СОСТАВ ДЛЯ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ Российский патент 2019 года по МПК E21B33/138 C09K8/467 

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для ремонтно-изоляционных работ в скважине.

Известен состав для ремонтно-изоляционных работ в скважине (патент RU №2065923, МПК Е21В 33/138, опубл. 27.08.1996 в бюл. №24). Состав содержит компоненты, мас. %:

каустический магнезит 100 хлористый магний 18,9-26,5 щелочной сток производства капролактама 1,0-7,0 воду 44,1-61,7.

Недостатком известного состава является низкая эффективность для ремонтных работ из-за малой прочности магнезиального камня. Малая растекаемость состава (до 210 мм) может вызвать технологические затруднения при приготовлении изолирующего состава и проведении ремонтно-изоляционных работ, что также является недостатком состава.

Известен состав для ремонтно-изоляционных работ в скважине (патент RU №2542028, МПК С04В 9/04, С09K 8/467, опубл. 20.02.2015 в бюл. №5), который содержит магнийсодержащее вяжущее, хлорид магния и добавки, причем в качестве магнийсодержащего вяжущего содержит магнезит кальцинированный строительный, в качестве добавок содержит гидрофобизатор - кремнийорганическую жидкость и замедлитель твердения - нитрилотриметилфосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %:

магнезит кальцинированный строительный 70-80 хлорид магния 20-30 кремнийорганическая жидкость 0,1-0,5 сверх 100% нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,02-0,1 сверх 100%.

Недостатком состава является сложность его приготовления: твердый хлорид магния обрабатывают совместно с гидрофобизатором в дезинтеграторе при скорости соударения частиц до 50 м/с, затем смешивают с магнийсодержащим вяжущим и замедлителем твердения, предварительно обработанными совместно в дезинтеграторе при скорости соударения частиц не менее 200 м/с. Также недостатком состава является недостаточная прочность магнезиального камня, образованного из состава.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является состав для ремонтно-изоляционных работ в скважине (патент RU №2573651, МПК Е21В 33/138, С09K 8/467, опубл. 27.01.2016 в бюл. №3), который содержит каустический магнезит, хлористый магний, нитрилотриметилфосфоновую кислоту и добавку. Состав в качестве добавки содержит фосфогипс при следующем соотношении компонентов, мас. %:

каустический магнезит 30-45 хлористый магний 18-36 нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,1-0,3 фосфогипс 0,4-2,0 вода остальное.

Недостатком известного состава является использование в нем в качестве замедлителя фосфогипса, так как из-за малой растворимости его в воде (не более 0,2%) он неравномерно распределяется в составе, что влияет на прочность образующегося из состава камня.

Технической задачей предложения является повышение технологичности и эффективности ремонтно-изоляционных работ в скважине за счет увеличения прочности магнезиального камня, расширения диапазона времени отверждения состава на основе магнезита и его простого приготовления.

Техническая задача решается составом для ремонтно-изоляционных работ в скважине, содержащим каустический магнезит, хлористый магний, нитрилотриметилфосфоновую кислоту и добавку.

Новым является то, что в качестве добавки состав содержит кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

каустический магнезит 40-50 хлористый магний 25-30 кремнефтористый натрий 0,2-0,7 сверх 100% нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,1-1,0 сверх 100% вода 25-30.

Компоненты, применяемые в заявляемом составе:

- каустический магнезит (MgO) с содержанием оксида магния не менее 75% по ГОСТ 1216-87 представляет собой порошок от белого до желтого цвета с зерновым составом: проход через сетку №009 не менее 80%;

- хлористый магний (бишофит) (MgCI₂-6H₂O) по ГОСТ Р 55067-2012 представляет собой порошок, гранулы или чешуйки от белого до светло-серого цвета с оттенками от желтоватого до светло-коричневого с содержанием хлорида магния не менее 97%;

- натрий кремнефтористый технический (гексафторосиликат натрия - Na₂SiF₆) по ТУ 113-08-587-86 представляет собой мелкий кристаллический порошок белого цвета без механических примесей, с массовой долей кремнефтористого натрия не менее 95%, пожаро- и взрывобезопасный. Кремнефтористый натрий известен как отвердитель силикатных растворов, который не только ускоряет затвердевание, но и повышает водоустойчивость бетонов и цементов вследствие нейтрализации свободной щелочи.

- нитрилотриметилфосфоновая кислота - C₃H₁₂NO₉P₃ (НТФ) по ТУ 2439-347-05763441-2001 представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, в нефтедобывающей промышленности используется в качестве регулятора физико-химических свойств тампонажных растворов;

- вода пресная.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в создании состава для ремонтно-изоляционных работ в скважине. Состав готовят в пресной воде. Он является простым в приготовлении, удобным для закачивания в скважину, имеет время отверждения, достаточное для закачки в скважину за счет растекаемости состава не менее 25 см и регулируемого времени отверждения. После перемешивания компонентов в течение 2-8 ч происходит отверждение состава с образованием прочного магнезиального камня. В составе на основе каустического магнезита в качестве отвердителя используют хлористый магний, а в качестве замедлителя времени отверждения - НТФ. Изменением его количества в составе регулируют время отверждения, которое можно расширить на более длительное время, но это сказывается на показателях прочности магнезиального камня. Для повышения прочности магнезиального камня в состав вводят кремнефтористый натрий. В отличие от фосфогипса кремнефтористый натрий в количестве, входящем в состав, полностью растворяется в воде, поэтому состав получается однородным и прочным не только на сжатие, но и на изгиб.

Состав в лабораторных условиях готовили следующим образом. В стакане объемом 3 л готовили сначала жидкость затворения состава: в 1250 г (25 мас. %) воды при механическом перемешивании засыпали 1250 г (25) хлористого магния, далее добавляли 35 г (0,7) кремнефтористого натрия и 25 г (0,5) нитрилотриметилфосфоновой кислоты и перемешивали в течение 10 мин. После растворения перечисленных компонентов в жидкость затворения добавляли 2500 г (50) магнезита и перемешивали в течение 15 мин (пример 5, таблица). Остальные составы по таблице готовили аналогично примеру 5.

Технологические и прочностные характеристики состава исследовали в лабораторных условиях по стандартным методикам ГОСТ 26798.1-96, результаты исследований представлены в таблице.

Определяли следующие характеристики при температуре 25°С и атмосферном давлении: растекаемость, плотность, водоотделение, прочность на изгиб и на сжатие.

Растекаемость определяли по конусу АзНИИ, плотность пикнометром, водоотделение в мерном цилиндре. Прочностные характеристики тампонажного камня на изгиб и сжатие определяли по ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии» с использованием специальной, предназначенной для этих целей испытательной машины МИЦИС - 300К. На основании полученных результатов был выбран состав с оптимальным интервалом содержания компонентов, при котором он имеет необходимые технологические характеристики при следующем соотношении компонентов, мас. %:

каустический магнезит 40-50 хлористый магний 25-30 кремнефтористый натрий 0,2-0,7 сверх 100% нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,1-1,0 сверх 100% вода 25-30

По результатам лабораторных испытаний установлено, что применение каустического магнезита менее 40 мас. %, хлористого магния менее 20 мас. %, кремнефтористого натрия менее 0,2 мас. %, нитрилотриметилфосфоновой кислоты менее 0,1 мас. % (опыт 6) и использование каустического магнезита более 50 мас. %, хлористого магния более 20 мас. %, кремнефтористого натрия более 0,8 мас. %, нитрилотриметилфосфоновой кислоты более 1,0 мас. % (опыт 1) не оказывает положительного влияния на результат состава, так как камень из состава образуется менее прочный.

Лабораторными исследованиями установлено, что прочность тампонажного камня, полученного по предлагаемому составу, выше, чем у состава по наиболее близкому аналогу.

Преимущества заявленного состава:

- хорошая растекаемость смеси обеспечивает повышенную подвижность смеси в начальный период;

- благодаря очень мелким частицам магнезита состав проникает в микротрещины твердых пород и мелкозернистых грунтов, обеспечивая водонепроницаемость, прочность и долговечность, что повышает его изолирующую способность и, соответственно, эффективность;

- диапазон отверждения полученного состава больше, чем у наиболее близкого аналога, что повышает технологичность предлагаемого состава;

- основные показатели прочности тампонажный камень на основе состава набирает за первые 4 ч после начала схватывания, соответственно, время ожидания после проведения ремонтно-изоляционных работ может быть сокращено до 6-12 ч;

- показатели прочности на изгиб и сжатие у полученного состава больше, чем у наиболее близкого аналога, что повышает эффективность ремонтно-изоляционных работ.

Таким образом, предложенный состав является технологичным и эффективным, а все вышеперечисленные преимущества предлагаемого состава подтверждают выполнение технической задачи изобретения.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для ремонтно-изоляционных работ в скважине. Состав для ремонтно-изоляционных работ в скважине содержит 40-50 мас. % каустического магнезита, 25-30 мас. % хлористого магния, 25-30 мас. %, 0,2-0,7 мас. % сверх 100% кремнефтористого натрия и 0,1-1,0 мас. % сверх 100% нитрилотриметилфосфоновой кислоты. Техническим результатом является повышение технологичности и эффективности ремонтно-изоляционных работ в скважине за счет увеличения прочности магнезиального камня и расширения диапазона времени отверждения состава на основе магнезита. 1 табл.

Состав для ремонтно-изоляционных работ в скважине, содержащий каустический магнезит, хлористый магний, нитрилотриметилфосфоновую кислоту и упрочняющую добавку, отличающийся тем, что в качестве упрочняющей добавки состав содержит кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

каустический магнезит 40-50 хлористый магний 25-30 кремнефтористый натрий 0,2-0,7 сверх 100% нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,1-1,0 сверх 100% вода 25-30