ТАМПОНАЖНАЯ СУХАЯ ОБЛЕГЧЕННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2003 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин с аномально низким пластовым давлением (АНПД), а именно к сухим тампонажным смесям.

Известны облегченные тампонажные растворы, приготовленные с использованием микросфер зольных, стеклянных, нерасклассифицированных [1,2].

Однако такие растворы сложны в приготовлении, так как микросферы всплывают и дают неоднородный, седиментационно неустойчивый раствор, а следовательно, и неоднородный камень, имеющей пониженные изоляционные свойства.

Известна облегчающая тампонажная композиция, представляющая собой портландцемент 38, 78-51, 58 мас.%, облегчающую добавку 6,39-17,8 мас.%, воду - остальное, причем облегчающая добавка на 80-90 мас.% состоит из полых алюмосиликатных микросфер [3].

Такой раствор также сложен в приготовлении, имеет неоднородный состав и седиментационную неустойчивость, что приводит к увеличению плотности тампонажного камня и неоднородности его затворения.

Наиболее близким аналогом изобретения является тампонажная сухая облегченная смесь, содержащая, мас. %: портландцемент 92-98, комплексную облегчающую добавку - полые стеклянные микросферы 1-4 и вспученный вермикулитовый песок - остальное [4].

Эта тампонажная смесь также неоднородна, кроме того, она не обеспечивает расширения тампонажного камня на ее основе, поэтому его изолирующие свойства недостаточно высоки.

Задачей изобретения является разработка сухой облегченной тампонажной смеси, позволяющей получить однородный, седиментационно-стойкий раствор, цементирующий скважины с АНПД в один прием и обеспечивающий повышение изолирующих свойств камня.

Поставленная задача решается тем, что тампонажная сухая облегченная смесь содержит портландцемент и комплексную облегчающую добавку, включающую полые микросферы и минеральную добавку, причем комплексная облегчающая добавка содержит в качестве минеральной добавки добавку "ИР-1" и дополнительно полимер или полимерэлектролит при следующих соотношениях компонентов, мас.%: полые микросферы 70-95, полимер или полимерэлектролит 2-5, добавка "ИР-1" 3-25, а указанная тампонажная смесь содержит компоненты в следующих соотношениях, мас. %: портландцемент 80-95, комплексная облегчающая добавка 5-20.

Совокупность заявляемых компонентов в определенных соотношениях обеспечивает получение настолько технологичной смеси, что при приготовлении из нее тампонажного раствора не происходит всплытие микросфер, раствор получается однородным, седиментационно-стойким, быстро набирающим необходимые свойства и образующим камень с высокой изолирующей способностью.

Сухая облегченная тампонажная смесь готовится путем смешивания компонентов в режимах и последовательности, обеспечивающих исключение возможности всплытия полых микросфер при приготовлении тампонажного раствора.

Первый компонент, входящий в комплексную облегчающую добавку - полые микросферы. Они могут быть стеклянными, зольными, нерасклассифицированными.

Второй компонент - добавка "ИР-1" по ТУ 5743-001-44628610-98 представляет собой минеральную расширяющуюся добавку к цементам, предназначенную для получения водонепроницаемых бетонов. Основой добавки "ИР-1" является вулканическая порода с соотношением оксида кремния к оксиду алюминия более 3,5, содержащая от 1 до 15 мас.% пемзы.

Третий компонент - полимер или полимерэлектролит, не являющийся сильным замедлителем сроков схватывания. К ним относятся, например, ВПК - добавка на основе продукта полимеризации мономера диметилдиаллиламмоний хлорида (полиэлектролита катионного типа на основе четвертичных аммониевых солей), изготавливаемая по ТУ-2227-184-00203312-98; ДЭМАН - 20 % раствор сополимерметакрилата с молекулярной массой 10⁶-10⁷, в котором азотсодержащие звенья составляют от 20 до 60 мольных %, изготавливаемый по ТУ-6-01-8-73-83; пентаоксихлорид и др.

Из получаемой сухой облегченной смеси согласно существующим ГОСТам готовят тампонажный раствор. Растекаемость его определяют по конусу АзНИИ. Из этого раствора готовят призмы 2х2х20 см, которые твердеют в воде при соответствующих скважинным температурам и давлении. Сроки схватывания определяют с помощью автоклавов или иглы Вика.

Пример 1. Готовят 100 кг сухой смеси из 80 кг портландцемента (П/Ц) и 20 кг комплексной облегчающей добавки, которую получают путем смешивания 14 кг (70 мас.%) полых зольных микросфер (МСФ), 1 кг (5 мас.%) полимера ВПК и 5 кг (25 мас.%) добавки "ИР-1".

Свойства тампонажного раствора и камня, получаемого из готовой смеси, представлены в таблице, опыт 1.

Пример 2. Готовят 100 кг сухой смеси из 95 кг портландцемента и 5 кг комплексной облегчающей добавки, которую получают путем смешивания 4,75 кг (95 мас. %) полых стеклянных микросфер, 100 г (2 мас. %) полимера ФЛУЧАН (разновидность ДЭМАНа на основе полиакриламида) и 150 г (3 мас. %) добавки "ИР-1".

Свойства тампонажного раствора и камня, получаемого из готовой смеси, представлены в таблице, опыт 2.

Пример 3. Готовят 100 кг сухой смеси из 90 кг портландцемента и 10 кг комплексной облегчающей добавки, которую получают путем смешивания 8 кг (80 мас. %) полых зольных микросфер, 500 г (5 мас.%) полимера ДЭМАН и 1,5 кг (15 мас.%) добавки "ИР-1".

Свойства тампонажного раствора и камня, получаемого из готовой смеси, представлены в таблице, опыт 3.

Из таблицы видно, что из заявляемой сухой облегченной смеси формируется камень с высокими изолирующими свойствами, т.к. при всех вариантах соотношений компонентов начальный градиент фильтрации (НГФ) раствора составляет 7300 Па/м.

Несмотря на повышенное водосмесевое отношение (В/Т), растворы обладают нулевым водоотстоем, имеют повышенную седиментационную устойчивость. Плотность же раствора благодаря наличию микросфер невысокая, что позволяет использовать его для крепления нефтяных и газовых скважин с АНПД и при этом обеспечить более плотный контакт цементного камня с обсадной колонной и горной породой, что повышает качество изоляции скважин.

Использованные источники
1. Патент РФ 2151267, Е 21 В 33/138, 1998 г.

2. Патент РФ 2136845, Е 21 В 33/138, 1997 г.

3. Патент РФ 2165006, Е 21 В 33/138, 1999 г.

4. Патент РФ 2139409, Е 21 В 33/138, 1999 г.

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин с АНПД, а именно к сухим тампонажным смесям. Тампонажная сухая облегченная смесь содержит портландцемент и комплексную облегчающую добавку, включающую полые микросферы и минеральную добавку, причем комплексная облегчающая добавка содержит в качестве минеральной добавки добавку "ИР-1" и дополнительно полимер или полимерэлектролит при следующих соотношениях компонентов, мас.%: полые микросферы - 70-95, полимер или полимерэлектролит - 2-5, добавка "ИР-1" - 3-25, а указанная тампонажная смесь содержит компоненты в следующих соотношениях, мас. %: портландцемент - 80-95, комплексная облегчающая добавка - 5-20. Технический результат - предотвращение всплытия микросфер, однородность и седиментационная стойкость тампонажного раствора, быстрый набор им необходимых свойств, высокая изолирующая способность тампонажного камня. 1 табл.

Тампонажная сухая облегченная смесь, содержащая портландцемент и комплексную облегчающую добавку, включающую полые микросферы и минеральную добавку, отличающаяся тем, что комплексная облегчающая добавка содержит в качестве минеральной добавки добавку "ИР-1" и дополнительно полимер или полимерэлектролит при следующих соотношениях компонентов, мас. %:
Полые микросферы - 70 - 95
Полимер или полимерэлектролит - 2 - 5
Добавка "ИР-1" - 3 - 25
а указанная тампонажная смесь содержит компоненты в следующих соотношениях, мас. %:
Портландцемент - 80 - 95
Комплексная облегчающая добавка - 5 - 20