Тампонажный раствор Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению, в частности к составам тампонажных растворов для цементирования нефтяных и газовых скважин при температурах до 100°С, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен тампонажный раствор для цементирования скважин при температурах до 75°С следующего состава, мас.%:

Портландцемент65,8-65,9

Поливиниловый

спирт (ПВС)0,39-0,65

Железо азотнокислое окисное

(кристаллогидрат)0,19-0,26

Сульфит-спирто-

вая барда (ССБ)0,19-0,32

Недостатки указанного состава - пониженная изолирующая способность, обусловленная разжижением раствора за счет добавки ССБ; невысокая деформативность

цементного камня, обусловленная недостаточным содержанием функциональных групп, демпфирующих систему.

Известен тампонажный раствор следующего состава, мае. %: Тампонажный

цемент65.01-65,67

ПВС0,33-0,99

ВодаОстальное.

Недостатки указанного состава - невысокая изолирующая способность и деформативность цементного камня. Введение ПВС не дает возможности получить тампонажный раствор с пониженным водосодер- жанием и, следовательно, с более низкой изолирующей способностью (водоцемент- ное отношение тампонажного раствора 0,5). Добавка ПВС загущает тампонажный раствор и при более низком водосодержании раствор становится нетехнологичным (рас- текаемость 18 см). Кроме того, ПВС содерСО

с

VI

CJ

ю

4 О

жит всего два вида активных функциональных групп (ацетатная и гидроксильная), что недостаточно для проявления демпфирующего эффекта. При температурах более 50°С необходимо вводить в тампонажный раствор замедлители сроков схватывания, что отрицательно скажется на изолирующей способности раствора и деформативности цементного камня.

Цель изобретения - повышение изоли- рующей способности раствора при одновременном повышении деформативности цементного камня.

Поставленная цель достигается тем, что в известный состав, включающий тампо- нажный цемент, ПВС и воду, дополнительно введена нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Тампонажный

цемент70-72

ПВС0,4-0,7

НТФ0,01-0,03

ВодаОстальное.

В качестве тампонажного цемента ис- пользуют цементы марок ПЦТ-Д20-50, ПЦТ- Д20-100, ШПЦС-120, а также утяжеленные спеццементы марок УШЦ и УЦГ.

Поливиниловый спирт марки Т (ПВС-Т) выпускаеся в соответствии ТУ 6-05-05-313- 85 на Невинномысском ПО Азот.

НТФ выпускается на предприятии п/я А-7815 по ТУ 6-09-5283-86.

Изолирующая способность тампонажного раствора определяется как способ- ность структуры раствора оказывать сопротивление внедрению в него флюида пласта под действием перепада давления на ранней стадии твердения. Оценивается начальный градиент давлением, при кото- ром через раствор начинает прорываться флюид пласта (из расчета на 1 пог. м). Этот показатель является основным при выборе рецептуры раствора для предупреждения перетоков между пластами и водогазонеф- тепроявлений в период ОЗЦ.

Задача повышения изолирующей способности сводится к управлению состоянием пористой структуры раствора.

В связи с наличием в составе молекулы ПВС двух активных функциональных групп НТФ образует комплексное соединение ПВС с образованием сетчатой структуры. Полученное комплексное соединение способствует созданию таких надмолекуляр- ных структур, которые способны кольматировать значительно больший диапазон пор по эффективному радиусу, что и обеспечивает рост изолирующей способности. Кроме того, образовавшийся комплекс

НТФ и ПВС действует на зер на цемента, обволакивая их неоднородными функциональными группами, пластифицируя раствор, замедляя сроки схватывания, изменяя процесс гидратации и синергизма.

Функциональные группы, адсорбируясь на частицах цемента, играют роль демпфирующих добавок, способствующих повышению упруго-деформативных свойств формирующегося цементного камня. Это способствует стойкости камня против механических воздействий и снижает вероятность газопроявлений и межпластовых перетоков.

Показателем деформативности цементного камня служит относительное удлинение при изгибе.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Растворяют0,1 г(0,01 мае. %) НТФ и 4 г (0,4 мае. %) ПВС в 295,9 л (29,59 мае. %) воды путем перемешивания. Приготовленным раствором затворяют 700 г (70 мае. %) цемента марки ПЦТ-Д20-50, Полученный тампонажный раствор имеет следующие технические характеристики при 20°С: водоотдача 16 см2, начальный градиент фильтрации 8,6 КПа/м, относительное удлинение при изгибе 3,.

Пример 2. Готовят тампонажный раствор следующего состава, г/мае. %: ПЦТ-Д20-50720/72

ПВС7/0,7

НТФ0,3/0,03

Вода272,7/27,27

Проводят все операции как в примере 1. Полученный тампонажный раствор имеет следующие технологические характеристики при 20°С: водоотдача 12 см ; начальный градиент фильтрации 13,4 КПа/м, относительное удлинение при изгибе 4,. Пример 3.

Готовят тампонажный раствор следующего состава, г/мае. %:

ПЦТ-Д20-50710/71

ПВС6/0,6

НТФ0,2/0,02

Вода283,8/28,38

Проводят все операции как в примере 1. Полученный тампонажный раствор имеет следующие технологические характеристики при 20°С: водоотдача 15 см3, начальный градиент фильтрации 11,3 КПа/м, относительное удлинение при изгибе 3,.

Для удобства данные по примерам сведены в таблицу.

Применение указанной рецептуры составов в температурном интервале 20-75° с использованием тампонажных портландцементов, а также в интервале 60-100°С на основе шлако-песчаных цементов, позволяет получить тампонажные растворы, имеющие изолирующую способность, повышенную по сравнению с прототипом в 1,5-2,5 раза, деформативность цементного камня при этом возрастает в 1,5-1,7 раза. Формула изобретения Тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент, поливиниловый спирт и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения изолирующей способности при одновременном повышении дей

формативности цементного камня, он дополнительно содержит нитрилотриметил- фосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Тампонажный

цемент70-72

Поливиниловый

спирт0,4-0,7

Нитрилотриме10 тилфосфоновая кислота Вода

0,01-0,03 Остальное.

Сущность изобретения: раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: тампонажный цемент 70-72; поливиниловый спирт 0,4-0,7; нитрилотри- метилфосфоновая кислота (НТФ) 0,01-0,03; вода - остальное. Растворяют спирт и НТФ в воде, на которой затем затворяют цемент. Раствор используют с портландцементами и шлакопесчаными цементами при температуре до 100°С. Деформативность камня за счет добавки НТФ возрастает в 1,5-1,7 раза. 1 табл.

Результаты лабораторных испытаний составов тампонажных растворов, взятых по прототипу и настоящему изобретению