Тампонажный раствор Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для цементирования скважин в условиях нормальных и умеренных температур.

Известен тампонажный раствор для крепления нефтяных и газовых скважин, содержащий тампонажный цемент и модифицированную метил целлюлозу, который не обеспечивает необходимых сроков схватывания и эффективного снижения водоотдачи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является тампонажный раствор, который содержит тампонажный цемент, модифицированную метилцеллюлозу, воду, в качестве ускоряющей добавки - хлористый кальций.

Однако известный раствор в условиях нормальных и умеренных температур имеет

короткие сроки схватывания и недостаточную прочность цементного камня.

Целью изобретения является сохранение технологически необходимых сроков схватывания при одновременном повышении прочности цементного камня при 40- 75°С.

Тампонажный раствор содержит тампонажный цемент, модифицированную метилцеллюлозу, натрий фосфорнокислый однозамещенный и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тампонажный цемент 66,05-67,5 Модифицированная метилцеллюлоза0,145-0,165

Натрий фосфорнокислый однозамещенный0,10-0,35

ВодаОстальное

Натрий фосфорнокислый однозамещенный МаНаРОз 2Н2О- кристаллическое вещество белого цвета, хорошо--раствори2

О

ON ГО VI

мое в воде, плотность 1900 кг/м . Установлено, что натрий фосфорнокислый одноза- мещенный ослабляет воздействие ионов кальция на ММЦ, тем самым предотвращает коагуляцию ее и обеспечивает стабилизацию тампонажного раствора, что позволяет регулировать сроки схватывания и повысить прочность цементного камня.

Тампонажный раствор для цементирования скважин готовят следующим образом.

Предварительно растворяют в воде расчетное количество ММЦ и натрия фосфорнокислого. Для ускорения и улучшения процесса растворения воду следует нагреть до40-50°С. но не выше, при более высоких температурах происходит желатинизация ММЦ.

Приготовление тампонажного раствора производится по общепринятой технологии.

Физические и механические свойства известного и предлагаемого тампонажных растворов представлены в таблице.

Пример. Приготовили 1 м3 тампонажного раствора при следующем соотношении компонентов, мас.% (опыт 5):

Тампонажный цемент66,05

Модифицированная

метил целлюлоза0,165

Натрий фосфорнокислый

однозамещенный0,33

Вода33.455

Вычисляют массы компонентов по формуле

m v у а,

где m - масса компонента в единице обьема тампонажного раствора, кг;

у- плотность раствора, кг/м3;

v - объем тампонажного раствора, м ;

а - процентное массовое содержание компонентов.

mi 1143,0 кг цемента;т2 5,7 кг NaH2P04: тз 2,85 кг ММЦ; гщ 579 кг воды.

Жидкость затворения готовится путем растворения в 579 кг предварительно нагретой воды, 2,8 кг ММЦ и 5,7 кг NaHaPO-j.

Тампонажный цемент затворяется на приготовленной жидкости затворения.

Последовательность приготовления предлагаемых составов, указанных в таблице, аналогична выше описанной технологии и отличается лишь количеством компонентов.

Физические и механические свойства данного тампонажного раствора определяются по известным методикам. Фильтрационные характеристики определяют на

приборе ВМ-6. Для приготовления тампонажного раствора использовали цемент ПЦТ-Д20-100 Новотроицкого и Кувасайско- го цементных заводов.

Из таблицы видно, что введение натрия

фосфорнокислого однозамещенного улучшает технологические параметры тампонажного раствора. Содержание натрия фосфорнокислого однозамещенного в пре0 делах 0,1 - 0,35 мас.% обеспечивает тампо- нажному раствору нормальные сроки схватывания и повышенные прочностные свойства при значительном снижении водоотдачи (опыты 4-10).

5При содержании натрия фосфорнокислого однозамещенного менее 0,1 мас.% (опыты 18 и 19) имеет место увеличение индукционного периода (большой интервал между началом и концом схватывания).

0 содержание более 0,35 мас.% приводит к сокращению сроков схватывания тампонажного раствора (опыт 20).

Оптимальное содержание тампонажного цемента установлено равным 66,05 5 67,50 мас.%, так как при уменьшении указанной концентрации (опыты 11-12) формируемый цементный камень имеет незначительную прочность и повышенные сроки схватывания, а при избыточном со0 держании цемента ухудшается прокачивае- мость раствора - растекаемость снижается до 16 см (опыт 13).

При содержании в тампонажном растворе ММЦ менее 0,143 мас.% прочность

5 формируемого камня незначительна, наблюдается повышение водоотдачи раствора (опыты 14-15), а при содержании ММЦ более 0,165 мас.% ухудшается подвижность тампонажного раствора (опыты 16 и 17).

0 Обоснование температурного предела показано в опытах 21 и 22.

При температурах испытания более 75 и менее 40°С тампонаж«ый раствор имеет неудовлетворительные сроки схватывания.

5 Предлагаемый тампонажный раствор в сравнении с прототипом обладает повышенными прочностными свойствами при сохранении необходимых сроков схватывания, а также пониженной водоотдачей и мо0 жет быть рекомендован для широкого применения при бурении нефтяных и газовых скважин в условиях нормальных и умеренных температур.

Формула изобретения

5 Тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент, модифицированную метилцеллюлозу, добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности цементного камня при одновременном сохранении сроковсхватывания, он

в качестве добавки содержит натрий фосфорнокислый однозамещенный при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Тампонажный цемент 66,05-67,50

Модифицированная

метилцеллюлоза0,145 0,165

Натрий фосфорнокислый однозамещенный0,10-0,35

ВодаОстальное

Сущность изобретения состоит в следующем. Раствор содержит, мас.%: тампонажный цемент 66.05-67,5, модифицированную метилцеллюлозу 0,145-0,165, натрий фосфорнокислый однозамещенный 0,10-0,35, вода остальное. Растворяют добавки в воде при 40-50°С. Раствором затворяют цемент. Прочность камня на изгиб не менее 3,0 МПа при 75°С. 1 табл. Ё

Примечания. 1. Испытания проводились при 0,1 МПэ.

2. В опытах 6,7,12 ,13,1 использовали тампонажный портлантцемент ПЦТ-Д20-100 Кувэсайского цементного завода, в опытах 3-5, 3-11, 15-22 использовали ПЦТ-Д20-100 Новотроицкого завода