КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2007 года по МПК C09K8/467 

Описание патента на изобретение RU2298576C1

Изобретение относится к креплению нефтяных, газовых и гидротермальных скважин с температурой до 300°С на забое, а именно для регулирования свойств высокотемпературных тампонажных растворов на шлаковой основе.

Известно использование в качестве регуляторов свойств тампонажных растворов на шлаковой основе комплексного реагента для тампонажных растворов, содержащего, мас.%: УЩР (углещелочного реагента) 48,0-53,0; лигносульфонат 45,5-50,0; кремнийорганические соединения 1,5-2,0 (см. SU №1719618 А1).

Недостатками этого реагента является седиментационная неустойчивость раствора, короткие сроки загустевания, усадка тампонажного камня, отсутствие адгезии к трубе и породе.

Наиболее близким (прототип) является комплексный реагент для тампонажных растворов, содержащий, мас.%: карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) 28,6-33; отход производства себациновой кислоты 40,0-57,1; сернокислый аммоний 13,4-28,6. (см. SU №2078908 А1).

Недостатками его являются короткие сроки схватывания для высокотемпературных тампонажных растворов, седиментационная неустойчивость раствора, его высокая контракция и усадка камня в условиях твердения при высоких температурах и давлениях.

При использовании известных реагентов, в результате прорыва пластового флюида по заколонному пространству, образуются каналы на самых ранних стадиях формирования цементного кольца. На начальных стадиях твердения тампонажного раствора возникает прорыв по самому цементному камню, когда формируются сообщающиеся поры и капилляры в структуре камня. Причем эти явления ускоряются в условиях высоких температур и давлений.

На более поздних стадиях, при низких водоцементных отношениях и высокой седиментационной устойчивости при применении полимеров, прорыв газа по цементному камню не имеет места, но в результате контракционных эффектов формируются каналы на границах "камень-обсадная колонна" или "камень-горная порода".

Целью изобретения является улучшение изолирующей способности высокотемпературных тампонажных растворов на шлаковой основе, снижение контракционных эффектов, обеспечение адгезии при сохранении необходимых сроков загустевания, пластификации и обеспечения закачки тампонажных растворов в затрубное пространство с полным его заполнением.

Поставленная цель достигается тем, что комплексный реагент для высокотемпературных тампонажных растворов, содержащий карбоксиметилцеллюлозу, дополнительно содержит реагент "Крепь" при следующих соотношениях компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлозы 80:91, реагент "Крепь" 9-20. Данный реагент дополнительно может содержать фосфоновый комплексен в количестве 2-10 мас.%.

Реагент готовят смешением расчетных количеств компонентов. Реагент серии "Крепь" представляет собой минеральную соль алюминия и приготавливается по ТУ 2231-233-00147001-2001, разработанному ОАО "НПО "Бурение".

Совокупность заявляемых компонентов в пределах их содержания в смеси обеспечивает получение технического результата, который выражается в том, что при внесении заявляемого реагента в тампонажный раствор последний получается седиментационно устойчив даже при высоких значениях температуры и давления в скважине, при низких водоцементных отношениях усиливается пластификация раствора, снижается контракционный эффект. Причем соотношение двух компонентов реагента является лучшим для утяжеленных тампонажных шлаковых растворов, а для высокотемпературных тампонажных растворов нормальной плотности более эффективным регулятором свойств является трехкомпонентный реагент.

Реагент КМЦ имеет предел термостойкости 120-140°С, что для шлаковых тампонажных растворов является недостаточным для регулирования сроков загустевания и схватывания, когда необходим предел до 250°С. При заявляемых соотношениях компонентов реагента карбоксильная группа КМЦ реагирует с алюминатной составляющей реагента "Крепь", повышая его термостойкость и стабильность в условиях твердения высоких температур и давлений. Так как в утяжеленных растворах содержится меньший процент СаО, чем в шлаковых растворах нормальной плотности, а процесс загустевания тампонажного раствора зависит от этого компонента, то более эффективно регулирование свойств шлакового раствора трехкомпонентным реагентом, содержащим дополнительно фосфоновый комплексон в количестве 2-10% к массе двухкомпонентного комплекса. Соотношение реагента в тампонажном растворе составляет 0,2-1,2% к массе вяжущего.

В заявляемой совокупности компонентов реагент "Крепь" проявляет новое свойство замедлителя сроков схватывания тампонажного раствора.

Исследования воздействия реагента на высокотемпературные шлаковые вяжущие проведены согласно соответствующим ГОСТам или ОСТам. Результаты исследований представлены в таблице.

Тампонажные растворы готовились на основе "термосолестойких тампонажных цементов ЦТТ-160, ЦТТ-250, ЦТТУ-1,2-100, ЦТТУ-1,2-250 по ТУ 39-00147001-170-97, разработанных в ОАО "НПО "Бурение" и поставляемых для цементирования высокотемпературных скважин.

Пример 1. Смешивают 2,0 г (80 мас.%) карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, 0,5 г (20 мас.%) "Крепь" (алюминатное соединение) и к массе основного комплекса добавляют 0,05 г (2,0 мас.%) нитрило-триметилфосфоновой кислоты (НТФ). Образующуюся смесь растворяют в воде. Доводят объем раствора до 400 мл и затворяют 1000 г цемента ЦТТ-160. Проводят лабораторные испытания согласно ТУ 39-00147001-170-97: плотность тампонажного раствора 1870 кг/м3, растекаемость 215 мм, водоотделение нулевое, водоотдача (Baroid P=7,0 МПа) составляет 80 см3/30 мин, время загустевания до 30 YEK при t=120°C и Р=40 МПа 96 мин, прочность при изгибе через 24 часа при t=20°С и Р=40 МПа 6,35 МПа (см. опыт 9).

Пример 2. Смешивают 4,0 г (90,91 мас.%) карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, 0,4 г (9,09 мас.%) "Крепь" (алюминатное соединение) и к массе основного комплекса добавляют 0,2 г (4,54 мас.%) нитрило-триметилфосфоновой кислоты (НТФ). Образующуюся смесь растворяют в воде. Доводят объем раствора до 310 мл и затворяют 1000 г цемента ЦТТУ-2-250. Проводят лабораторные испытания. Плотность тампонажного раствора 2190 кг/м3, растекаемость 195-200 мм, водоотделение нулевое, водоотдача (Baroid Р=7 МПа) составляет 15 см3/30 мин, время загустевания до 30 YEK при t=200°C и Р=50 МПа 140 мин, прочность при изгибе через 8 часов твердения при t=200°C и Р=50 МПа 4,3 МПа (см. опыт 5).

Пример 3. Смешивают 4,0 г (90,91 мас.%) карбоксиметилцеллюлозы КМЦ, 0,4 г (9,09 мас.%) "Крепь". Образующуюся смесь растворяют в воде. Доводят объем раствора до 350 мл и затворяют 1000 г цемента ЦТТУ-1-250. Проводят лабораторные испытания согласно ТУ. Плотность тампонажного раствора 2117 кг/м3, растекаемость 235 мм, водоотделение нулевое, водоотдача составляет 13 см3/30 мин, время загустевания до 30 YEK при t=200°C и Р=50 МПа 190 мин, прочность при изгибе через 8 часов твердения при t=200°C и Р=50 МПа 4,2 МПа (см. опыт 6).

В таблице также приведены результаты исследований тампонажного раствора с реагентами аналогами (см. опыт 1, 2, 7).

Из таблицы видно, что по сравнению с аналогами заявляемый реагент обеспечивает высокотемпературному тампонажному раствору такие свойства, как низкая водоотдача, седиментационная устойчивость, высокая прочность цементного камня и сроки загустевания соответствуют геолого-техническим условиям скважины.

№ п/пСоставВ/ТРастекаемость, ммПлотность, кг/м3Водоотделение, %Загустевание до 30 УЕК, минПрочность, МПаВодоотдача, см3/30 минЦемент (1000 г)Реагенты, гизгибсжатиеКрепьНТФКМЦЦТТ-250 (Т=200°С; Р=50 МПа)1ЦТТ-25015--0,4521518103,841532302ЦТТ-25062-0,45>2201800141423003ЦТТ-2500,4 (9,09)0,2 (4,54)4 (90,91)0,41210-22018500,013210,523,9164ЦТТ-250-0,640,4123018400,11607,819,714ЦТТУ1,2-250 (Т=200°С; Р=50 МПа)5ЦТТУ2-2500,4 (9,09)0,2 (4,54)4 (90,91)0,31195-20021900,01404,310,0156ЦТТУ1-2500,4 (9,09)-4 (90,91)0,3523521170,01904,28,0137ЦТТУ1-2500,40,2-0,3524021104,5913,07,0400ЦТТ-160 (Т=120°С; Р=40 МПа)8ЦТТ-1600,4 (9,09)0,2 (4,54)4 (90,91)0,4018518800,02507,014,0369ЦТТ-1600,5 (20)0,05 (2)2 (80)0,4021518700,0966,3512,880

Похожие патенты RU2298576C1

название год авторы номер документа
ОСНОВА УТЯЖЕЛЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА 2001
  • Рябоконь С.А.
  • Рябова Л.И.
  • Новохатский Д.Ф.
  • Нижник А.Е.
RU2194844C2
ОСНОВА ОТВЕРЖДАЕМОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА 2011
  • Белоусов Геннадий Андреевич
  • Скориков Борис Михайлович
  • Журавлев Сергей Романович
RU2468187C1
КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА В ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР НА ОСНОВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА 1992
  • Мосиенко В.Г.
  • Петраков Ю.И.
  • Нагорнова В.Ф.
  • Никифорова В.Н.
RU2074310C1
КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА В ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР НА ОСНОВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА 1994
  • Мосиенко В.Г.
  • Петраков Ю.И.
  • Педус А.М.
  • Никифорова В.Н.
RU2078908C1
РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ДОБАВКА ДЛЯ ТАМПОНАЖНОГО МАТЕРИАЛА 2007
  • Рябоконь Сергей Александрович
  • Новохатский Дмитрий Федорович
  • Рябова Любовь Ивановна
RU2342416C2
УНИВЕРСАЛЬНАЯ БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ 2003
  • Рябоконь С.А.
  • Шамина Т.В.
  • Нижник А.Е.
RU2253008C1
Базовый тампонажный материал для цементирования скважин в интервале продуктивного пласта 2023
  • Столбов Константин Эдуардович
  • Дружинин Максим Александрович
  • Уткин Денис Анатольевич
  • Гаршина Ольга Владимировна
  • Предеин Андрей Александрович
  • Овчинникова Юлия Владимировна
  • Радостев Виктор Викторович
  • Ибраев Владимир Леонидович
  • Мясникова Александра Владимировна
  • Кудимов Иван Андреевич
RU2801331C1
Утяжеленный тампонажный раствор 1989
  • Дудко Михаил Петрович
  • Зобс Валериан Юльевич
  • Шелдыбаев Борис Федорович
  • Воронкин Валерий Анатольевич
SU1657616A1
БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ 2001
  • Куксов А.К.
  • Шамина Т.В.
RU2199648C2
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ 2013
  • Бойко Игорь Алексеевич
  • Бубнов Артём Сергеевич
RU2555165C2

Реферат патента 2007 года КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к креплению нефтяных, газовых и гидротермальных скважин с температурой до 300°С на забое, а именно для регулирования свойств высокотемпературных тампонажных растворов на шлаковой основе. Комплексный реагент для высокотемпературных тампонажных растворов содержит карбоксиметилцеллюлозу и реагент "Крепь" при следующем соотношении компонентов, мас%: карбоксиметилцеллюлоза 80-91, реагент "Крепь" 9-20. Данный реагент дополнительно может содержать фосфоновый комплексон в количестве 2-10 мас.%. Технический результат выражается в том, что при использовании реагента по изобретению в тампонажном растворе последний седиментационно устойчив даже при высоких значениях температуры и давления в скважине, при низких водоцементных отношениях усиливается пластификация раствора, снижается контракционный эффект. 1 табл., 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 298 576 C1

1. Комплексный реагент для высокотемпературных тампонажных растворов, содержащий карбоксиметилцеллюлозу, отличающийся тем, что он дополнительно содержит реагент "Крепь" при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбоксиметилцеллюлоза80-91Реагент "Крепь"9-20

2. Комплексный реагент по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит фосфоновый комплексон в количестве 2-10% к его массе.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2298576C1

КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА В ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР НА ОСНОВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА 1994
  • Мосиенко В.Г.
  • Петраков Ю.И.
  • Педус А.М.
  • Никифорова В.Н.
RU2078908C1
Дисперсно-армированный тампонажный материал для крепления скважин 1982
  • Ангелопуло Олег Константинович
  • Бакшутов Вячеслав Степанович
  • Тангалычев Евгений Сямиюллович
  • Аваков Вартан Эдуардович
SU1099049A1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ОБВОДНЕННОЙ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ 1997
  • Газизов А.Ш.
  • Галактионова Л.А.
  • Газизов А.А.
  • Юшин А.В.
  • Муслимов Р.Х.
RU2123104C1
КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ АЭРИРОВАННЫХ ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ 2003
  • Рябоконь С.А.
  • Рябова Л.И.
  • Нижник А.Е.
RU2240421C1
CA 1080469 A, 01.07.1980.

RU 2 298 576 C1

Авторы

Рябоконь Сергей Александрович

Хачмамук Адам Шумафович

Рябова Любовь Ивановна

Тимофеева Елена Васильевна

Даты

2007-05-10Публикация

2005-09-30Подача