Композиция для приготовления пеноцементного тампонажного раствора Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и касается приготовления облегченных тампонажных растворов, предназначенных преимущественно для цементирования горячих скважин в условиях аномально низких пластовых давлений и интенсивных поглощений.

Целью изобретения является расширение пределов регулирования сроков схватывания пеноцементного тампонажного раствора и повышение прочности на изгиб получаемого тампонажного камня в интервал температур от 40 до 100°С при степени аэрации 6-8.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для приготовления пеноцемен- тно го тампонажного раствора, включающая тампонажный цемент, воду и сульфонол, дополнительно содержит карбамидо-фор- мальдегидную смолу при следующем соотношении ингредиентов, мае.ч.:

тампонажный цемент 100

вода 55-60 сульфонол 0,5-0,7 карбамидо-формаль- дегидная смола 0,7-1,1 Карбамидо-формальдегидная смола благодаря большой величине сил поверхностного натяжения обеспечивает уменьшение размеров и повышение стойкости и равномерности распределения воздушных пузырьков в растворе, а это способствует повышению прочности формирующегося тампонзжного камня, Было также установлено, что введение в раствор карбамидоформальдегидной смолы в количествах, обеспечивающих повышение прочности тампонажного камня, обеспечивает также расширение интервала регулирования сроков схватывания раствора.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемая композиция отличается новой совокупностью ингредиентов и их коли00

о

fO

о

00

ел

чественным соотношением, а именно суль- фонола и карбамидо-формальдегидной смо- лы. Поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения новизна,

Анализ других известных составов облегченных тампонажных растворов показал, что использование вновь введенного в заявляемую композицию ингредиента - карбамидо-формальдегидной смолы - известно. Однако в известном составе она используется с другими ингредиентами и выполняет иные функции (после специальной обработки используется в качестве облегчающей добавки), нежели в заявляемом составе, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения также критерию изобретения существенные отличия.

Для получения пеноцементного тампонажного раствора для цементирования скважин сначала готовят исходную композицию путем последовательного растворения в воде расчетных количеств сульфонола и карбамидо-формальдегидной смолы и затвореиия полученным раствором соответствующего рецептуре Количества там ло- нажного портландцемента. Полученную таким образом композицию затем аэрирук; г любым известным способом, обеспечиваю щим получение степени аэрации 6-8, что соответствует содержанию воздуха в составе 0,012-0,015 мас.ч,

Карбамидо-формальдегидная смола - продукт поликонденсации карбамида с формальдегидом, представляет собой водную суспензию светло-желтого цвета, выпускается Щекинским ПО Азот по ГОСТ 14231-88.

Для экспериментальной проверки был приготовлен 41 состав пеноцементного тампонажного раствора с различными соотношениями ингредиентов в исходной композиции и степенью аэрации в указанных пределах.

Испытания пеноцементных тампонаж ных растворов и полученных с их использованием образцов цементного камня проводились по стандартным методикам, принятым в нефтегазовой промышленности. Режимы проведения испытаний растворов: температура - 50 и 75°С, давление, соответственно, - 20 и 30 МПа.

В таблице приведены полученные в процессе испытаний физико-механические свойства аэрированных тампонажных растворов с различным содержанием добавок (сульфонола и карбамидо-формальдегидной смолы) и воды затворения, а также полученных из.этих тампонажных растворов образцов цементного камня.

На основании полученных данных определены оптимальные с точки зрения обеспе- чения требуемого комплекса свойств соотношения ингредиентов в исходной композиции, мас.ч.: 0,5-0,7 сульфонол; 0,7-1,1 кзрбамидо-формальдегидная смола,1 100 тампонажный портландцемент; 55-60 вода затворения. При повышении содержания добавок выше приведенных значений начи0 нает резко снижаться прочность тампонэж- ного камня, а при меньших их количествах раствор становится нестабильным и расслаивается.

Изменением содержания добавок (суль5 фонола и карбамидо-формальдегидной смолы) и воды затворения в указанных пределах начало схватывания раствора при температуре 50°С может регулироваться в интервале от 2 ч 55 мин до 4 ч 25 мин, а при

0 температуре 75°С - в интервале от 2 ч 45 мин до 5 ч 10 мин. Соответствующие этим температурам интервалы регулирования конца схватывания раствора: от 5 ч до 6 ч 25 мин и от 4 ч 30-мин до 7 ч 55 мин.

5Полученные данные свидетельствуют, что при указанных температурах в сравнении с прототипом заявляемая композиция обеспечивает получение пеноцементного тампонажного раствора со значительно бо0 лее широкими пределами регулирования сроков схватывания, а пеноцементный камень, получаемый из данного раствора; имеет в 1,3-1,6 раз более высокую прочность на изгиб. Это позволяет приготовить

5 тампонажный раствор, прокачиваемость которого в наибольшей степени соответствует глубине прокачки, и улучшить качество тампонажных работ.

Методом экстраполяции определено,

0 что указанные результаты могут быть распространены на интервал температур от 40 до 100°С,

Формула изобретения Композиция для приготовления пеноце5 ментного тампонажного раствора, содержащая тампонажный цемент, сульфонол и воду, отличающаяся тем, что, с целью расширения пределов регулирования сроков схватывания раствора и повышения

0 прочности на изгиб образующегося цементного камня в интервале температур от 40 до 100°С при степени аэрирования 6-8, она дополнительно содержит карбамидо-фор- мальдегидную смолу при следующем соот5 ношении ингредиентов, мас.ч:

тампонажный цемент 100; сульфонол0,5-0,7; карбамидо-формаль- дегидная смола 0,7-1,1. вода .55-60.

Использование: бурение и крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: композицию для приготовления тампонаж- ного раствора готовят путем последовательного растворения в воде сульфонола и карбамидоформальдегидной смолы. Полученный раствор используют в качестве жидкости для затворения цемента. Затем композицию аэрируют. Исходные ингредиенты используют при следующем соотношении, мае. ч.: тэмпонэжный цемент 100; сульфонол 0,5-0,7; карбамидо-формальде- гидная смола 0,7-1,1; вода 55-60. 1 табл.