

Наиболее близким по технической сущности и составу к предлагаемому является облегченный тампонажный материал для низкотемпературных скважин, выбранный нами в качестве прототипа [3], содержащий, мас.%:
Гипсоглиноземистый цемент - 42-57
Сфагновый торф - 5-8
Вода - Остальное
Однако данный материал, взятый нами в качестве прототипа, имеет незначительную степень расширения, слабую адгезию к металлу, сравнительно высокую теплопроводность. При этом он содержит дорогостоящее специальное вяжущее.

Гипсоглиноземистый цемент получают, прибавляя к глиноземистому цементу 25-30% сульфата кальция в виде гипса или ангидрита. Глиноземистый цемент состоит в основном из низкоосновных алюминатов кальция. Содержание Al2O3 в нем - 30-50%, в то время как обычный тампонажный цемент для "холодных" скважин содержит 3-6% Al2O3.

Задачей настоящего изобретения является получение на основе стандартного тампонажного цемента марки ПЦТДО-50 облегченного тампонажного состава с высокой степенью расширения, технологичными сроками схватывания при низких температурах, пониженной теплопроводностью и эффективной адгезией к металлу обсадной колонны.

Поставленная задача технически решается приготовлением тампонажного состава с использованием облегчающей добавки торфа и расширяющейся основы - тампонажного цемента, затворенного на растворе сернокислого алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тампонажный портландцемент для "холодных" скважин - 35,5-56,5
Сернокислый алюминий - 2,0-5,0
Торф - 2,0-10,3
Вода - Остальное
Использованы тампонажный цемент ПЦТДО-50 по ГОСТ 1581-91; алюминий сернокислый по ГОСТ 3758-75; торф верховой товарный фрезерный влажностью 50-55% и размером частиц 0,1 - 0,5 мм.

В табл. 1 приведены составы суспензий торфа в растворе сульфата алюминия, используемые для приготовления данного состава, и составы предлагаемых тампонажных растворов. Экспериментально установлено, что при содержании компонентов в больших или меньших количествах от указанных выше пределов происходит ухудшение технологических и эксплуатационных характеристик предлагаемого состава.

Пример (приготовление состава N 5 по табл. 1).

В 125 мл воды растворяют 15 г сернокислого алюминия. В раствор всыпают 15 г (30-35 см3) торфа и перемешивают смесь на магнитной или механической лопастной мешалке 2-3 мин до получения устойчивой суспензии. Приготовленной суспензией затворяют 100 г цемента. (Суспензия не замерзает до - 7oC и пригодна для затворения).

Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что тампонажный состав согласно изобретению с оптимальным содержанием компонентов обладает лучшими технологическими и физико-химическими свойствами, чем известные ранее тампонажные растворы аналогичного назначения.

Анализ научно-технической и патентной информации о тампонажных составах показал, что применение сульфата алюминия в качестве расширяющей добавки и в полифункциональном качестве: расширяющая добавка, ускоритель схватывания и твердения, противоморозная добавка - неизвестно. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

При затворении однокомпонентного "вяжущего, тампонажного цемента для холодных" скважин, суспензиями торфа в растворах сернокислого алюминия не являлись очевидными: 1) возрастание адгезии тампонажного камня к металлу; 2) снижение теплопроводности тампонажного камня; 3) значительное расширение тампонажного камня (при положительных и отрицательных) температурах в результате оптимальной кристаллизации высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция, эттрингита: 3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое техническое решение также отвечает и критерию "промышленная применимость", так как заявляемый состав может быть практически использован при креплении низкотемпературных скважин уже в настоящее время. В производственных условиях (на буровой) его можно приготовить, используя стандартное оборудование.

Преимущества предлагаемого технического решения заключаются в следующем:
1. Расширение тампонажного камня, сформировавшегося из предлагаемого состава, и высокая адгезия к металлу способствуют сохранению и упрочению контакта между камнем, породой и обсадной колонной. Следствием этого является надежная герметизация заколонного и межколонного пространства, предотвращающая газопроявления в скважине.

2. Пониженная теплопроводность тампонажного камня и способность к быстрому твердению и развитию прочности даже при отрицательной температуре, создание возможности герметичного цементирования в интервалах ММП и предотвращение растепления.

3. Низкая стоимость тампонажного состава за счет замены дорогостоящего вяжущего и сокращение расхода тампонажного цемента.

Таким образом, заявленное техническое решение в сравнении с прототипом позволило решить поставленные задачи.

Источники информации
1. Тампонажные растворы пониженной плотности для цементирования газовых скважин в сложных геологических условиях Крайнего Севера. Обзорная информация ВНИИЭгазпрома. - М.: 1982, вып. 6, с. 5-13. (Аналог).

2. Авторское свидетельство N 1728474 E 21 B 33/138 опубл. 23.04.92. Бюл N 15. (Аналог).

3. Авторское свидетельство N 834330 E 21 B 33/138. Опубл. 30.05.81. Бюл. N 20 (Прототип).

Похожие патенты RU2155263C2

название год авторы номер документа
Облегченный тампонажный раствордля НизКОТЕМпЕРАТуРНыХ СКВАжиН 1979
  • Клюсов Анатолий Александрович
SU817214A1
РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ ЦЕМЕНТ 1991
  • Кадырова Р.С.
  • Арестов Б.В.
  • Хныкин Ю.Ф.
  • Цыцымушкин П.Ф.
RU2013523C1
РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ ЦЕМЕНТ 1997
  • Кадырова Р.С.
  • Клюсов А.А.
  • Потапов А.Г.
RU2153059C2
ГИПСОЦЕМЕНТНАЯ ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ 1996
  • Клюсов А.А.
  • Корнеев В.И.
  • Кривобородов Ю.Р.
  • Полозков А.В.
RU2127798C1
Расширяющийся тампонажный материал для низкотемпературных скважин 2023
  • Мельников Сергей Александрович
  • Самсоненко Наталья Владимировна
  • Мнацаканов Вадим Александрович
  • Сутырин Александр Викторович
RU2817368C1
ПЛАСТИФИКАТОР-УСКОРИТЕЛЬ СХВАТЫВАНИЯ И ТВЕРДЕНИЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ "КЕМФОР-ПА" 2002
  • Симоненко Л.И.
  • Безносиков А.А.
  • Илатовский Ю.В.
RU2242584C2
ТАМПОНАЖНЫЙ ЦЕМЕНТ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН "АРКЦЕМЕНТ" 1997
  • Гноевых А.Н.
  • Рябоконь А.А.
  • Рудницкий А.В.
  • Вяхирев В.И.
  • Коновалов Е.А.
  • Клюсов А.А.
  • Спицын В.В.
  • Субботин В.А.
  • Осокин А.П.
  • Кривобородов Ю.Р.
  • Кузнецова Т.В.
RU2144977C1
РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ 1996
  • Щербич Н.Е.
  • Корнеев В.И.
  • Зозуля П.В.
  • Сизяков В.М.
  • Ипполитов В.В.
  • Янкевич В.Ф.
  • Кармацких С.А.
  • Кашникова Л.Л.
RU2111341C1
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 1999
  • Щербич Н.Е.
  • Штоль В.Ф.
  • Ипполитов В.В.
  • Кармацких С.А.
  • Карелина Н.Е.
  • Янкевич В.Ф.
  • Фролов А.А.
RU2151271C1
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ 1991
  • Филь В.Г.
  • Езлова Л.А.
  • Коваленко В.Д.
  • Костенко Д.А.
  • Навроцкий Б.И.
  • Коптенко В.В.
  • Домбровская С.П.
RU2013525C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 155 263 C2

Реферат патента 2000 года РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к области получения облегченных быстротвердеющих расширяющихся тампонажных составов. Предназначен для цементирования скважин в суровых климатических условиях Крайнего Севера, крепления многолетнемерзлых и трещиноватых пород, предотвращения гидроразрывов пласта, газопроявлений и растепления ММП, повышения герметичности скважин. Затворение тампонажного портландцемента для холодных скважин суспензиями торфа в растворах сернокислого алюминия в предлагаемом тампонажном составе осуществляется при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: тампонажный портландцемент для холодных скважин 35,5-56,5, сернокислый алюминий 2,0-5,0, торф 2,0-10,3, вода остальное. Технический результат - получение на основе однокомпонентного вяжущего тампонажного цемента ПЦТДО-50 облегченного тампонажного состава с высокой степенью расширения, технологичными сроками схватывания при низких температурах, пониженной теплопроводностью и эффективной адгезией к металлу обсадной колонны. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 155 263 C2

Расширяющийся тампонажный состав для низкотемпературных скважин, содержащий быстротвердеющую расширяющуюся основу, облегчающий наполнитель - торф и воду, отличающийся тем, что в качестве быстротвердеющей расширяющейся основы используется тампонажный портландцемент для холодных скважин и сернокислый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тампонажный портландцемент для холодных скважин - 35,5 - 56,5
Сернокислый алюминий - 2,0 - 5,0
Торф - 2,0 - 10,3
Вода - Остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2155263C2

Облегченный тампонажный раствордля НизКОТЕМпЕРАТуРНыХ СКВАжиН 1978
  • Клюсов Анатолий Александрович
  • Лепнев Эдуард Николаевич
  • Бакшутов Вячеслав Степанович
  • Медведский Родион Иванович
  • Кулявцев Владимир Алексеевич
  • Антипов Василий Сергеевич
SU834330A1
Способ получения тампонажного материала 1973
  • Горский Александр Тихонович
  • Клюсов Анатолий Александрович
  • Лепнев Эдуард Николаевич
  • Козубовский Александр Ильич
  • Соболевский Владимир Викентьевич
SU613083A1
Тампонажный раствор 1976
  • Галабурда Владимир Константинович
  • Простак Ирина Степановна
  • Лиштван Иван Иванович
  • Белькевич Петр Илларионович
  • Чистова Лилия Романовна
  • Ланкуть Светлана Васильевна
  • Рогач Людмила Михайловна
SU732492A1
Тампонажный раствор 1981
  • Кипко Эрнест Яковлевич
  • Полозов Юрий Аркадьевич
  • Попов Александр Валерьевич
  • Хлынов Игорь Борисович
SU1006718A1
Тампонажный раствор 1990
  • Митюшин Владимир Владимирович
  • Матюхина Ольга Николаевна
  • Кожемякин Павел Георгиевич
  • Никонова Надежда Семеновна
  • Кузнецова Тамара Васильевна
  • Тихомирова Ирина Николаевна
SU1728474A1
РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ 1996
  • Щербич Н.Е.
  • Корнеев В.И.
  • Зозуля П.В.
  • Сизяков В.М.
  • Ипполитов В.В.
  • Янкевич В.Ф.
  • Кармацких С.А.
  • Кашникова Л.Л.
RU2111341C1
US 3519449 A, 07.06.1970.

RU 2 155 263 C2

Авторы

Анисимов А.А.

Симоненко Л.И.

Злотников Г.П.

Погорелов Е.В.

Гукасова Н.М.

Будовкина Л.С.

Даты

2000-08-27Публикация

1998-01-15Подача