РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК C09K8/467 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к ремонтно-изоляционным тампонажным составам на основе магнезиальных вяжущих веществ и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности при бурении и ремонте нефтяных, газовых и водных скважин с целью ликвидации поглощений промывочной жидкости, ремонтно-изоляционных работах (далее – РИР) с целью ликвидации водопротоков, а также при цементировании межколонного пространства обсадных колонн.

Уровень техники

Известен ремонтно-изоляционный тампонажный состав, содержащий, мас.%: оксид магния - 36,76-34,91, семиводный сульфат магния - 0,37-0,33, гексаметафосфат натрия - 3,7-0,1, нитрилотриметилфосфоновая кислота - 1,7-0,1, хлорид магния - 33,09-31,42, карбонат цинка и/или сульфат марганца - 3,68-3,49, вода – остальное (патент РФ №2630824, опубликован 13.09.2017, далее по тексту – «прототип 1»).

Недостатком указанного состава являются длительные сроки загустевания системы при низких пластовых температурах, а также низкие прочностные характеристики при высоких пластовых температурах, что делает невозможным их применение на верхних интервалах, из-за коротких сроков доставки материала до зоны поглощения.

Наиболее близким аналогом патентуемого решения является ремонтно-изоляционный, тампонажный состав на основе магнезиальных вяжущих веществ "QUICK-STONE" (патент РФ №2563466,опубликован 20.09.2015, далее по тексту – «прототип 2»).

Известное решение обеспечивает контролируемость и прогнозируемость времени схватывания тампонажного камня, с точностью до минуты, в различных баротермальных условиях от минусовых (минус 5°C) температур до 180°C; предотвращение потерь прочностных характеристик во время пребывания материала в условиях обводненности, обеспечение седиментационной устойчивости раствора невозможно регулировать реологические свойства состава, то есть, не представляется возможным загустить состав для его удержания в зоне поглощения без потери прочностных свойств. Другими недостатками указанного состава являются низкие прочностные характеристики при низких пластовых температурах, невозможность регулирования прочностных характеристик состава, а также седиментационная неустойчивость при использовании кольматантов, утяжелителей или облегчающих добавок. Также недостатком данного состава является невозможность приравнять плотность состава к плотностям применяемых при бурении буровых растворов.

Раскрытие изобретения

В одном аспекте изобретения раскрыт ремонтно-изоляционный тампонажный состав на основе магнезиальных вяжущих веществ для изоляции зон водогазопроявления при проведении бурения и ремонта нефтяных, газовых и водяных скважин содержащий оксид магния, хлорид магния, гипсовое вяжущее, гексаметафосфат натрия, хлорид железа и/или сульфат марганца, фибру, а также воду при следующем содержании компонентов, мас.%:

Оксид магния 16,40-32,22;

Хлорид магния 12,91-32,22;

Гипсовое вяжущее 2,07-25,12;

Гексаметафосфат натрия 0,10-2,62;

Хлорид железа 0,09-0,30 и/или сульфат марганца 0,70-3,36;

Фибра 1,73-5,44;

Семиводный сульфат магния от 0,92 до 1,27 мас. %;

Вода остальное.

В дополнительных аспектах раскрыто, что фибра представляет собой смесь или один из следующих компонентов: базальтовая фибра, люрексная фибра, стальная фибра, флексабитая фибра, кордная фибра, шелковая фибра, стекловолоконная фибра, полипропиленая фибра, нейлоновая фибра, дедероновая фибра, дакроновая фибра, вискозная фибра, капроновая фибра, парарамидная фибра или комбинированная нить на их основе с длиной волокна от 1 до 50 мм; дополнительно содержится нитрилотриметилфосфоновая кислота от 0,01 до 1,57 мас.% сверх 100%; дополнительно содержится карбонат цинка от 2,31 до 3,09 мас.% сверх 100%; дополнительно содержатся стеклянные или алюмосиликатные микросферы от 0,01 до 7,44 мас.% сверх 100%; дополнительно содержится барит и/или тетраоксид марганца от 0,01 до 19,16 мас.% сверх 100%.

В другом аспекте раскрыт ремонтно-изоляционный тампонажный состав на основе магнезиальных вяжущих веществ для изоляции зон водогазопроявления при проведении бурения и ремонта нефтяных, газовых и водяных скважин, содержащий оксид магния, хлорид магния, гипсовое вяжущее. гексаметафосфат натрия, упрочняющую добавку, семиводный сульфат магния, микросферы, а также воду при следующем содержании компонентов, мас.%:

Оксид магния 16,40-33,27;

Хлорид магния 12,91-32,22; Гипсовое вяжущее 0,6-2,07;

Гексаметафосфат натрия 0,10-2,62;

Упрочняющая добавка 5,21-10,32;

Семиводный сульфат магний 0,48-1,27;

Микросферы 13,44-22,76, сверх 100%

Вода остальное.

В дополнительных аспектах раскрыто, что упрочняющая добавка представляет собой хлорид железа, или сульфат марганца, или фибру, или их комбинацию; дополнительно содержится гипс в количестве от 0,6 до 2,07 мас.%; микросферы представляют собой стеклянные или алюмосиликатные микросферы.

Основными задачами являются создание прочного тампонажного состава, который можно использовать в широком диапазоне внешних условий.

Техническим результатом патентуемого изобретения является получение тампонажного состава с повышенными прочностными характеристиками, а также облегченного тампонажного состава с повышенными прочностными характеристиками.

Сущность решения заключается в том, что заявленный состав, содержащий оксид магния, хлорид магния, гипсовое вяжущее, гексаметафосфат натрия, хлорид железа и/или сульфат марганца, фибру, а также воду при заданном содержании компонентов, обеспечивает повышенную прочность в широком диапазоне внешних условий.

Осуществление изобретения

В базовом варианте осуществления ремонтно-изоляционный тампонажный состав на основе магнезиальных вяжущих веществ содержит оксид магния - 16,40-32,22 мас.%, хлорид магния - 12,91-32,22 мас.%, гипсовое вяжущее - 2,07-25,12 мас.%, гексаметафосфат натрия - 0,10-2,62 мас.%, хлорид железа - 0,09-0,30 мас.% и/или сульфат марганца - 0,70-3,36 мас.%, фибру - 1,73-5,44 мас.%, семиводный сульфат магния от 0,92 до 1,27 мас.%; воду - остальное. Такой состав обеспечивает повышенные прочностные характеристики заявленного тампонажного состава.

Так же возможно использование дополнительных упрочняющих добавок. Упрочняющая добавка представляет собой смесь или один из следующих компонентов: стальная фибра, флексабитая фибра, кордная фибра, шелковая фибра, стекловолоконная фибра, полипропиленая фибра, нейлоновая фибра, дедероновая фибр, дакроновая фибра, вискозная фибра, капроновая фибра, парарамидная фибра или комбинированная нить на их основе с длиной волокна от 1 до 50 мм.

Использование реагента Гипсового вяжущего позволяет применять состав в условиях низких положительных пластовых температур, за счёт двойного пика схватывания системы при этих температурах. Хлорид железа повышает гидрофобизирующие и фильтрационные свойства состава и является упрочняющей добавкой при высоких пластовых температурах. Алюмосиликатные и стеклянные микросферы c повышенной прочностью на сжатие и истинной плотностью 0,40 – 0,45 г/см³являются облегчающими добавками и позволяют дополнительно снизить плотность состава при сохранении высокой проникающей способности. Барит, или тетраоксид марганца является утяжеляющей добавкой и служит для регулирования плотности состава. Использование различных типов фибры повышает прочность состава, а комплексное использование вышеописанных добавок позволяет увеличить прочностные свойства состава до 20%.

Для приготовления тампонажного состава для изоляции зон поглощений используют следующие ингредиенты:

1. Оксид магния (MgO) по ГОСТ 4526-75 «Реактивы. Магний оксид. Технические условия» (с процентным содержанием оксида магния не менее 97%), представляющий собой белый порошок, почти нерастворимый в воде, хорошо растворимый в кислотах. Является твердой фазой структуры заявленного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ и обеспечивает увеличение его прочностных характеристик после затвердевания.

2. Семиводный сульфат магния (MgSO₄*7H₂O) по ГОСТ 4523-77 «Реактивы. Магний сернокислый 7-водный. Технические условия» (с процентным содержанием основного вещества не менее 99%), который представляет собой белый кристаллический порошок, растворимый в воде. Является структурообразователем заявленного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ и обеспечивает его водостойкость после затвердевания.

3. Гексаметафосфат натрия (Na₆P₆O₁₈) по ГОСТ 20291-80 «Натрия полифосфат технический. Технические условия» (с процентным содержанием основного вещества в пересчете на Р2О5 не менее 61,5%). Является ингибитором и применяется с целью регулирования сроков схватывания, заявленного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ. Увеличение содержания гексаметафосфата натрия оказывает линейное влияние на сроки схватывания, то есть при увеличении процентного содержания сроки схватывания увеличиваются пропорционально и имеют линейную зависимость.

4. Нитрилотриметилфосфоновая кислота (C₃H₁₂NO₉P₃), например, производства ОАО «Химпром» (Чувашская Республика), по ТУ 2439-347-05763441-2001 (с процентным содержанием основного вещества не менее 90%). Является ингибитором и применяется с целью регулирования сроков схватывания, заявленного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ при высоких температурах внутри скважины. Увеличение в зависимости от температуры внутри скважины содержания нитрилотриметилфосфоновой кислоты оказывает линейное влияние на сроки схватывания, то есть при увеличении процентного содержания сроки схватывания увеличиваются пропорционально и имеют линейную зависимость.

5. Хлорид магния (MgCl_{2 *} 6H₂О) по ГОСТ 4209-77 «Реактивы. Магний хлористый 6-водный. Технические условия» (с процентным содержанием основного вещества не менее 97%). Является структурообразователем заявленного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ и улучшает прочностные характеристики тампонажного состава.

6. Карбонат цинка (ZnCO₃), например, производства ООО «Химпромторг» по ТУ 6-09-3676-77 (с процентным содержанием основного вещества не менее 57%). Является добавкой для регулирования реологических свойств состава, применяется для получения седиментационно-устойчивых рецептур.

7. Сульфат марганца (MnSO_4*5H₂О) по ГОСТ 435-77 «Марганец (II) сернокислый 5-водный» (с процентным содержанием основного вещества не менее 99%). Является упрочняющей добавкой при низких пластовых температурах, а также препятствует падению прочности состава в водной среде с течением времени.

8. Хлорид железа (FeCl₃*6H₂О) ГОСТ 4147-74 «Реактивы. Железо (III) хлорид 6-водный. Технические условия» (с процентным содержанием основного вещества не менее 99%). Является упрочняющей добавкой при высоких пластовых температурах, а также препятствует падению прочности состава в водной среде с течением времени.

9. Гипсовое вяжущее (CaSO₄*2H₂О) по ГОСТ 125-79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия» При низких пластовых температурах применения является катализатором (ускорителем) реакции загустевания состава, а также упрочняющей добавкой при этих условиях.

10. Стеклянные микросферы, например, микросферы производства 3M™c повышенной прочностью на сжатие и истинной плотностью 0,20 – 0,29 г/см³. Является облегчающей добавкой.

11. Алюмосиликатные микросферы – например, микросферы производства «АСПМ Групп» c повышенной прочностью на сжатие и истинной плотностью 0,24 – 0,445 г/см³. Является облегчающей добавкой.

12. Базальтовая фибра – например производства ОАО «ПОЛОЦК-СТЕКЛОВОЛОКНО» (ТУ ВУ 300059047.013-2016 изм.1). Является упрочняющей добавкой.

13. Люрексная фибра – например производства ООО «Эм Си Трейдинг» Металлизированная огнестойкая нить способна выдерживать высокие температуры. Данная нить состоит из нескольких переплетенных прутков стальной проволоки, покрытых кевларовой нитью и огнестойкой хлопковой оплеткой. Является упрочняющей добавкой.

14. Барит (BaSO₄) по ГОСТ 4682-84 «Концентрат баритовый. Технические условия» (с процентным содержанием основного вещества не менее 90%). Является утяжеляющей добавкой.

15. Тетраоксид марганца (Mn₃O₄), например, производства компании Kimpe (Франция), представляет собой синтетический гаусманнит, содержащий не менее 67% Mn или 95% Mn₃O₄. Является утяжеляющей добавкой. Кислоторастворимый.

В качестве дополнительных упрочняющих добавок:

16. Стальная фибра – например производства "ТД АрмМикс». Стальная фибра, введённая в состав раствора, один из лучших способов получить очень прочный бетон, это, по сути, металлическое волокно: тонкие отрезки проволоки (анкерная фибра) или металлические пластинки (фрезерованная фибра) специальной конструкции с анкерными отгибами, а точнее – сталефибробетон. Является упрочняющей добавкой.

17. Стекловолоконная фибра - например производства «НЗК». Стекловолоконная фибра состоит из тончайших стеклонитей длиной до 12 мм. Стекловолокно - экологичный материал, не содержащий вредных добавок, не подверженный гниению и коррозии. Растворы с добавкой стеклофибры имеют высокую степень сцепления с любым покрытием. Является упрочняющей добавкой.

В одном из вариантов осуществления, приготовление тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ осуществляется простым перемешиванием при атмосферном давлении и температуре, соответствующей температуре окружающей среды. Сначала в воду добавляется ингибитор, удлиняющий сроки схватывания: гексаметафосфат натрия, и перемешивается в течение 5-20 мин. Далее - хлорид магния и перемешивается в течение 15-60 мин. Далее - сульфат марганца и/или хлорид железа и перемешивается в течение 15-20 мин. Далее – гипсовое вяжущее и перемешивается в течение 5-15 мин. Далее - оксид магния и перемешивается в течение 15-60 мин.

В другом варианте осуществления приготовление тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ осуществляется простым перемешиванием при атмосферном давлении и температуре, соответствующей температуре окружающей среды. Сначала добавляются в воду ингибиторы, удлиняющие сроки схватывания: гексаметафосфат натрия и нитрилотриметилфосфоновую кислоту, и перемешивается в течение 5-20 мин. Далее - хлорид магния и перемешивается в течение 15-60 мин. Далее - сульфат марганца и/или карбонат цинка и/или хлорид железа и перемешивается в течение 15-20 мин. Далее – стеклянные, алюмосиликатные микросферы или барит/тетраоксид марганца и перемешивается в течение 15-30 мин. Далее – гипсовое вяжущее и перемешивается в течение 5-15 мин. Далее вводится фибра и перемешивается в течение 5-15 мин. Далее - оксид магния и перемешивается в течение 15-60 мин. И в завершение - сульфат магния семиводный, перемешивается в течение 15-20 мин.

В другом варианте осуществления приготовление тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ осуществляется простым перемешиванием при атмосферном давлении и температуре, соответствующей температуре окружающей среды. Сначала добавляется в воду ингибитор, удлиняющий сроки схватывания: гексаметафосфат натрия и перемешивается в течение 5-20 мин. Далее - хлорид магния и перемешивается в течение 15-60 мин. Далее - сульфат марганца и/или карбонат цинка и/или хлорид железа и перемешивается в течение 15-20 мин. Далее – стеклянные, алюмосиликатные микросферы и/или барит/тетраоксид марганца и перемешивается в течение 15-30 мин. Далее – гипсовое вяжущее и перемешивается в течение 5-15 мин. Далее вводится фибра и перемешивается в течение 5-15 мин. Далее - оксид магния и перемешивается в течение 15-60 мин. И в завершение - сульфат магния семиводный, перемешивается в течение 15-20 мин.

При смешивании указанных компонентов указанным способом образуется тампонажный состав, который в течение технологически необходимого времени может быть доставлен по трубам в зоны поглощений. В процессе доставки материала происходит рост температуры тампонажного состава, срабатывает катализатор, запускающий основную реакцию загустевания. После срабатывания катализатора тампонажный состав загустевает через 3-12 минут.

Таблица 1. Данные по содержанию компонентов составов из примеров 1-8, а также по параметрам полученных составов.

Концентрация, массовая доля Пример № 1 2 3 4 5 6 7 8 Вода 28,49 41,41 32,95 27,75 36,22 37,81 26,14 40,25 Оксид магния 21,5 16,55 18,47 25,7 22,94 22,03 32,22 24,64 Хлорид магния 16,7 13,03 14,11 24,37 22,62 21,73 32,22 24,64 Гипсовое вяжущее 24,5 22,1 24,2 11,17 10,37 9,74 2,8 2,11 Гексаметафосфат натрия 2,25 0,9 0,1 2,62 0,1 1,2 1,3 1,1 Сульфат марганца 3,36 2,8 3,23 1,58 1,01 0,94 1,1 0,71 Хлорид железа(III) 0,29 0,21 0,23 0,27 0,21 0,19 0,3 0,19 Фибра 1,73 2 5,44 5,44 5,44 5,44 3 5,44 Семиводный сульфат магния 1,18 1 1,27 1,1 1,09 0,92 0,92 0,92 Стеклянная микросфера, сверх 100% - 7,44 - - - - - - Алюмосиликатная микросфера, сверх 100% - - - - 7,44 - - - Барит, сверх 100% - - - - - 0,01 10 19,16 Тетраоксид марганца, сверх 100% 0,01 - 19,16 - - - - - Нитрилотриметил фосфоновая кислота, сверх 100% - - - 1,3 0,08 - 1,57 0,01 Карбонат цинка, сверх 100% 3,07 - - - - - 2,31 3,09 Плотность, г/см³ 1,63 1,4 2 1,6 1,4 1,6 1,8 2 Прочность на сжатие, МПа 40 30 45 47 40 45 35 30 Время схватывания состава, мин. 360 120 45 360 55 105 240 40 Температура, °С 15 30 45 55 70 85 100 130

Таблица 2. Данные по содержанию компонентов составов из примеров 9-13 и прототипов, а также по параметрам полученных составов.

Концентрация, массовая доля Пример № 9 10 11 12 13 14 15 16 Вода 65,08 35,76 18,04 32,49 63,81 32,18 33,54 32,1 Оксид магния 16,4 32,22 25 16,4 16,4 33,27 32,99 32,99 Хлорид магния 12,91 12,91 32,22 20 12,91 28,06 23,39 23,39 Гипсовое вяжущее 2,07 10 15 25,12 2,07 0,63 0,6 0,6 Семиводный сульфат магния 0,92 1,1 1,1 1,2 0,92 0,5 0,48 0,48 Гексаметафосфат натрия 0,1 2,62 1 2 0,1 0,15 0,1 0,12 Сульфат марганца 0,7 3,36 2 0,7 0,7 2,8 3,23 3,36 Хлорид железа(III) 0,09 0,3 0,2 0,09 0,09 0,21 0,23 0,36 Фибра 1,73 1,73 5,44 2 3 2,2 5,44 6,6 Стеклянная микросфера, сверх 100% 0,01 - - 7,44 3 - - 18,32 Алюмосиликатная микросфера, сверх 100% - 0,01 7,44 - 4 13,44 22,76 - Барит, сверх 100% - - - - - - Тетраоксид марганца, сверх 100% 10 - - - - - - - Нитрилотриметил фосфоновая кислота, сверх 100% - - - - - - - - Карбонат цинка, сверх 100% 2,5 - - - - - - - Плотность, г/см³ 1,7 1,6 1,4 1,4 1,4 1,3 1,2 1,1 Прочность на сжатие, МПа 32 35 35 35 34 25 22 20 Время схватывания состава, мин. 50 360 180 240 50 42 32 37 Температура, °С 90 75 60 20 90 30 20 15

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами, данные по которым приведены в Таблицах 1 и 2.

Пример 1.

Цель применения (решаемая проблема) – седиментационно устойчивая рецептура максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 6 часов при температуре от 15 до 50°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, работ РИР, ликвидации поглощений, а также для цементирования обсадных колонн.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 28,49%;

Оксид магния: 21,5%;

Хлорид магния: 16,7%;

Гипсовое вяжущее: 24,5%;

Гексаметафосфат натрия: 2,25%;

Сульфат марганца: 3,36%;

Хлорид железа(III): 0,29%;

Фибра: 1,73%;

Семиводный сульфат магния: 1,18%;

Тетраоксид марганца, сверх 100%: 0,01%;

Карбонат цинка, сверх 100%: 3,07%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 40 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 15°С.

Пример 2.

Цель применения (решаемая проблема) – облегченная, седиментационно устойчивая рецептура с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 2 часа при температуре от 15 до 50°С. Данная рецептура применима для РИР на скважинах с максимальной приемистостью и ликвидации катастрофических поглощений, а также для цементирования верхних интервалов скважин в зонах вечной мерзлоты.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 41,41%;

Оксид магния: 16,55%;

Хлорид магния: 13,03%;

Гипсовое вяжущее: 22,1%;

Гексаметафосфат натрия: 0,9%;

Сульфат марганца: 2,8%;

Хлорид железа(III): 0,21%;

Фибра: 2%;

Семиводный сульфат магния: 1%;

Стеклянная микросфера, сверх 100%: 7,44%;

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 30 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 30°С. Состав имеет плотность от 1,4 г/см³. Используя тонкостенные стеклянные микросферы c повышенной прочностью на сжатие (8000 psi) и истинной плотностью 0,40 – 0,45 г/см3 достигли показателя удельного веса 1,40 г/см3. Диапазон размеров частиц микросфер 20-29 мкм позволяет составу сохранить высокую проникающую способность при проведении РИР.

Пример 3.

Цель применения (решаемая проблема) – седиментационно устойчивая, утяжеленная рецептура с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 45 минут при температуре от 15 до 50°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, ликвидации поглощений любой интенсивности, также для цементирования скважин с небольшими объемами закачек.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 45 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 45°С. Данная рецептура сохраняет высокие прочностные характеристики, благодаря комплексному применению упрочняющих добавок люрексной фибры, гипсового вяжущего и сульфата марганца семиводного. Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 32,95%;

Оксид магния: 18,47%;

Хлорид магния: 14,11%;

Гипсовое вяжущее: 24,2%;

Гексаметафосфат натрия: 0,1%;

Сульфат марганца: 3,23%;

Хлорид железа(III): 0,23%;

Фибра: 5,44%;

Семиводный сульфат магния: 1,27%;

Тетраоксид марганца, сверх 100%: 19,16%;

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 45 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 45°С. Данная рецептура сохраняет высокие прочностные характеристики, благодаря комплексному применению упрочняющих добавок люрексной фибры, гипсового вяжущего и сульфата магния семиводного.

Пример 4.

Цель применения (решаемая проблема) – седиментационно устойчивая рецептура с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 6 часов при температуре от 50 до 90°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, ликвидации поглощений любой интенсивности, также для цементирования обсадных колонн.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 27,75%;

Оксид магния: 25,7%;

Хлорид магния: 24,37%;

Гипсовое вяжущее: 11,17%;

Гексаметафосфат натрия: 2,62%;

Сульфат марганца: 1,58%;

Хлорид железа(III): 0,27%;

Фибра: 5,44%;

Семиводный сульфат магния: 1,1%;

Нитрилотриметил фосфоновая кислота, сверх 100%: 1,3%;

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 47 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 55°С. Данная рецептура сохраняет высокие прочностные характеристики, благодаря комплексному применению упрочняющих добавок люрексной фибры, гипсового вяжущего и сульфата марганца семиводного.

Пример 5.

Цель применения (решаемая проблема) – облегченная, армированная, седиментационно устойчивая рецептура с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 55 минут при температуре от 50 до 90°С. Данная рецептура применима для некоторых работ РИР с максимальной приемистостью и ликвидации катастрофических поглощений.

Рецептура с минимальным содержанием гексаметафосфата натрия (короткое время схватывания при температурах от 50 до 90°С).

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 36,22%;

Оксид магния: 22,94%;

Хлорид магния: 22,62%;

Гипсовое вяжущее: 10,37%;

Гексаметафосфат натрия : 0,1%;

Сульфат марганца: 1,01%;

Хлорид железа(III): 0,21%;

Фибра: 5,44%;

Семиводный сульфат магния: 1,09%;

Алюмосиликатная микросфера, сверх 100%: 7,44%;

Нитрилотриметил фосфоновая кислота, сверх 100%: 0,08%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 40 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 70°С. Имеет плотность от 1,4 г/см³.

Несмотря на наличие в составе облегчающих добавок, данная рецептура сохраняет высокие прочностные характеристики, благодаря комплексному применению упрочняющих добавок базальтовой фибры, гипсового вяжущего и сульфата марганца.

Пример 6.

Цель применения (решаемая проблема) – армированная, седиментационно устойчивая рецептура, с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 105 минут при температуре от 50 до 90°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, ликвидации поглощений любой интенсивности, а также для цементирования низа обсадной колонны.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 37,81%;

Оксид магния: 22,03%;

Хлорид магния: 21,73%;

Гипсовое вяжущее: 9,74%;

Гексаметафосфат натрия: 1,2%;

Сульфат марганца: 0,94%;

Хлорид железа(III): 0,19%;

Фибра: 5,44%;

Семиводный сульфат магния: 0,92%;

Барит, сверх 100%: 0,01%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует. Не смотря на внесение в состав утяжеляющих добавок, состав обладает высокой прочностью 45 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 85°С, благодаря комплексному влиянию упрочняющих добавок.

Пример 7.

Цель применения (решаемая проблема) – седиментационно устойчивая, утяжеленная рецептура с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 4 часа при температуре от 90 до 130°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, работ РИР и ликвидации поглощений с небольшой приемистостью, также для цементирования высокотемпературных скважин.

Рецептура с высоким содержанием нитрилотриметилфосфоновой кислоты (долгое схватывание при температурах от 90 до 130°С).

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 26,14%;

Оксид магния: 32,22%;

Хлорид магния: 32,22%;

Гипсовое вяжущее: 2,8%;

Гексаметафосфат натрия: 1,3%;

Сульфат марганца: 1,1%;

Хлорид железа(III): 0,3%;

Фибра: 3%;

Семиводный сульфат магния: 0,92%;

Барит, сверх 100%: 10%;

Нитрилотриметил фосфоновая кислота, сверх 100%: 1,57%;

Карбонат цинка, сверх 100%: 2,31%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 35 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 100°С.

Пример 8.

Цель применения (решаемая проблема) – утяжеленная, седиментационно устойчивая рецептура с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 40 минут при температуре от 90 до 130°С. Данная рецептура применима для некоторых работ РИР с максимальной приемистостью и ликвидации катастрофических поглощений в скважинах с аномально высокими пластовыми давлениями, а также для цементирования низа обсадных колонн газовых скважин.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 40,25%;

Оксид магния: 24,64%;

Хлорид магния: 24,64%;

Гипсовое вяжущее: 2,11%;

Гексаметафосфат натрия: 1,1%;

Сульфат марганца: 0,71%;

Хлорид железа(III): 0,19%;

Фибра: 5,44%;

Семиводный сульфат магния: 0,92%;

Барит, сверх 100%: 19,16%;

Нитрилотриметил фосфоновая кислота, сверх 100%: 0,01%;

Карбонат цинка, сверх 100%: 3,09%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 30 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 130°С. Имеет плотность от 2,0 г/см³.

Пример 9.

Цель применения (решаемая проблема) – седиментационно устойчивая рецептура, утяжеленная рецептура, с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 50 минут при температуре от 50 до 90°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, ликвидации поглощений любой интенсивности, а также для цементирования низа обсадной колонны.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 65,08%;

Оксид магния: 16,4%;

Хлорид магния: 12,91%;

Гипсовое вяжущее: 2,07%;

Гексаметафосфат натрия: 0,1%;

Сульфат марганца: 0,7%;

Хлорид железа(III): 0,09%;

Фибра: 1,73%;

Семиводный сульфат магния: 0,92%;

Стеклянная микросфера, сверх 100%: 0,01%;

Тетраоксид марганца, сверх 100%: 10%;

Карбонат цинка, сверх 100%: 2,5%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 32 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 90°С.

Пример 10.

Цель применения (решаемая проблема) – седиментационно устойчивая рецептура максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 6 часов при температуре от 50 до 90°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, работ РИР, ликвидации поглощений, а также для цементирования обсадных колонн.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 35,76%;

Оксид магния: 32,22%;

Хлорид магния: 12,91%;

Гипсовое вяжущее: 10%;

Гексаметафосфат натрия: 2,62%;

Сульфат марганца: 3,36%;

Хлорид железа(III): 0,3%;

Фибра: 1,73%;

Семиводный сульфат магния: 1,1%;

Алюмосиликатная микросфера, сверх 100%: 0,01%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 35 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 75°С.

Пример 11.

Цель применения (решаемая проблема) – облегченная, седиментационно устойчивая рецептура с максимальными прочностными характеристиками и временем схватывания 3 часа при температуре от 50 до 90°С. Данная рецептура применима для РИР на скважинах с максимальной приемистостью и ликвидации катастрофических поглощений.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 18,04%;

Оксид магния: 25%;

Хлорид магния: 32,22%;

Гипсовое вяжущее: 15%;

Гексаметафосфат натрия: 1%;

Сульфат марганца: 2%;

Хлорид железа(III): 0,2%;

Фибра: 5,44%;

Семиводный сульфат магния: 1,1%;

Алюмосиликатная микросфера, сверх 100%: 7,44%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 35 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 60°С.

Пример 12.

Цель применения (решаемая проблема) – седиментационно устойчивая, облегчённая рецептура с высокими прочностными характеристиками и временем схватывания 4 часа при температуре от 15 до 50°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, работ РИР, ликвидации поглощений, а также для цементирования обсадных колонн.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 32,49%;

Оксид магния: 16,4%;

Хлорид магния: 20%;

Гипсовое вяжущее: 25,12%;

Гексаметафосфат натрия: 2%;

Сульфат марганца: 0,7%;

Хлорид железа(III): 0,09%;

Фибра: 2%;

Семиводный сульфат магния: 1,2%;

Стеклянная микросфера, сверх 100%: 7,44%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 35 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 15°С.

Пример 13.

Цель применения (решаемая проблема) – седиментационно устойчивая, облегчённая рецептура с высокими прочностными характеристиками и временем схватывания 50 минут при температуре от 50 до 90°С. Данная рецептура применима для установки опорных мостов, работ РИР, ликвидации поглощений, а также для цементирования обсадных колонн.

Состав заявленного ремонтно-изоляционного тампонажного состава на основе магнезиальных вяжущих веществ:

Вода: 63,81%;

Оксид магния: 16,4%;

Хлорид магния: 12,91%;

Гипсовое вяжущее: 2,07%;

Гексаметафосфат натрия: 0,1%;

Сульфат марганца: 0,7%;

Хлорид железа(III): 0,09%;

Фибра: 3%;

Семиводный сульфат магния: 0,92%;

Стеклянная микросфера, сверх 100%: 4%;

Алюмосиликатная микросфера, сверх 100%: 3%.

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 34 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 90°С.

Пример 14.

Цель применения (решаемая проблема) – облегченная, седиментационно устойчивая рецептура с высокими прочностными характеристиками и временем схватывания 42 минуты при температуре от 15 до 50°С. Данная рецептура применима для РИР и ликвидации катастрофических поглощений в верхних интервалах бурения, при плотностях промывочной жидкости 1,10 - 1,30 г/см3

Оксид магния: 33,27%;

Хлорид магния: 28,06%;

Гипсовое вяжущее: 0,63%;

Семиводный сульфат магния: 0,5%;

Гексаметафосфат натрия: 0,15%;

Сульфат марганца: 2,8%;

Хлорид железа(III): 0,21%;

Фибра: 2,2%;

Алюмосиликатная микросфера, сверх 100%: 13,44%;

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 25 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 30°С. Состав имеет плотность от 1,30 г/см³. Используя алюмосиликатные микросферы c повышенной прочностью на сжатие и истинной плотностью 0,24 – 0,445 г/см3 достигли показателя удельного веса 1,30 г/см3.

Пример 15.

Цель применения (решаемая проблема) – облегченная, седиментационноустойчивая рецептура с высокими прочностными характеристиками и временем схватывания 32 минуты при температуре от 15 до 50°С. Данная рецептура применима для РИР и ликвидации катастрофических поглощений в верхних интервалах бурения, при плотностях промывочных жидкостей 1,10 - 1,30 г/см3

Оксид магния: 32,99%;

Хлорид магния: 23,39%;

Гипсовое вяжущее: 0,6%;

Семиводный сульфат магния: 0,48%;

Гексаметафосфат натрия : 0,1%;

Сульфат марганца: 3,23%;

Хлорид железа(III): 0,23%;

Фибра: 5,44%;

Алюмосиликатная микросфера, сверх 100%: 22,76%;

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 22 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 20°С. Состав имеет плотность от 1,20 г/см³. Используя алюмосиликатные микросферы c повышенной прочностью на сжатие и истинной плотностью 0,24 – 0,445 г/см3 достигли показателя удельного веса 1,20 г/см3.

Пример 16.

Цель применения (решаемая проблема) – облегченная, седиментационноустойчивая рецептура с высокими прочностными характеристиками и временем схватывания 37 минут при температуре от 15 до 50°С. Данная рецептура применима для РИР и ликвидации катастрофических поглощений в верхних интервалах бурения, при плотностях промывочных жидкостей 1,10 - 1,30 г/см3

Оксид магния: 32,99%;

Хлорид магния: 23,39%;

Гипсовое вяжущее: 0,6%;

Семиводный сульфат магния: 0,48%;

Гексаметафосфат натрия : 0,12%;

Сульфат марганца: 3,36%;

Хлорид железа(III): 0,36%;

Фибра: 6,6%;

Стеклянная микросфера, сверх 100%: 18,32%;

Данная рецептура седиментационно устойчива – водоотделение 0 мл, нет расслоения до момента схватывания, осадкообразование отсутствует, обладает высокой прочностью 20 МПа на сжатие после 24 часов выдержки при температуре 15 0С. Состав имеет плотность от 1,10 г/см³. Используя тонкостенные стеклянные микросферы c повышенной прочностью на сжатие (8000 psi) и истинной плотностью 0,20 – 0,29 г/см3 достигли показателя удельного веса 1,10 г/см3. Диапазон размеров частиц микросфер 20-29 мкм позволяет составу сохранить высокую проникающую способность при проведении РИР.

Группа изобретений относится к нефтяной и газовой промышленности. Технический результат - повышение прочностных характеристик тампонажного состава, облегчение тампонажного состава. Ремонтно-изоляционный тампонажный состав на основе магнезиальных вяжущих веществ для изоляции зон водогазопроявления при проведении бурения и ремонта нефтяных, газовых и водяных скважин по первому варианту содержит, мас.%: оксид магния 16,40-32,22; хлорид магния 12,91-32,22; гипсовое вяжущее 2,07-25,12; семиводный сульфат магния 0,92-1,27; гексаметафосфат натрия 0,10-2,62; хлорид железа 0,09-0,30 и/или сульфат марганца 0,70-3,36; фибру 1,73-5,44; воду - остальное. Ремонтно-изоляционный тампонажный состав по второму варианту содержит, мас.%: оксид магния 16,40-33,27; хлорид магния 12,91-32,22; гипсовое вяжущее 0,6-2,07; гексаметафосфат натрия 0,10-2,62; упрочняющую добавку 5,21-10,32; семиводный сульфат магния 0,48-1,27; воду - остальное; микросферы 13,44-22,76 сверх 100%. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 16 пр.

1. Ремонтно-изоляционный тампонажный состав на основе магнезиальных вяжущих веществ для изоляции зон водогазопроявления при проведении бурения и ремонта нефтяных, газовых и водяных скважин, содержащий оксид магния, хлорид магния, гипсовое вяжущее, семиводный сульфат магния, гексаметафосфат натрия, хлорид железа и/или сульфат марганца, фибру, а также воду при следующем содержании компонентов, мас.%:

Оксид магния 16,40-32,22 Хлорид магния 12,91-32,22 Гипсовое вяжущее 2,07-25,12 Гексаметафосфат натрия 0,10-2,62 Хлорид железа 0,09-0,30 и/или сульфат марганца 0,70-3,36 Семиводный сульфат магния 0,92-1,27 Фибра 1,73-5,44 Вода остальное.

2. Состав по п.1, характеризующийся тем, что фибра представляет собой смесь или один из следующих компонентов: базальтовая фибра, люрексная фибра, стальная фибра, флексабитая фибра, кордная фибра, шелковая фибра, стекловолоконная фибра, полипропиленовая фибра, нейлоновая фибра, дедероновая фибра, дакроновая фибра, вискозная фибра, капроновая фибра, парарамидная фибра или комбинированная нить на их основе с длиной волокна от 1 до 50 мм.

3. Состав по п.1, в котором дополнительно содержится нитрилотриметилфосфоновая кислота от 0,01 до 1,57 мас.% сверх 100%.

4. Состав по п.1, в котором дополнительно содержится карбонат цинка от 2,31 до 3,09 мас.% сверх 100%.

5. Ремонтно-изоляционный тампонажный состав на основе магнезиальных вяжущих веществ для изоляции зон водогазопроявления при проведении бурения и ремонта нефтяных, газовых и водяных скважин, содержащий оксид магния, хлорид магния, гипсовое вяжущее, гексаметафосфат натрия, упрочняющую добавку, семиводный сульфат магния, микросферы, а также воду при следующем содержании компонентов, мас.%:

Оксид магния 16,40-33,27 Хлорид магния 12,91-32,22 Гипсовое вяжущее 0,6-2,07 Гексаметафосфат натрия 0,10-2,62 Упрочняющая добавка 5,21-10,32 Семиводный сульфат магния 0,48-1,27 Вода остальное Микросферы 13,44-22,76 сверх 100%.

6. Состав по п.5, в котором упрочняющая добавка представляет собой хлорид железа, или сульфат марганца, или фибру, или их комбинацию.

7. Состав по п.5, в котором микросферы представляют собой стеклянные или алюмосиликатные микросферы.