Тампонажный раствор Советский патент 1981 года по МПК E21B33/138 

(54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

t

Изобретение относится к производ ству тампонажных растворов и может быть использовано преимущественно в нефтяной и газовой промнпшенности для ремонтных работ в переточных скважинах.

Известен тампонажный раствор, содержащий минеральное вяжущее (цемент) , заполнитель, воду и дивинилстиральный латекс lJ.

Однако цементно-.латексные составы отличаются замедленным набором прочности при схватывании, пониженной прочностью камня в поздние сроки твердения и низкой стойкостью к агрессивному воздействию пластовых вод.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является тампонажный раствор, содержащий цемент, полимер (ПЭО,1СМЦ,ПВС) , гидро.фильный органокремнеземС.

Недостатком этого состава является то, что он применим преимущественно в диапазоне температур 75150 С, так как включает термостойкие линейные полимеры, даже в своем нижнем концентрационном интервале замедляющие охватывание тампонажного раствора. гГаименее выра-

женным действием обладают малые . концентрации полиэтиленоксида, однако он не производится в промышленном масштабе. Практически значимые полимеры - карбоксиметилцеллюлоза и поливиниловый спирт - являются при температуре. очень сильными замедлителями охватывания, тормозящими набор прочности камня.

Цель изобретения - повышение прочностных свойств камня при одновременном повышении его устойчивости к действию агрессивных пластовых вод в условиях нормальных температур.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве гидрофильного органокремнезема раствор содержит карбоксиазросил или аминоэтоксиаэросил, а в качестве полимера - карбоксилатный дивинилстирольный латекс и дополнительно сюдержит хлористый натрий при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Цемент 63,47-66,08 Карбоксилатный дивинилстирольныйлатекс 0,66-1,28

Хлористый

натрий 1,26-1,32

Карбоксиаэросил или

аминоэтоксиаэросил 0,22-0,36

ВодаОстешьное

Кроме того, карбоксиаэросил или аминоэтоксиаэросил имеет удельную поверхность 50-300 .

Для приготовления тампоМс1жного раствора и.спользуют тампонажные портландцементы - технический хлористый натрий ГОСТ 4233-6-6; карбокслатный дивинилстирольный латекс БСК-75/2 по ТУ 3840370-76 и гидрофильные органокремнеземы - карбоксиаэросил, аминоэтоксиаэросил, дистиллированную воду.

Физико-химические исследования показывают что введение органокремнеземов в цементно-латексную тампон ную дисперсию , затворенную на растворе хлористого натрия, изменяет процесс структурообразования системы таким образом, что полимерные частицы латекса своими функциональными группами взаимодействуют с поверхностными органогруппами высокоди.сперсного кремнезема, вследствие чего активные центры клинкерных силикатных минералов и гидросиликатных новообразований защищаются от пассивного воздействия латекса. Кроме того, латексные глобулы в присутствии органокремнезема распределяются более равномерно по всему объему цементного камня и позднее коагулируют в нем в виде более мелких сферолитов и тонких нитей, скопляясь в основном в поровом просранстве. Это обеспечивает повышенную прочность камня и увеличивает стойкость к действию пластовых вод, флюидов нефти и газа за счет однородности и плотности камня.

Повышение прочности в системе с карбоксиаэросилом обусловлено наибольшим сродством карбоксигрупп аэросила к функциональным группам . карбоксилатного дивинилстирольного латекса.

Пример 1. В 1000 г воды растворяется 37,74 г хлористого натрия, размешивается 37,75 г суспензи товарного латекса и 9,5 г порошка карбоксиаэросила..Полученной суспензией затворяется 1893 г цемента. После обычного Перемешивания производится измерение характеристик раствора и камня.

Пример 2. Аналогично готовится состав с другим видом органокремнезема- аминозтоксиаэросилом. В 1000 г воды растворяется 39 г хлористого натрия, диспергируется 39 г товарного латекса и 11 г аминоэтоксиэросила, добавляется 1960 г цемента.

Наилучшее совмещение с цементнолатексными растворами достигается при применении карбоксиаэросила (КА), где достигается наибольший эффект упрочнения цементно-латексного 5 камня по сравнению с другими гидрофильными органокремнеземами.

Прирост прочности цементно-латексно-аэросильного камня наблюдается в концентрированном интервале л концентраций карбоксиаэросила 0,300,35%.

В табл. 1 представлено влияние удельной поверхности карбоксиаэросила на прочностные характеристики.

C цементного камня состава, вес. %: цемент 63,49; КА 0,32; латекс 1,27; NaCI 1,27; HiO 33,65.

Дисперсность гидрофильного органокремнезема находится в пределах

.J 150-300 (по удельной поверхности) .

Снижение удельной поверхности до 41 м 2 вызывает падение прочности камня на 10-13%.

В табл. 2 представлено влияние температуры на технологические

5 свойства цементного камня, состава вес.%: цемент 63,49; латекс 1,28; NaCI 1,27; КА 0,32; Н,О 33,64.

Повышение температуры выше 50С приводит, к п-адению прочности .

0 Поэтому предпочтительный температурный интервал использования предлагаемых тампонажных растворов 22-50 0.

В табл. 3 приведены физико-механические свойства тампонажных раст воров следующих составов, вес. %: 1) цемент 63,48, латекс 1,28, NaCI 1,27, КА 0,32, HvjO 33,66; 2) цемент 65,71, ПЭО 0,08, ДЭГА 0,05, 34,16; 3) цемент 67,40, КМЦО,08, ДЭГА 0,50, Н,2.0 32,02.

Тампонажные растворы твердеют в дистиллированной воде и в агрессивной среде, включающей, г : NaCI 80,16, MgSO., 8,1, MgCI.,62,

5 ,41 на lOO мп воды. Предлагаемый тампонс1жный раствор по сравнению с известными имеет укороченные сроки схватывания на 20-25%, повышенную на 15-30% прочность камня при нормальной температуре твердения в воде в течение 2,28 и 90 сут. и устойчивость на 10-15% при твердении в агрессивных, средах.

5 Длч оценки адгезии предлагаемого состава к старому цементному камню по граничным поверхноЬтям применен 1у1етод изменения микротвердости зоны контакта цементный камень - твердеющий тампожный раствор через

0 2 сут. с момента .соприкосновения раствора и старого цементного камня Как видно из табл. 3, предлагаемый состав имеет повышенную на 15-30% микротвердость через 2 сут, чем из5 вестные составы.

В табл. 4 приведены сравнительные данные по количеству кальция, связанного коллоидными частицами, . находящимися в фильтрате тампонг1жных растворов состава, вес. %: 1) цемент 66,67, HrjO 33,32; 2) 66,40, ДЭГА 0,30, КМЦ 0,08, H/ip 33,22 3) цемент 66,43, ДЭГА 0,05, ПВС 0,33, Нд.О 33,20; 4) цемент 64,32, АЭА 0,31, латекс 1,28, NaCI 1,29, НаО 32,80.

Прочность через 2 сут, кг/см

32

109

80

360 58 Предлагаемый32 109 89 408 106 458 1 Известные 2 27 79 70 310 85 380 17 43 63 260 70 370

Размер частиц составляет 0,1 5 мкм,кальций в них связан посредством адсорбции и в ионообменных позициях, его определение ведется комплексонометрически.

Как видно из приведенных в табл.4 данных, содержание коллоидной фракции в фильтрате предлагаемого состава в 2-3 раза больше,чем в известном составе,а по сравнению с чисто цементным раствором ныне на порядок.

Таблица 1

Сроки охватывания, ч-мин

300 4-45 5-50 3-15 4-05 2-00 3-25

Таблица 3 101 478 4-45 5-50 30 80 360 6-00 7-15 25 69 330 9-00 13-15 19

2,25 2,25

1,65

9,00

Формула изобретения Тампонажный раствор, содержащий цемент, гидрофильный органокремнезем, полимер и воду, отличающийся тем, что, с целью повышений прочностных свойств камня при одновременном повышении его устойчивости к действию агрессивных пластовых вод в условиях нормальных температур, в качестве гидрофильног органокремнезема раствор.содержит карбоксиаэросил или аминоэтоксиаэрсэсил, а в качестве полимера - карбоксилатный дивинилстирольный латекс и дополнительно содержит натрий при следующем соотношении ингредиентов, вес, %:

Цемент . 63,47-66,08 Карбоксилатный дивинилстирольныйлатекс0,66-1,28

Таблица 4

1,802,252,252,25

2,251,802,604,05

3,254,255,506,75

13,5017,2518,0017,25

Хлористый натрий

Карбоксиаэросил

или аминоэтоксиаэросил

Вода

2, Тампонажный раствор по -п, 1, отличающийся тем. что карбоксиаэросил или аминоэтоксиаэросил имеют удельную поверхность 50-300 м /г.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. Е 21 В 33/138, 1977.