Тампонажный раствор Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к газодобыче, в частности к растворам, применяемым для крепления скважин.

Цель изобретения - повышение прочности свойств тампонажного камня в диапазоне температур от -30°С до +300°С.

Тампонажный раствор, содержащий цемент, водорастворимый акриловый полимер и воду, при этом в качестве водорастворимого акрилового полимера он содержит дэман - модифицированный моноэтаноламином пол- иметилметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент63-68 Дэман-полиметил- метакрилат модифицированный моноэтаноламином 0,05-0,5 Вода Остальное. Использованный в работе цемент соответствовал требованиям ГОСТ 1581-85.

Дэман выпускается ГПО Оргстекло г, Дзержинска в соответствии с требованиями

ТУ 6-01-873-86, представляет собой 30%- ный раствор основного вещества в воде. Полимер дэман -это полиметилметикрилат, модифицированный моноэтаноламином.

Дэман, будучи добавленным к тампо- нажному раствору в количестве 0,05-0,5% при температурах до 200°С мало влияет на сроки схватывания состава. С повышением температуры до 300°С схватывание состава в присутствии дэмана значительно замедляется. Увеличение прочностных свойств образовавшегося камня наблюдается во всем диапазоне температур. При минусовых температурах камень обладает достаточно высокой прочностью.

Технология приготовления тампонажного раствора состоит в том, что вяжущее (цемент) тщательно перемешивают с водой затворения, в которую предварительно вводят необходимое количество дэмана.

Пример 1. В 368,5 мл воды (36,95%) растворяют 1,5 мл (0,5 г; 0,05%) дэмана и в этот раствор вводят 630 г (63%) цемента.

00

00

о 1

Раствор помещают в автоклав при 180, 250, 300 и -30°С и определяют его сроки схватывания и водоотдачу. Их этого же раствора готовят образцы в виде призм 2x2x10 см,

сроки схватывания,часы-минуту начало конец

прочность на изгиб/сжатие, МПа

через 1 сут 8/12

через 30 сут 9/12, 13,5/32,5; 5,3/7,5; 15,9/41,0;

через 90 сут 10,0/13.9

через 180 сут 10,9/14,0.

Пример 2. В 331 мл воды (33,5%) растворяют 9 мл (3 г; 0,3%) дэмана и в этот же раствор вводят 660 г (66%) цемента. Рас

5 180°С

-00

-15

которые твердеют 1 сут. Два из них испытывают на изгиб и сжатие. Остальные закладывают в водную среду и испытывают через 30, 90 и 180 сут. Результаты испытаний:

250°С

1-20

2-00

300°С 0-56 1-40

-30°С

12-27

17-43

твор помещают в автоклав при 180, 250, 300 и -30°С и определяют сроки его схватывания и водоотдачу, Из этого же раствора готовят 8 образцов в виде призмы 2x2x10 см, которые твердеют 1 сут. Два из них подвергают на изгиб и сжатие сразу же по прошествии суток. Остальные закладывают в воду и испытывают через 30, 90, 180 сут. Результаты испытаний:

Сущность изобретения: раствор содержит, мас.%: цемент 63-68, дэман-пол- иметилметакрилат, модифицированный моноэтаноламином 0,05-0,5; вода остальное. В воде растворяют дзман. Водят в полученный раствор цемент, Характеристика тампонажного камня: повышается прочность в диапазоне температур от -30°С до +300°С. 1 табл.

сроки схватывания, час-мин начало конец

прочность на изгиб/сжатие, МПа через 1 сут 3,8/8,3 через 20 сут 3,2/10,0

10,7/25,9 12,8/35,1 2,0/6,2 90 сут 3,9/11,0 180сут 4,1/11,9

Пример 3. В 305 мл (31%) воды растворяют 15 мл (5 г; 0,5%) дэмана и в этот раствор вводят 680 г(68%) цемента. Раствор

сроки схватывания, час-мин начало конец

прочность на изгиб/сжатие, МПа

через 1 сут 2,5/7,5

через 30 сут 3,0/9,39,5/22,1 11,0/31,8 1,5/5,8

через 90 сут 3,4/10,5 через 180 еут 3,9/11,6

Остальные примеры показаны в таблице. Из приведенных данных видно, что разработанные растворы образуют тампо- нажный камень, значительно дольше сохраняющий прочность на изгиб и сжатие, нежели камень из тампонажного раствора по прототипу; термостойкость разработанных растворов составляет 300°С; составы тампонажных смесей подбирались так, чтобы водоцементное число было близко к 0,5, которое является общепринятым в практике бурения. Концентрация дэмана лежит в диапазоне 0,05-0,5%: а) при концентрации ниже 0,05% дэман не снижает водоотдачу тампонажного раствора; б) при концентрациях, превышающих 0,5 %0, дэман снижает прочность образующегося тампонажного

300°С

1-20

2-09

-30°С

13-32

19-09

помещают в автоклав при 180, 250, 300 и -30°С и определяют сроки схватывания и водоотдачу. Из этого же раствора готовят 8 образцов в виде призм 2x2x10 см, которые твердеют 1 сут. Два из них подвергают испытанию на изгиб и сжатие сразу же по прошествии суток. Остальные закладывают в водную среду и испытывают через 30, 90 и 180 сут. Результаты испытаний:

300°С -30°С

1-40 14-20

2-58 20-05

камня ниже 2,5 и 7,5 МПа соответственно на изгиб и на сжатие; при отрицательных температурах (до-30°С) камень сохраняет проч- ность свойства в соответствии с технологическими требованиями.

Таким образом, разработанный состав обладает низкой водоотдачей, высокой долговечностью и термостойкостью.

Формула изобретения

Тампонажный раствор, содержащий цемент, водорастворимый акриловый полимер и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств тампонажного камня в диапазоне температур от -30° до +300°С, в качестве водорастворимого акрилового полимера он содержит дэман- полиметилметакрилат, модифицированный моноэтаноламином, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент63-68

Дэман-полиме