БАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ "БОС", ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР И СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН Российский патент 2003 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области реагентов для регулирования технологических свойств тампонажных растворов, используемых в процессе крепления нефтяных, газовых и водяных скважин.

Известно использование в качестве регуляторов свойств тампонажных растворов водорастворимых эфиров целлюлозы: КМЦ, МЦ, ОЭЦ, КМОЭЦ и др. (Тампонажные материалы и химреагенты. В. И. Костырин. "Справочное пособие для рабочих". М.: Недра, 1989, 144 с.) - аналог.

При их применении уменьшение водоотдачи недостаточно или, при увеличении концентрации, значительно загущается раствор и увеличиваются сроки схватывания, происходит вспенивание тампонажного раствора, что приводит к снижению изолирующих свойств и нарушению в работе технических средств цементирования.

Известны составы: 1) включающий в себя цемент и водный раствор гликоля (40-50 %) от массы цемента (патент РФ 2136844) и 2) тампонажный раствор, содержащий портландцемент, суперпластификатор С-3 (0,21-0,36), сульфацелл (0,28-0,42) и воду (патент РФ 2136843) - прототип.

Недостатками этих составов является недостаточная изолирующая способность, низкая деформативная адгезионная способность к металлу обсадных труб, высокий контракционный эффект, недостаточный уровень снижения водоотдачи и высокие реологические свойства, затрудняющие прокачивание раствора в скважину.

Задачей данного изобретения является создание эффективного базового состава для тампонажных растворов, используемых при креплении нефтяных и газовых скважин, обеспечивающего получение тампонажных растворов с повышенной изолирующей способностью, пониженной водоотдачей и отсутствием пенообразования.

Сущность изобретения заключается в том, что базовый состав для тампонажных растворов, содержащий водорастворимый эфир целлюлозы, содержит указанный эфир целлюлозы, по крайней мере один из группы: метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза, полианионная целлюлоза, и дополнительно олигомерный гликоль с молекулярной массой 1000-3000, по крайней мере один из группы: олигомерный полиоксиэтиленгликоль или полиоксипропиленгликоль, или олигомерный сополимер окиси этилена и окиси пропилена, или простой эфир олигомерной окиси этилена, или простой эфир олигомерной окиси пропилена, или простой эфир олигомерных сополимеров окиси этилена и окиси пропилена при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Водорастворимый эфир целлюлозы - 95,0 - 99,9
Олигомерный гликоль - 0,1 - 5,0
Базовый состав дополнительно может содержать добавки пластификаторов-замедлителей сроков схватывания в количестве 0,1 - 5,0 %.

Базовый состав дополнительно может содержать ускорители сроков схватывания в количестве 1,0 - 4,0 %.

Указанный базовый состав добавляют в тампонажный раствор в количестве 0,5 - 2,0 мас.%.

Другой объект изобретения - тампонажный раствор, содержащий цемент и реагент, причем в качестве реагента он содержит указанный базовый состав.

Тампонажный раствор может содержать по крайней мере один пластификатор в количестве 0,1 - 5,0 %.

Тампонажный раствор может содержать по крайней мере один ускоритель в количестве 0,1 - 4,0 %.

Тампонажный раствор содержит базовый состав в количестве 0,5 - 2,0 мас. %.

Показатели приведены в табл.1 и 2.

Другой объект изобретения - способ цементирования скважин с использованием тампонажного раствора, в котором в качестве тампонажного раствора используют указанный тампонажный раствор.

В качестве олигомерных гликолей (ПАГ) могут использоваться промышленные продукты, производимые ОАО "Нижнекамскнефтехим" и ОАО "Владимирский химический завод" (например, Лапрол-2102).

Эффективность действия базового состава заключается в синергетическом комплексообразовании функциональных групп компонентов, входящих в базовый состав, с гидратами вяжущего.

Образующиеся внутрикомплексные соединения и адсорбционные пленки отличаются низкой проницаемостью. Это приводит к снижению контракции, которая за счет особо прочной адсорбционной пленки сохраняется длительное время. Стабильность изолирующих свойств тампонажного раствора достигается в результате кольматации порового пространства, происходящей путем взаимодействия компонентов базового состава с гидратными новообразованиями.

Базовый состав готовят одним из известных методов смешения.

Необходимое количество базового состава, в зависимости от геолого-технических условий скважин, вводят в жидкость затворения тампонажного раствора. Готовят тампонажный раствор и испытывают согласно существующим стандартам.

В качестве показателя изолирующей способности тампонажных растворов использован общепринятый в теории фильтрации показатель - начальный градиент фильтрации, т.е. тот наименьший градиент давления (НГД), при котором в поровом пространстве тампонажного раствора (камня) начинается фильтрация свободной жидкости затворения.

Величина адгезии определяется по методу выдавливания цементного образца из стальной обоймы, выполненной в виде усеченного конуса с углом наклона боковой поверхности 2-5θ. При создании нагрузки образцы отрываются от стальной поверхности.

"БОС" может вводиться в сухую тампонажную смесь при ее перемешивании или в жидкость затворения при приготовлении тампонажного раствора.

В зависимости от геолого-технических условий изменяется процентное содержание вводимого реагента в тампонажный раствор. При выборе рецептур тампонажных растворов, кроме пластового давления, необходимо учитывать коллекторские свойства цементных пластов с аналогичными параметрами.

Применение данного реагента в тампонажных растворах позволит повысить надежность крепи скважин, сохранить недра и экологию региона, где бурятся скважины.

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к реагентам для регулирования технологических свойств тампонажных растворов, используемых в процессе крепления нефтяных, газовых и водяных скважин. Технический результат - создание эффективного базового состава, обеспечивающего получение тампонажных растворов с повышенной изолирующей способностью, пониженной водоотдачей и отсутствием пенообразования, повышение надежности крепи скважин, сохранение недр. Базовый состав для тампонажных растворов содержит водорастворимый эфир целлюлозы из группы метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза, полианионная целлюлоза и олигомерный гликоль с молекулярной массой 1000-3000 из группы олигомерный полиоксиэтиленгликоль или полиоксипропиленгликоль, или олигомерный сополимер окиси этилена и окиси пропилена, или простой эфир олигомерной окиси этилена, или простой эфир олигомерной окиси пропилена, простой эфир олигомерных сополимеров окиси этилена и окиси пропилена при следующих соотношениях компонентов, мас.%: водорастворимый эфир целлюлозы 95,0 - 99,9; олигомерный гликоль 0,1 - 5,0 и возможно дополнительно пластификаторы- замедлители сроков схватывания в количестве 0,1 - 5,0 % или ускорители сроков схватывания в количестве 1,0 - 4,0 %. Он может быть добавлен в тампонажный раствор в количестве 0,5-2,0 мас.%. Тампонажный раствор, содержащий цемент и указанный базовый состав, может также содержать по крайней мере один пластификатор в количестве 0,1 - 5,0 % или по крайней мере один ускоритель в количестве 0,1 - 4,0 %. В способе цементирования скважин используют указанный тампонажный раствор. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Базовый состав для тампонажных растворов, содержащий водорастворимый эфир целлюлозы, отличающийся тем, что он содержит указанный эфир целлюлозы по крайней мере один из группы метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза, полианионная целлюлоза, и дополнительно олигомерный гликоль с молекулярной массой 1000-3000 по крайней мере один из группы олигомерный полиоксиэтиленгликоль или полиоксипропиленгликоль, или олигомерный сополимер окиси этилена и окиси пропилена, или простой эфир олигомерной окиси этилена, или простой эфир олигомерной окиси пропилена, или простой эфир олигомерных сополимеров окиси этилена и окиси пропилена при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Водорастворимый эфир целлюлозы - 95,0 - 99,9
Олигомерный гликоль - 0,1 - 5,0
2. Базовый состав по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно он содержит добавки пластификаторов-замедлителей сроков схватывания в количестве 0,1 - 5,0%. 3. Базовый состав по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно он содержит ускорители сроков схватывания в количестве 1,0 - 4,0%. 4. Базовый состав по п. 1, отличающийся тем, что его добавляют в тампонажный раствор в количестве 0,5 - 2,0 мас. %. 5. Тампонажный раствор, содержащий цемент и реагент, отличающийся тем, что в качестве реагента он содержит базовый состав по п. 1. 6. Тампонажный раствор по п. 5, отличающийся тем, что он содержит по крайней мере один пластификатор в количестве 0,1 - 5,0%. 7. Тампонажный раствор по п. 5, отличающийся тем, что он содержит по крайней мере один ускоритель в количестве 0,1 - 4,0%. 8. Тампонажный раствор по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что он содержит базовый состав в количестве 0,5 - 2,0 мас. %. 9. Способ цементирования скважин с использованием тампонажного раствора, отличающийся тем, что в качестве тампонажного раствора используют тампонажный раствор по любому из пп. 5-8.