ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР Российский патент 2005 года по МПК E21B33/138 

Описание патента на изобретение RU2261322C1

Изобретение относится к тампонажным растворам, предназначенным для цементирования скважин в нефтяной и газовой промышленности.

Известен тампонажный раствор, содержащий тампонажный портландцемент, конденсированную сульфитспиртовую барду (КССБ) в количестве от 0,1 до 0,7% к массе портландцемента и воду при водоцементном отношении от 0,5 до 0,4 (Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, с.53.).

Тампонажный раствор не обеспечивает необходимых сроков схватывания и прочности цементного камня.

Наиболее близким к предлагаемому составу по назначению и совокупности существенных признаков является тампонажный раствор, содержащий портландцемент, воду и нитритнатриясодержащую добавку -жидкость плотностью 1183 кг/м3, с концентрацией следующих реагентов, мас.%:

нитрит натрия- 15,2...22,3нитрат натрия- 0,69...1,96сульфат натрия- 4,76хлорид натрия- 0,08...8,25карбонат натрия- 0,40...1,57

При следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:

цемент- 100указанная добавка- 20...30вода- 20...30

Недостатками известного тампонажного раствора являются его низкая пластичность (растекаемость) и короткое время схватывания, что приводит к существенному ухудшению прокачиваемости цементного раствора, нарушению сплошности цементного камня в кольцевом пространстве и как результат снижению качества крепления скважин.

Задачей изобретения является повышение качества крепления скважин за счет использования пластичного цементного раствора с регулируемым временем схватывания, обеспечивающим высокие прочностные и адгезионные свойства цементного камня.

Для решения указанной задачи тампонажный раствор, включающий портландцемент, воду и добавку, в качестве указанной добавки содержит кубовый продукт производства гексила при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:

портландцемент- 100указанная добавка20...40вода- 10...30

Кубовый продукт колонны №302 при производстве гексила, выпускаемого ОАО "Салаватнефтеоргсинтез", имеет следующий состав, мас.%:

сульфат натрия (Na2SO4)- 20,0...26,0нитрат натрия (NaNO3)- 4,1...5,2нитрит натрия (NaNO2)- 1,5...1,8гидроксид натрия (NaOH)- 0,9...1,2гексил- 0,2...0,5водаостальное

Достигаемый при осуществлении изобретения технический результат состоит в том, что введение кубового продукта производства гексила, являющегося многофункциональной добавкой к цементу, позволяет одновременно повышать пластичность (растекаемость) цементного раствора, сокращать время его схватывания, а также повышать прочностные и адгезионные свойства цементного камня. Повышение пластичности обусловлено присутствием в кубовом продукте производства гексила азотсодержащего органического соединения - гексила. Сокращение сроков схватывания происходит за счет взаимодействия сульфата натрия с гидроксидом кальция цементного раствора с образованием нерастворимого сульфата кальция - инициатора зародышеобразования кристаллической фазы цементного раствора:

Na2SO4+Са(ОН)2=CaSO4↓+NaOH

Присутствие нитрита натрия в кубовом продукте колонны №302 способствует увеличению прочностных и адгезионных свойств цементного камня.

Исследования показали, что кубовый продукт производства гексила целесообразно применять в количестве 20-40 мас.ч. к цементу. Меньшее количество (менее 20 мас.ч.) его в цементе не оказывает существенного влияния на время схватывания цементного раствора, а также прочностные и адгезионные характеристики цементного камня. Увеличение количества кубового продукта производства гексила в цементе (свыше 40 мас. ч.) существенно ускоряет время начала схватывания цементного раствора - до 1 ч, что является не приемлемым для проведения ремонтно-изоляционных и ремонтно-восстановительных работ в нефтяных и газовых скважинах.

Сравнение заявляемого тампонажного раствора с прототипом показывает, что предлагаемый состав обладает новой совокупностью реагентов и их количественным соотношением. Поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Для проведения лабораторных исследований использовали портландцемент по ГОСТ 1581-91. Приготовление тампонажных растворов и определение их основных технологических параметров: растекаемость, время схватывания проводили согласно ГОСТ 26798.1-85; прочность цементного камня измерялась по ГОСТ 26798.2-85. Пластифицирующий эффект от предлагаемого тампонажного раствора оценивали по сравнению с бездобавочным цементным раствором (ПЭ1 или прототипом (ПЭ2) по формуле

Д1 - растекаемость предлагаемого тампонажного раствора;

Д2 - растекаемость бездобавочного тампонажного раствора (или прототипа) при одинаковом водоцементном отношении.

Цементный тампонажный состав готовился следующим образом. Кубовый продукт производства гексила смешивали с пресной водой и полученной смесью затворяли цемент. Для испытания было приготовлено несколько предлагаемых составов с различными соотношениями ингредиентов. Все измерения проводились при температуре 22±2°С.

В таблице приведены примеры приготовления тампонажных растворов и их показатели, здесь же для сравнения представлены характеристики состава по прототипу.

Как видно из таблицы, с увеличением количества кубового продукта производства гексила с 20 до 40 мас.ч в жидкости затворения увеличивается растекаемость цементного раствора, при этом пластифицирующий эффект предлагаемого раствора по сравнению с прототипом возрастает на 28-39%, а по сравнению с бездобавочным цементом - на 15-25%. Время начала схватывания изменяется в интервале 5-2 ч. Прочностные характеристики цементного камня остаются на высоком уровне. Оптимальные характеристики цементного раствора и цементного камня достигаются при добавлении кубового продукта производства гексила в количестве 30 мас.ч. к цементу. При этом предлагаемый тампонажный состав по сравнению с прототипом является высокопластичным (ПЭ2 составляет 33%), обладает оптимальным временем начала схватывания цементного раствора (3 ч), обеспечивает высокую прочность на изгиб/сжатие цементного камня (соответственно 5,2 и 14,1 МПа), а так же высокую адгезию его к породе, металлу и "старому" цементному камню (1,31; 1,55; 1,28 МПа).

Таким образом, применение предлагаемого цементного раствора в нефтегазодобывающей промышленности позволяет повысить качество цементирования и долговечность крепи скважины.

Свойства цементного раствора и камня по предлагаемому и известному тампонажным составамТампонажный раствор, мас. ч.Время схватывания, ч-минПрочность цементного камня через 2 сут., МПаАдгезия цементного камня через 2 сут., МПаПЭ1 %ПЭ2, %№№
п/п
портландцемент ПЦТ 1-50вода преснаякубовый продукт производства гексиланачалоконецна изгибна сжатиек породек металлук цементу
1100302023,05-007-004,913,51,031,151,1515282100252524,04-306-005,214,31,201,221,2320333100203024,03-005-005,214,11,311,551,2820334100104025,02-003-005,013,41,251,431,1625395Прототип18,01-152-305,215,81,001,400,90отсутствует610050020,07-009-002,79,70,900,800,62ПЭ1 - пластифицирующий эффект по отношению к бездобавочному цементуПЭ2 - пластифицирующий эффект по отношению к прототипу

Похожие патенты RU2261322C1

название год авторы номер документа
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ 2005
  • Рахматуллин Марат Раифович
  • Шувалов Анатолий Васильевич
  • Лукьянов Юрий Викторович
  • Емалетдинова Людмила Дмитриевна
  • Камалетдинова Резеда Миннисайриновна
  • Садыков Рустем Равилевич
  • Судаков Артем Сергеевич
RU2302444C2
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА 2002
  • Мосиенко В.Г.
  • Гасумов Р.А.
  • Климанов А.В.
  • Нерсесов С.В.
  • Петялин В.Е.
  • Пономаренко М.Н.
  • Андреев О.П.
  • Ставкин Г.П.
RU2213844C1
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ 2020
  • Ковальчук Влада Станиславовна
  • Николаев Николай Иванович
RU2745980C1
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ИНТЕНСИВНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ 2013
  • Бикмухаметов Альберт Ильдусович
  • Окромелидзе Геннадий Владимирович
  • Ильясов Сергей Евгеньевич
  • Гаршина Ольга Владимировна
  • Чугаева Ольга Александровна
  • Зубенин Андрей Николаевич
RU2542063C1
Основа утяжеленного термостойкого тампонажного раствора 2020
  • Агзамов Фарит Акрамович
  • Оганов Александр Сергеевич
  • Вязниковцев Сергей Фёдорович
  • Каримов Ильшат Назифович
  • Кулигин Андрей Витальевич
  • Шуть Константин Фёдорович
RU2763195C1
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН 2012
  • Ильясов Сергей Евгеньевич
  • Окромелидзе Геннадий Владимирович
  • Чугаева Ольга Александровна
  • Кузнецова Ольга Григорьевна
  • Сажина Елена Михайловна
  • Зуева Нина Аркадьевна
  • Дудоров Павел Анатольевич
  • Уткин Денис Анатольевич
  • Кудимов Иван Андреевич
  • Сунцов Сергей Васильевич
RU2508307C2
Тампонажный раствор низкой плотности 2017
  • Бакиров Данияр Лябипович
  • Бурдыга Виталий Александрович
  • Святухова Светлана Славовна
  • Мелехов Александр Васильевич
  • Семакина Инна Валерьевна
RU2652040C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА ПЛОТНОСТЬЮ 1450-1500 кг/м 2008
  • Фефелов Юрий Владимирович
  • Кузнецова Ольга Григорьевна
  • Чугаева Ольга Александровна
  • Девяткин Александр Михайлович
RU2385894C1
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 2005
  • Белей Иван Ильич
  • Зиновьев Василий Михайлович
  • Карнаухов Николай Александрович
  • Коновалов Евгений Алексеевич
  • Наумов Борис Васильевич
  • Кустышев Игорь Александрович
  • Щербич Николай Ефимович
  • Вялов Виталий Вячеславович
  • Чернухин Владимир Иванович
  • Куценко Геннадий Васильевич
RU2288250C1
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН 2010
  • Ахрименко Вячеслав Ефимович
  • Ахрименко Зоя Михайловна
RU2425956C1

Реферат патента 2005 года ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к тампонажным растворам. Технический результат - повышение качества крепления скважин. Тампонажный раствор содержит, мас.ч. портландцемент 100, кубовый продукт производства гексила 20-40, вода 10-30. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 261 322 C1

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, воду и добавку, отличающийся тем, что в качестве указанной добавки он содержит кубовый продукт производства гексила, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент100Кубовый продукт производства гексила20-40Вода10-30

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2261322C1

ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ 1999
  • Прокшина Н.В.
  • Павлычев В.Н.
  • Уметбаев В.Г.
  • Назметдинов Р.М.
  • Камалетдинова Р.М.
  • Стрижнев В.А.
  • Мерзляков В.Ф.
  • Волочков Н.С.
  • Исламов Ф.Я.
  • Плотников И.Г.
  • Шувалов А.В.
  • Шапошников Г.А.
RU2154728C1

RU 2 261 322 C1

Авторы

Шувалов А.В.

Емалетдинова Л.Д.

Камалетдинова Р.М.

Садыков Р.Р.

Судаков А.С.

Даты

2005-09-27Публикация

2004-05-13Подача