КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА Советский патент 1995 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к использованию тампонажных растворов для крепления нефтяных и газовых скважин. Оно направлено на решение проблемы создания реагентов для регулирования свойств тампонажных растворов, в частности, получения цементного камня с высокими изоляционными свойствами.

Цель изобретения снижение водоотдачи тампонажных растворов при одновременном повышении их тиксотропии и улучшение адгезии цементного камня к металлу при умеренных температурах.

Гипан используют по ТУ 6-01-166-74, фосфоновый комплексон марки ДПФ-1Н ТУ 6-02-13-20-87, триэтаноламин ТУ 6-09-2448-86.

При обработке тампонажных растворов таким реагентом происходит резкое снижение водоотдачи, обусловленное сопряженной адсорбцией на цементных частицах фосфонового комплексона и продуктов его взаимодействия с гипаном и триэтаноламином. Продукты взаимодействия имеют разную структуру молекул и неодинаково ориентированные свободные концы, в результате чего происходит наиболее равномерное заполнение порового пространства комплексообразующими гидрофильными соединениями, удерживающими значительное количество воды. Взаимодействием комплексона и ВМС с катионами металлов цементного раствора обусловлена повышенная тиксотропия тампонажных растворов, т.к. появляются структуры с определенным числом связей, образуемых полидентатным лигандом-комплексоном, при высоких значениях рН поровой среды. Реализацией донорно-акцепторного механизма связи комплексообразующих ВМС с поверхностью металла обусловлены высокие адгезионные свойства. При этом дополнительным фактором увеличения адгезии к металлу является пониженное водосодержание тампонажного раствора за счет пластифицирующего действия реагента и наличия в составе ВМС ОН-групп.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Готовят комплексный реагент путем смешивания 67 г (8 мас. ) 12%-го раствора товарного гипана и 20 г (4 мас.) 20%-ного раствора фосфонового комплексона марки ДПФ-1Н. Далее добавляют 2 г (2 мас.) триэтаноламина. Образующуюся смесь доводят до 100% приливая к ней 11 мл воды.

Полученный реагент в количестве 100 г перемешивают на мешалке в течение 10 мин.

Берут 50 г полученного реагента (5% от массы цемента), разбавляют водой до 360 мл при перемешивании и затворяют им 1000 г портландцемента, соблюдая жидкостно-цементное соотношение равное 0,36.

Получают тампонажный раствор плотностью 2,04 ^.10³ кг/м³, растекаемостью 18,5 см по конусу АзНИИ. Водоотдача раствора равна 16,5 см³/30 мин, тиксотропия 2,25, адгезия к металлу образовавшегося цементного камня 0,42 МПа.

П р и м е р 2. Проводят все операции так, как указано в примере 1 и получают комплексный реагент следующего состава, мас.

гипан 12 (из 60 г 20%-ного раствора);
ДПФ-1Н-6 (из 30 г 20%-ного раствора);
триэтаноламин 5;
вода 77 (систему доводят до 100% приливая 5 мл воды).

Далее берут 33 г реагента (3,3% от массы цемента), разбавляют водой до 360 мл и проводят все операции так, как указано в примере 1.

Получают тампонажный раствор плотностью 2,03^. 10³ кг/м³, растекаемостью 18,0 см по конусу АзНИИ. Водоотдача раствора равна 12,5 см³/30 мин, тиксотропия 2,56, адгезия к металлу образовавшегося цементного камня 0,63 МПа.

П р и м е р 3.

Проводят все операции так, как указано в примере 1 и получают комплексный реагент следующего состава, мас.

гипан 10 (из 50 г 20%-го раствора);
ДПФ 5 (из 25 г 20%-го раствора);
триэтаноламин 4;
вода 81 (систему доводят до 100% приливая 21 мл воды).

Далее берут 53 г реагента (5,3% от массы цемента), разбавляют водой до 380 мл и проводят все операции так, как указано в примере 1.

Получают тампонажный раствор плотностью 2,00^. 10³ кг/м³, растекаемостью 18,0 см по конусу АзНИИ. Водоотдача раствора равна 12,9 см³/30 мин, тиксотропия 2,16, адгезия к металлу образовавшегося цементного камня 1,68 МПа.

Для удобства данные по примерам сведены в таблицу.

Состав комплексного реагента для тампонажных растворов на основе портландцемента повышает качество крепления скважин по сравнению с прототипом за счет снижения водоотдачи тампонажных растворов в 15-20 раз, увеличения их тиксотропии в 1,3-1,6 раза и улучшения адгезии цементного камня к металлу в 5-7 раз.

Использование: крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: комплексный реагент обеспечивает повышение надежности крепления при умеренных температурах. Он содержит, мас.%: шпан - 8 - 12; тетранатриевую соль - 2-окси-1,3-пропилендиаминотетраметиленфосфоновой кислоты 4 - 6; триэтаноламина - 2 - 5; воду - остальное. 1 табл.

КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА, содержащий гипан и тетранатриевую соль 2-окси-1,3-пропилендиаминотетраметиленфосфорной кислоты и воду, отличающийся тем, что, с целью снижения водоотдачи тампонажных растворов при одновременном улучшении их тиксотропии и повышения адгезии цементного камня к металлу при умеренных температурах, он дополнительно содержит триэтаноламин при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Гипан 8 12
Тетранатриевая соль 2-окси-1,3-пропилендиаминотетраметиленфосфоновой кислоты 4 6
Триэтаноламин 2 5
Вода Остальное