Тампонажная смесь с применением магнитной гранулированной полимерной композиции с возможностью самовосстановления цементного камня для крепления обсадных колонн и ремонтно-изоляционных работ Российский патент 2021 года по МПК E21B33/138 C04B14/02 C04B28/04 C09K8/46 C09K8/467 H01F1/04 C08L7/00 

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и горном деле, в частности при цементировании обсадных колонн на этапе строительства и ремонтно-изоляционных работах на этапе эксплуатации скважин, при необходимости обеспечивая достаточно низкие значения проницаемости тампонажного камня за эксплуатационной колонной.

Из документа RU 2413064 С2, опубл. 27. 02.2011 известно изобретение, которое относится к разобщению подземных пластов и, более конкретно, к способам закупорки проницаемой зоны в стволе скважины. Способ обслуживания ствола скважины включает получение герметизирующей композиции, содержащей сшиваемый материал, сшивающий агент, добавку, препятствующую водопоглощению, воду и формиатное соединение для уменьшения времени гелеобразования сшиваемого материала или замедлитель гелеобразования, включающий химическое соединение, которое способно ацетилировать, гидролизовать, термически разлагать органический амин, отдельно или в сочетании, с получением одной или нескольких кислот в указанной композиции, доставку герметизирующей композиции в проницаемую зону ствола скважины и выдерживание герметизирующей композиции для отверждения. По второму варианту способ включает получение герметизирующей композиции путем комбинирования сшиваемого материала, сшивающего агента, добавки, препятствующей водопоглощению, воды и формиатного соединение для уменьшения времени гелеобразования сшиваемого материала или замедлителя гелеобразования, включающего химическое соединение, которое способно ацетилировать, гидролизовать, термически разлагать органический амин, отдельно или в сочетании, с получением одной или нескольких кислот в указанной композиции, и цемента, в котором количество цемента уменьшают до эффективного количества для увеличения времени гелеобразования герметизирующей композиции до превышающего или равного примерно 4 часа при воздействии на герметизирующую композицию температуры окружающей среды в стволе скважины. Далее осуществляют доставку герметизирующей композиции в проницаемую зону ствола скважины и выдерживание герметизирующей композиции до образования геля. Технический результат - повышение эффективности герметизации скважины.

Из диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Ахметзяновой Д.М. Разработка водо- и нефтенабухающих термопластичных вулканизатов с регулируем временем набухания, Казань, 2018, известно использование синтетических каучуков для герметизации скважин, при этом, каучуки обладают следующими характеристиками: плотностью полимера 0,85-1,5 г/см³ (что соответствует плотности полимера в предложенном решении), условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -40 до +200°С.

Из документа RU 2569125 С1, опубл. 20.11.2015, известно изобретение, которое относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритоков в нефтяных и газовых скважинах. Состав для изоляции водопритока в скважине, включающий силикат натрия, метилсиликонат натрия и гелеобразователь, содержит в качестве силиката натрия водный раствор силиката натрия с М=2,7-3,4 плотностью 1360-1450 кг/м³, в качестве гелеобразователя - 10-20%-ный водный раствор кальция хлористого технического, или полиалюминия хлорида, или минерализованную воду плотностью 1150-1200 кг/м³ и дополнительно - сополимер акриламида с акрилатом натрия и древесную муку при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: водный раствор силиката натрия 100, метилсиликонат натрия 10-50, гелеобразователь 10-50, сополимер акриламида с акрилатом натрия 0,05-0,5, древесная мука 1-5. Технический результат - увеличение продолжительности водоизолирующего эффекта и расширение технологических возможностей использования состава.

Из документа US 2009205818 А1, опубл. 20.08.2009 известно использование карбида кремния и солей силиката щелочных металлов, а также полимеров для крепления скважин.

В документе RU 2100567 С1, опубл. 27.12.1997 описано изобретение, которое относится к нефтегазодобыче, в частности к глушению скважин и трубопроводов с нефтью, газом, водой, находящихся в аварийном состоянии, с целью ликвидации аварий и розливов нефти, пластовой воды на рельеф местности и открытые водоемы и предотвращения утечек газовых выбросов в атмосферу. Замораживание аварийного потока продукции скважин и трубопроводов осуществляют путем закачки в них магнитных или электроактивных частиц с наложением внешнего электромагнитного поля, магнитного или электрического, включая закачку магнитных или электроактивных частиц вместе с нефтью, водой, газом или термореактивной смолой или хладагентом, с отверждением заданной композиции под действием температуры самого глубинного потока, а при необходимости и с наложением внешнего подогрева. Способ позволяет быстро тормозить аварийный поток с электромагнитными частицами в зоне действия магнитного или электрического (электромагнитного) поля или замораживания, или затвердевания коллоидно-дисперсной жидкости или газовзвеси с магнитными частицами в заданном месте до порыва, или с образованием "козла" внутри скважины или трубопровода в виде отсекающей пробки или отверждаемых включений в зоне повышенных температур в стволе скважины при закачке эпоксидно-диановой смолы или мономера с магнитоактивными и электроактивными частицами в виде порошка или коллоидно-дисперсной взвеси или с добавками катализатора-отвердителя к мономеру ФАМ бензолсульфокислоты, или паратолуолсульфокислоты.

Из документа RU 2079646 С1, опубл. 20.05.1997 известно изобретение, которое относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам ограничения притока пластовых вод в скважины. Повышение прочности водоизолирующего барьера достигается путем фиксации его в призабойной зоне водоносной части пласта оторочкой магнитоактивной суспензии, что проявляется в увеличении градиента давления возобновления фильтрации. Для этого в пласт нагнетают раствор полимера, после чего в пласт нагнетают изолирующий состав в виде пены, с последующим нагнетанием магнитоактивной суспензии и одновременно с этим в скважину опускают магнит на уровень призабойной зоны водоносной части пласта.

Наиболее близким к заявленному изобретению является документ RU 2705113 С1, опубл. 05.11.2019, описывающий гранулированную композицию для герметизации скважин, состоящую из магнитоактивного полимера, который состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный и/или синтетический каучук, в качестве магнитного наполнителя с размером частиц в интервале 1-100 мкм используют магнитные порошки, в качестве цементной добавки портландцемент при следующем содержании компонентов, мас.ч.: магнитный наполнитель 1-75, портландцемент 1-75, полимерная матрица - 100 для получения гранул со следующими характеристиками - плотность магнитного полимера 2-3,5 г/см³ (в предложенном решении - 1,4-2,5 г/см³, что перекрывает предложенный интервал), упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Недостаток ближайшего аналога состоит в том, что данный состав представлен как кольматирующий состав призабойной зоны пласта (стенок ствола скважины), т.е. он не создает прочную кристаллическую структуру, как например цементный камень.

Преимущество заявленной композиции перед известными решениями состоит в том, что композиция позволяет загерметизировать образовавшиеся трещины в цементном камне за счет сшивки лиофильных полимеров и кристаллообразования гидрофильных изоляционных агентов, т.е. создается прочная структура в трещинах цементного камня, которая могла бы быть примерно сопоставима с прочностью и структурой цементного камня в исходном состоянии.

Технический результат изобретения состоит в получении магнитного полимера и тампонажной смеси, содержащей магнитный полимер, характеризующейся следующими характеристиками: уменьшении трещин застывшего раствора, увеличении эластичности, увеличении адгезии с обсадной колонной, а именно - улучшение эксплуатационных свойств цементного раствора заключается в возможности «самовосстановления», в уменьшении трещин, увеличении эластичности, увеличении адгезии с обсадной колонной за счет добавки в цементный раствор комплексной полимерной добавки в виде частиц полимера включающих в свой состав магнитные частицы и частицы цемента.

Таким образом, заявленная смесь позволяет получить раскрытие внутреннего гидрофильного изоляционным агента на момент схватывания цементного, а воды затворения на тот момент уже не будет, таким образом, реакция гидрофильного изоляционным агента с образование и ростом дополнительных кристаллов будет происходить при контакте с пластовой водой при возникновении трещины во время дальнейшей эксплуатации скважины, тем самым создавая эффект «самозалечивание» в определенно заданный промежуток времени без преждевременной реакции с водой, а это будет влиять на продолжительность действия данного состава в период эксплуатации скважины, вероятнее всего он будет короче чем в нашем случае с применением микрокапсуляции материала.

Заявленный технический результат достигается за счет использования тампонажной гранулированной смеси для самовосстановления цементного камня для крепления обсадных колонн и ремонтно-изоляционных работ, которая включает портландцемент ПЦТ-I-G, ГОСТ 1581-96 магнитоактивную добавку, сшивающий агент и изоляционный агент, при этом, магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный или синтетический каучук, выбранный из бутилкаучука или натурального каучука или силиконового каучука и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм в виде магнитных порошков железо-неодим-бор (NdFeB) или магнетита (Fe3O4), или порошкового железа (Fe) или железо-кобальт, или железо-никель, в качестве сшивающего агента используют полимер, выбранный из натурального или синтетического каучука, выбранного из бутилкаучука или натурального каучука или силиконового каучука с плотностью полимера 0,85-1,5 г/см³, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из группы, состоящей из бутилкаучука или натурального каучука или силиконового каучука или полиуретанового полимера или блок-сополимера стирола, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из оксида кальция или алюмината кальция или оксида кремния или карбоната кальция или силиката натрия или калия или кальция, где неорганический материал включает предварительную обработку органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран из группы, состоящей из гидрофобизатора кремнийорганического, выбранного из жидкости кремнийорганической ГКЖ 136-41 или жидкости кремнийорганической ГКЖ 136-157 м или органического раствора полибутилакрилата или его сополимера со стиролом при содержании стирола в растворе не более 50 мас. % или термопласта - полиолефина, получающийся в результате сополимеризации этилена и мономера винилацетата - материала Hanwha, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель 1-75,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент - 1-10,

изоляционный агент - 1-10,

полимерная матрица - 100,

при этом, гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Состав тампонажной смеси может включать: 1) основу: тампонажный портландцемент ПЦТ-G-I, - 2) магнитоактивная добавка, состоящая из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный или синтетический каучук, выбранный из бутилкаучука или силиконового каучука и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм в виде магнитных порошков железо-неодим-бор (NdFeB) ИЛИ магнетита (Fe₃O₄), или порошкового железа (Fe), или магнитные сплавы железа - железо-кобальт ИЛИ железо-никель (NdFeB); 3) лиофильный фрагмент, выбранный из группы, состоящей из бутилкаучука или натурального каучука или силиконового каучука или полиуретанового полимера или блок-сополимера стирола и гидрофильный фрагмент, содержащий кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из оксида кальция или алюмината кальция или оксида кремния или карбоната кальция или силиката натрия или силиката калия или силиката кальция.

Затормозить взаимодействие с водой неорганических материалов можно, предварительно обработав их следующими составами из органических растворов:

а) кремнийорганическими гидрофобизаторами Жидкость кремнийорганическая ГКЖ 136-41 https://www.iodine.ru/catalog/organika/2272/, размещено на сайте между 12.05.2017 и 13.06.2017, представляющая собой этилгидридсилоксановое масло или «Жидкость кремнийорганическая ГКЖ 136-157 м (https://www.sofex-silicone.ru/kremniiorganicheskie-zhidkosti-136-157m. размещено на сайте между 18.03.2017 и 12.05.2017), представляющая собой олигометилгидридридсилоксан, при этом, на поверхности создается пленка через которую вода проникает медленно. После затворения смеси содержащий модифицированный неорганический материал, который остается в большей степени не прореагировавшим с водой, поскольку процесс затворения заканчивается за сутки. Когда же во время эксплуатации вода медленно проникает в пору, то процесс возобновляется и в течение 10 дней протекает реакция взаимодействия с водой и происходит зарастание трещины.

б) органическим раствором полибутилакрилата или его сополимера со стиролом при содержании стирола в растворе не более 50 мас. %. Данная система способна расплавляться в интервале температур 50-100 град. В зависимости от необходимой температуры регулируют примесь стирола в растворе при повышении содержания стирола в смеси до 50 мас. % температура плавления повышается до 100 град.

в) термопластом - полиолефином, получающимся в результате сополимеризации этилена и мономера винилацетата. Этиленвинилацетат легкий и упругий материал, обладающий хорошими амортизирующими свойствами, превосходит полиэтилен по прозрачности и эластичности при низких температурах, обладает повышенной адгезией к различным материалам. В качестве такого термопласта может быть использован материал Hanwha (https://www.simplexnn.ru/polymers/, размещено на сайте 06.08.2020).

Принцип действия капсуляции с учетом задач цементирования, который выполняет разработанный состав, следующий: после того как материал создает оболочку с применяемым внутри оболочки гидрофильным изоляционным агентом, он замешивается в сухую тампонажную смесь, а потом вводится вместе с сухой смесью в воду затворения (при этом на данном этапе реакции с водой капсулированного гидрофильным изоляционного агента нет), после затворения цементного раствора идет закачка цементного раствора в скважину, температура цементного раствора при закачке в скважину будет повышаться с температуры на поверхности условно 20°С до 85°С статической температуры на забое скважины. Таким образом, технологическая особенность выбора марки материала оболочки и его применения будет основываться на принципе, что деструкция оболочки должна происходить после процесса схватывания и превращения цементного раствора в цементный камень. Таким образом после того как определены все технологические параметры цементного раствора и его сроков загустения до момента превращения в камень с учетом баротермального режима скважины, мы можем сделать подбор материалы оболочки например из Таблицы 2, применительно к температурному диапазону условно 20°С до 85°С мы можем потенциально использовать марку 1520, 1519, 1315, т.к. температура плавления материала оболочки находится в допустимом пределе - меньше или равно 85°С, что позволит нам получить раскрытие внутреннего гидрофильного изоляционным агента на момент схватывания цементного, а воды затворения на тот момент уже не будет, таким образом реакция гидрофильного изоляционным агента с образование и ростом дополнительных кристаллов будет происходить при контакте с пластовой водой при возникновении трещины во время дальнейшей эксплуатации скважины, тем самым создавая эффект «самозалечивание» в определенно заданный промежуток времени без преждевременной реакции с водой.

На Фиг. 1 описан эффект самозалечивания, который происходит с применением неорганического компонента за счет роста кристаллов при реакции с пластовой водой и с применением полимеров при контакте с углеводородной пластовой жидкостью идет его сшивка.

1 - портландцемент; 2 - изоляционный агент; 3 - прочие добавки; 4 - образование трещины; 5 - заполнение трещины изоляционным агентом в процессе реакции.

Особенностью изобретения является то, что помимо портландцемента ПЦТ-G-I и жидкости затворения - воды, используется магнитоактивный полимер, изоляционные агенты: лиофильный и гидрофильный. Другие добавки, применимые для использования в операции цементирования также могут быть добавлены к вариантам приготовления цементной смеси. Примеры таких добавок включают в себя, но не ограничиваются ими, армирующие добавки, ускорители, замедлители, утяжелители, облегчающие добавки, газогенерирующих присадки, понизители водоотдачи, диспергаторы, добавки улучшения седиментационных свойств, пеногасители, пенообразователи, тиксотропные добавки и их комбинации. Конкретные примеры этих и других, добавки включают кристаллический диоксид кремния, аморфный диоксид кремния, пирогенный диоксид кремния, соли, волокна, гидратирующиеся глины, обожженный сланец, остеклованного сланец, микросферы, летучая зола, шлак, кизельгур, метакаолин, рисовой шелухи золы, природный пуццолан, цеолит, цементная пыль, известь, смолы, латекс, их комбинации и тому подобное.

Кроме того, задача изобретения состоит в создании материала с улучшенными свойствами эластичности, эффектом самовосстановления, с высокой адгезионной способностью путем обеспечения равномерного распределения магнитоактивного наполнителя за счет контролируемого воздействия магнитным полем на тампонажный раствор в скважине в процессе цементирования и ремонтно-изоляционных работ.

Тампонажная смесь может дополнительно включать добавки, например, кристаллический диоксид кремния, аморфный диоксид кремния, соли, волокна, гидратирующиеся глины, обожженный сланец, остеклованного сланец, микросферы, летучая зола, шлак, кизельгур, метакаолин, рисовой шелухи золы, природный пуццолан, цеолит, цементная пыль, известь, смолы, латекс, их комбинации и тому подобное.

Примеры (тампонажная рецептура):

Пример 1.

Тампонажная гранулированная смесь включает портландцемент ПЦТ-I-G, магнитоактивную добавку, сшивающий агент и изоляционный агент, при этом, магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный каучук, и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм - железо-неодим-бор (NdFeB), в качестве сшивающего агента используют полимер, выбранный из натурального каучука с плотностью полимера 0,85-1,5 г/см³, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из бутилкаучука, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из оксида кальция, неорганический материал включает предварительную обработку органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран из жидкости кремнийорганической ГКЖ 136-41, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель 1,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент - 1,

изоляционный агент - 1,

полимерная матрица - 100, при этом, гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Пример 2.

Тампонажная гранулированная смесь включает портландцемент ПЦТ-I-G, магнитоактивную добавку, сшивающий агент и изоляционный агент, при этом, магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют силиконовый каучук, и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм - магнетит (Fe₃O₄), в качестве сшивающего агента используют бутилкаучук с плотностью полимера 0,85-1,5 г/см³, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из натурального каучука, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из алюмината кальция, где неорганический материал включает предварительную обработку органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран из органического раствора полибутилакрилата при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель 75,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент -10,

изоляционный агент -10,

полимерная матрица - 100, при этом, гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Пример 3.

Тампонажная гранулированная смесь включает портландцемент ПЦТ-I-G, магнитоактивную добавку, сшивающий агент и изоляционный агент, при этом, магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный каучук, и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм - порошковое железо (Fe), в качестве сшивающего агента используют силиконовый каучук с плотностью полимера 0,85 - 1,5 г/см3, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из силиконового каучука, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из оксида кремния, где неорганический материал включает предварительную обработку органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран из термопласта Hanwha, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель 10,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент - 5,

изоляционный агент -5,

полимерная матрица - 100, при этом, гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Пример 4.

Тампонажная смесь, где магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный каучук, и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм -магнитные сплавы железа (железо-кобальт или железо-никель), портландцемент ПЦТ-G-I, в качестве сшивающего агента используют полимер, выбранный из натурального каучука с плотностью полимера 0,85-1,5 г/см³, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из группы, состоящей из блок-сополимера стирола, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из карбоната кальция, где неорганический материал включает предварительную обработку органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран из органического раствора сополимера полибутилакрилата со стиролом при содержании стирола в сополимере в количестве не более 50 мас. %. при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель 50,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент - 3,

изоляционный агент - 3,

полимерная матрица - 100, при этом, гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Пример 5.

Тампонажная смесь, где магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют силиконовый каучук, и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм - магнитные сплавы железа - железо-кобальт или железо-никель, портландцемент ПЦТ-G-I, в качестве сшивающего агента используют полимер, выбранный из натурального каучука с плотностью полимера 0,85-1,5 г/см³, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из группы, состоящей из полиуретанового полимера, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из силиката натрия, где неорганический материал включает предварительную обработку органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран из жидкости кремнийорганической ГКЖ 136-157 м, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель 50,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент - 3,

изоляционный агент - 3,

полимерная матрица - 100, при этом, гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Пример 6.

Тампонажная смесь, где магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный каучук, и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм - магнитные сплавы железа (железо-кобальт, железо-никель), в качестве цементной добавки используют портландцемент ПЦТ-G-I, в качестве сшивающего агента используют полимер, выбранный из натурального и/или синтетического каучука с плотностью полимера 0,85-1,5 г/см3, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из полиуретанового полимера, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из силиката натрия, где неорганический материал включает предварительную обработку органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран органического раствора полибутилакрилата, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель 50,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент - 3,

изоляционный агент - 3,

полимерная матрица - 100, при этом, гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Пример 7.

Тампонажная смесь, где магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют бутилкаучук, и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм - порошковое железо (Fe), портландцемент ПЦТ-G-I, в качестве сшивающего агента используют полимер, выбранный из натурального каучука с плотностью полимера 0,85-1,5 г/см3, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из блок-сополимера стирола, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см3, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из силиката калия или силиката кальция, где неорганический материал включает предварительную обработку органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран из термопласта Hanwha, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель 50,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент - 3,

изоляционный агент - 3,

полимерная матрица - 100, при этом, гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс.см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.

Пример 8.

Для приготовления структурообразующего раствора в качестве состава по любому из Примеров 1-7, предназначенного для пластовой температуры 85°С и содержащей 100 мас.ч. портландцемента ПЦТ-I-G, добавляют дополнительно 45 мас.ч пресной воды, пластификатор 0,1 мас.ч замедлитель схватывания цементного раствора 0,1 мас.ч, противоосадочная добавка 0,2 мае ч, понизитель водоотдачи 0,3 мас.ч и затем перемешивают до образования однородной суспензии.

Пример 9.

Для приготовления структурообразующего раствора в качестве состава по любому из Примеров 1-7, содержащей 100 мас.ч. портландцемента ПЦТ-I-G добавляют 45 мас.ч пресной воды, пластификатор 0,1 мас.ч замедлитель схватывания цементного раствора 0,1 мас.ч, противоосадочная добавка 0,2 мае ч, понизитель водоотдачи 0,3 мас.ч и затем перемешивают до образования однородной суспензии.

Пример 10.

Для приготовления структурообразующего раствора в качестве состава по любому из Примеров 1-7, содержащей 100 мас.ч. портландцемента добавляют дополнительно 45 мас.ч пресной воды, пластификатор 0,1 мас.ч замедлитель схватывания цементного раствора 0,1 мас.ч, противоосадочная добавка 0,2 мае ч, понизитель водоотдачи 0,3 мас.ч и затем перемешивают до образования однородной суспензии.

Пример 11.

Для приготовления структурообразующего раствора в качестве состава по любому из Примеров 1-7, содержащей 100 мас.ч. портландцемента ПЦТ-I-G добавляют дополнительно 45 мас.ч пресной воды, пластификатор 0,1 мас.ч замедлитель схватывания цементного раствора 0,1 мас.ч, противоосадочная добавка 0,2 мае ч, понизитель водоотдачи 0,3 мас.ч и затем перемешивают до образования однородной суспензии.

Сравнительный пример 12

Для приготовления структурообразующего раствора портландцемент - 100 мас.ч, добавляют дополнительно 45 мас.ч пресной воды, пластификатор 0,1 мас.ч замедлитель схватывания цементного раствора 0,1 мас.ч, противоосадочная добавка 0,2 мае ч, понизитель водоотдачи 0,3 мас.ч и затем перемешивают до образования однородной суспензии.

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и горном деле, в частности при цементировании обсадных колонн на этапе строительства и ремонтно-изоляционных работах на этапе эксплуатации скважин, при необходимости обеспечивая достаточно низкие значения проницаемости тампонажного камня за эксплуатационной колонной. Техническим результатом является повышение эффективности самовосстановления цементного камня, уменьшение трещин, увеличение эластичности, увеличение адгезии с обсадной колонной. Тампонажная гранулированная смесь включает портландцемент ПЦТ-I-G, магнитоактивную добавку, сшивающий агент и изоляционный агент. При этом магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный или синтетический каучук, выбранный из бутилкаучука или силиконового каучука и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм в виде магнитных порошков железо-неодим-бор (NdFeB) или магнетита (Fe₃O₄), или порошкового железа (Fe), или железо-кобальта, или железо-никеля. В качестве сшивающего агента используют полимер, выбранный из натурального или синтетического каучука, выбранного из бутилкаучука или силиконового каучука, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент. Причем лиофильный фрагмент выбран из группы, состоящей из бутилкаучука или натурального каучука, или силиконового каучука, или полиуретанового полимера, или блок-сополимера стирола, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из оксида кальция или алюмината кальция, или оксида кремния, или карбоната кальция, или силиката натрия, или силиката калия, или силиката кальция. При этом неорганические материалы обработаны органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора. Органический раствор выбран из группы, состоящей из гидрофобизатора кремнийорганического, выбранного из жидкости кремнийорганической ГКЖ 136-41 или жидкости кремнийорганической ГКЖ 136-157 м, или органического раствора полибутилакрилата, или его сополимера со стиролом при содержании стирола в растворе не более 50 мас.%, или термопласта - полиолефина, получающегося в результате сополимеризации этилена и мономера винилацетата - материала Hanwha. При этом соедержание магнитного наполнителя составляет 1-75 мас.ч., портландцемента ПЦТ-G-I - 100 мас.ч., сшивающего агента - 1-10 мас.ч., изоляционного агента - 1-10 мас.ч., полимерной матрицы - 100 мас.ч. При этом гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс⋅см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С. 12 пр., 3 табл., 1 ил.

Тампонажная гранулированная смесь для самовосстановления цементного камня для крепления обсадных колонн и ремонтно-изоляционных работ, включающая портландцемент ПЦТ-I-G, магнитоактивную добавку, сшивающий агент и изоляционный агент, при этом магнитоактивная добавка состоит из полимерной матрицы, в качестве которой используют натуральный или синтетический каучук, выбранный из бутилкаучука или силиконового каучука и магнитного наполнителя, в качестве которого используют магнитные порошки с размером частиц в интервале 1-100 мкм в виде магнитных порошков железо-неодим-бор (NdFeB) или магнетита (Fe₃O₄), или порошкового железа (Fe), или железо-кобальта, или железо-никеля, в качестве сшивающего агента используют полимер, выбранный из натурального или синтетического каучука, выбранного из бутилкаучука или силиконового каучука с плотностью полимера 0,85-1,5 г/см³, упругостью 1-20 МПа, условной прочностью при растяжении больше 5 МПа, с рабочей температурой от -50 до +200°С, в качестве изоляционного агента - изоляционный агент, включающий лиофильный фрагмент и гидрофильный фрагмент, где лиофильный фрагмент выбран из группы, состоящей из бутилкаучука или натурального каучука, или силиконового каучука, или полиуретанового полимера, или блок-сополимера стирола, а гидрофильный фрагмент содержит кристаллобразующие неорганические материалы с размером частиц до 100 мкм и плотностью до 4 г/см³, с рабочей температурой -5 до +200°С, выбранные из оксида кальция или алюмината кальция, или оксида кремния, или карбоната кальция, или силиката натрия, или силиката калия, или силиката кальция, при этом неорганические материалы обработаны органическим раствором с возможностью микрокапсуляции, для того чтобы частицы не начали реагировать раньше времени с водой затворения тампонажного раствора, где органический раствор выбран из группы, состоящей из гидрофобизатора кремнийорганического, выбранного из жидкости кремнийорганической ГКЖ 136-41 или жидкости кремнийорганической ГКЖ 136-157 м, или органического раствора полибутилакрилата, или его сополимера со стиролом при содержании стирола в растворе не более 50 мас.% или термопласта - полиолефина, получающегося в результате сополимеризации этилена и мономера винилацетата - материала Hanwha, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

магнитный наполнитель - 1-75,

портландцемент ПЦТ-G-I - 100,

сшивающий агент - 1-10,

изоляционный агент - 1-10,

полимерная матрица - 100,

при этом гранулы тампонажной смеси имеют следующие характеристики - плотность магнитного полимера 1,4-2,5 г/см³, упругость 0,5-30 МПа, намагниченность остаточная 1-30 Гс⋅см³/г с рабочей температурой от -50 до +200°С.