Тампонажный раствор Советский патент 1990 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к технологии крепления нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов.

Цель изобретения - повышение дефор- мативных СВОЙСТВ цементного камня.

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция и воду, дополнительно содержит биополимер, являющийся водорастворимымполисахаридом, продуцированным микроорганизмами штамма М; 1459 или fsfe 637 с мол.м. . при следующем соотношении компонентов мас.%:

Портландцемент55-70

Расширяющая добавка на основе оксида кальция2-10

Водорастворимый биополимер, например полимиксан или криптан0.05-5

°ДЗОстальное.

В качестве биополимера тампонажный раствор содержит полимиксан или криптан. которые являются водорастворимыми полисахаридами, продуцируемыми микроорганизмами.

Большай молекулярная масса биополимеров, составляющая 10. определяет значительные линейные размеры молекул. Это обеспечивает связь между собой достаточно большого числа активных центров, об- разующихсяпригидратации

портландцемента гидросиликатов кальция,

с

со со

координируемых гидроксильными и карбоксильными группами молекул биополимера. Полисахариды меньшей молекулярной массы (КМЦ- мол.м. 2-10 ОЭЦ-мол.м. 5-10 л др.), а также плохорастворимые полисаха- 5 ЭЙДЫ с мол.м. более Ю не дают заметного улучшения деформативных свойств затвердевшего камня, повышая лишь вязкость тампонажного раствора.

Преимуществом полисахаридов с 1 мол.м. (биополимеров) перед другими полисахаридами в данном случае является то, что они не полимеризуются в процессе твердения минеральных вяжущих, а следовательно, не вызывают появле- 1 ния внутренних усадочных напряжений.

Биополимеры получают методами микробиологического синтеза. В зависимости от вида микроорганизма - продуцента биополимеры имеют различные торговые наи- 2 менования - криптан. полимиксан. Процесс производства биополимеров включает выращивание микроорганизмов - продуцентов в питательных средах, отделение биополимера от культуральной жидкости и его высушивания. Готовый продукт представляет собой мелкодисперсный сыпучий порошок от светло-желтого до коричневого цвета, влажностью до 10-12%, ссодержани- ем полисахаридов 95-98% в сухом остатке.

В качестве расширяющей добавки использован оксид кальция, полученный путем обжига карбонатной породы при 1450°С и помолотый совместно с 0,2% (по массе) ССБ и 1% продукта конденсации нафталинсульфокислот с формальдегидом

у-ч. «4.4.,-.Ч. ... ЛОЛП СМ /Г.

rtCIW dJIrinw . - - Т - - - п

(С-3) до удельной поверхности 4900 см /г.

Приготавливают предлагаемый расширяющийся тампонажный раствор путем предварительного смешивания биополиме- ра с компонентами смеси (портландцементом и расширяющей добавкой) в сухом виде и производят затворение тампонажного раствора по известной технологии. Возможно также предварительное растворение би- ополимера в воде затворения. При этом можно использовать гелеобразную культу- ральную жидкость, т.е. не производить сушку биополимера, что снижает его стоимость.

Примеров сухом виде тщательно в течение 5 мин перемешивают 275 г портландцемента (55 мас.%). 40 г оксида кальция (8 мас.%) и 15 г полимиксана (3 мас.%). Полученную смесь высыпают в чашку для затворения и приливают 180 мл воды перемешивают в течение 3 мин. Полученный раствор заливают в формы (1x1x5 см) и помещают в термостат, где выдерживают образцы в воде при 75°С в течение 24 ч После твердения в термостате образцы вы

5

0 5

нимают из форм и выдерживают при комнатной температуре 30 мин, после чего устанавливают в испытательную раму универсальной механической установки Инстрон 1342 и определяют прочностные показатели, а также предельную относительную деформацию при сжатии. Модуль упругости определяют как отношение предела прочности при сжатии к величине предельной относительной деформации. Затвердевший цементный камень имеет следующие свойства: предел прочности при сжатии 19,5 МПа, линейное расширение 8,6%, относительная предельная деформация 4,26-10, модуль упругости при сжатии 4,57-10 МПа (опыт. 5).

Пример 2. 325 г портландцемента (65 мас.%) смешивают с 25 г оксида кальция (5 мас.%). В 140 мл воды растворяют 10 г. криптана(2 мас.%). Полученный раствор выливают в сухую смесь и перемешивают в течение 3 мин. Полученный раствор заливают в формы и помещают в термостат. Цементный камень имеет следующие свойства:предел прочности при сжатии 20,4 МПа, линейное расширение 6,4%, относительная продольная деформация 4, , модуль упругости при сжатии 4,11 10 МПа

(опыт 6).

Свойства тампонажного раствора и известной композиции приведены в таблице. Добавка биополимера менее 0,05 мас.% не оказывает существенного улучшения деформативных свойств камня, при содержании в смеси более 5 мас.% биополимера тампонажный раствор даже при повышенном водосодержании имеет низкую расте- каемость. При содержании в смеси менее 2 мас.% оксида кальция камень имеет малую величину линейного расширения; при содержании более 10 мас.% значительно ухудшаются физико-механические свойства

камня.

Как следует из приведенных данных, уп- руго-деформативные свойства камня, определяемые величиной предельной деформации образцов при сжатии и значением модуля упругости, на 25-50% выше,

чем у известного.

Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения деформативных свойств цементного камня, он дополнительно содержит биополимер, ЯВЛЯЮЩИЙСЯ водорастворимым гетерополи- сахаридом. продуцированным микроорганизмами штамма Мг 1459-полимиксан или

№ 637-криптан, с мол.м. при соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент55-70

Расширяющая добавка на

основе оксида кальция2-10

Водорастворимый гетерополисахарид, продуцируемый микроорганизмами штамма № 1459-полимиксан или N 637-криптан с мол.м. ,05-5.00

ВодаОстальное

Изобретение относится к технологии крепления нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов. Цель изобретения - повышение деформативных свойств цементного камня. Тампонажный раствор включает портландцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция, воду и биополимер, являющийся водорастворимым полисахаридом, продуцированным микроорганизмами штамма N 1459-полимиксан или N 637-криптан с молекулярной массой 10⁵-10⁷, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 55-70

расширяющая добавка 2-10

водорастворимый биополимер 0,05-5

остальное - вода. Причем в качестве биополимера тампонажный раствор содержит полимиксан и криптан. Упруго-деформативные свойства цементного камня, определяемые величиной предельной деформации образцов при сжатии и значением модуля упругости, на 25-50% выше, чем у известных. 1 табл.

Физико-механические свойства растворов и камня, твердевшего 24 ч при 75°С