ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР Российский патент 2013 года по МПК C09K8/467 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленностям, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при изготовлении тампонажных растворов, предназначенных для крепления скважин.

Известен вспененный тампонажный состав, содержащий цемент, сернокислый глинозем, негашеную известь, порошок алюминия, натриевое стекло (патент России №2255206, Е21В 33/138, 2004).

Недостатком данного решения является большой размер пор, связанный с плохой смачиваемостью алюминиевого порошка и как следствие неравномерное распределение газовыделяющего вещества по объему цементного раствора.

Известен облегченный тампонажный материал, содержащий цемент, гипс, микрокремнезем, воздухововлекающую добавку, суперпластификатор (патент России №2295555, С09К 8/473, 2004).

Недостатком данного решения является специальная предварительная подготовка вяжущего, связанная с совместным помолом портландцементного клинкера и природного гипсового камня.

Известен аэрированный тампонажный раствор, содержащий цемент, ПАВ, хлористый кальций и воздух (патент России №2320694, С09К 8/473, 2006). Недостатком данного решения является низкая технологичность, связанная с применением специального оборудования - аэраторов.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран тампонажный раствор, содержащий алюминиевую пудру, рыбью чешую, ПАВ, пластификатор (патент России 2078906, Е21В 33/138, 1993).

Недостатками данного раствора являются:

- низкая технологичность, связанная со сложностью продолжительного хранения рыбьей чешуи;

- высокое водоотделение и фильтрация, связанные с отсутствием водоудерживающих добавок;

- использование жидких ПАВов, которые необходимо вводить в воду затворения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик тампонажного раствора и его технологичности, в частности получение плотного контакта цемента с породой и обсадной колонной, а также возможность изготовления готовых цементных составов на заводах сухих строительных смесей.

Технический результат достигается тем, что в тампонажном растворе, содержащем цемент, алюминиевую пудру, вводят комплексную добавку для цементных растворов Альфацем А, содержащую смесь эфиров целлюлозы, соль кальция и алкилосульфонат щелочного металла.

Предлагаемый тампонажный раствор содержит цемент, порошок алюминия, комплексную добавку Альфацем А при следующем соотношении, мас.ч:

Цемент 100 Порошок алюминия 0,025-0,5 Указанная комплексная добавка 2,5 Вода 50-60

Комплексная добавка Альфацем А содержит в своем составе:

ПАВ - алкилсульфонат щелочного металла;

стабилизатор пены - смесь эфиров целлюлозы;

ускоритель схватывания - соль кальция.

Экспериментально установлено, что подобранный указанный состав позволяет получить цементный камень с широким диапазоном плотностей без привлечения специального аэрирующего оборудования. Комплексная добавка Альфацем А позволяет равномерно распределить поры по всему объему, при том что размер пор не превышает 1 мм. Использование только сухих компонентов позволяет производить готовые тампонажные составы на любом заводе по производству сухих строительных смесей без изменения общей производственной схемы завода.

Авторами было экспериментально установлено оптимальное процентное соотношение входящих в состав тампонажного раствора ингредиентов: цемента, алюминиевого порошка, комплексной добавки.

Данные экспериментальных исследований приведены в таблицах.

В таблице 1 приведены данные о составах испытуемых растворов.

В таблице 2 приведены данные о свойствах испытуемых растворов, выявленных в процессе эксперимента.

Таким образом, как видно из приведенных таблиц, предлагаемое изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики тампонажного раствора, в частности уменьшить плотность цементного камня без использования дополнительного оборудования. Кроме того, полученный состав является расширяющимся, что позволит улучшить контакт цементного камня с породой и обсадной колонной. Использование только сухих компонентов позволяет производить смеси «все в одном» на любых заводах по производству сухих строительных смесей без какой-либо дополнительной модернизации последних.

Таблица 1 № раствора Ингредиентный состав тампонажного раствора Цемент Порошок алюминия Комплексная добавка Альфацем A Вода 1 100 0,025 2,5 57 2 100 0,05 2,5 57 3 100 0,10 2,5 57 4 100 0,20 2,5 57 5 100 0,5 2,5 57 6 100 0,05 2,5 50 7 100 0,05 2,5 60

Таблица 2 Свойства испытуемых растворов № раствора 1 2 3 4 5 6 7 Прочность на изгиб в возрасте 5 сут, МПа 3,07 3,02 2,2 1,07 - 3,1 3,06 Плотность теста через 3 мин, г/см³ 1,74 1,74 1,74 1,74 1,74 1,80 1,70 Плотность теста через 90 мин, г/см³ 1,46 1,161 1,05 0.94 0.865 1.137 1.142 Подвижность теста через 3 мин, см 200 200 200 200 200 180 205 Подвижность теста через 1 час, см 175 170 155 130 - 125 175

Тампонажный раствор, содержит цемент, порошок алюминия, комплексную добавку Альфацем А при следующем соотношении, мас.ч:: цемент - 100, порошок алюминия - 0,025-0,5, указанная комплексная добавка - 2,5, вода - 50-60. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик тампонажного раствора, в частности облегчение цементного камня, получение плотного контакта затвердевшего тампонажного раствора с породой и обсадной колонной. 2 табл.

Тампонажный раствор, содержащий цемент, порошок алюминия, комплексную добавку - Альфацем А при следующем соотношении, мас.ч.:
Цемент 100 Порошок алюминия 0,025-0,5 Указанная комплексная добавка 2,5 Вода 50-60