Тампонажный раствор Советский патент 1981 года по МПК E21B33/138 

(54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к тампонаигаым растворам для цементирования скважин, горных выработок, траншей и может быть вспсльаоввяо в нефтегазовой промышленности и стровтепьствё. Известны тампонажные растворы, содержащие органические псшерхностао-активные вещества (ПАВ), пластификаторылимонвую кислоту, лигносульфонатй, ал- килсульфсжаты я др. 1. Наиболее близким по составу и достигаемсяду технологическому эффекту к пред лагаемому является тамаонажный раствор, содержащий на 1ОО весовых частей цемента О,5-5% кремнеземистой добавки с размером частиц 0,1-4,.4 мм, 0,1-2% реагента регулятора сроков схватываний, на1фимер Еальаийлигносульф(даата (ССБ, КССБ, СДБ) и 27-115% ветил 2. Однако эти технические решения замедленные сроки схватывания и низ кую прочность цементного камня. При цементировании им скважин, имеющих невысокую температуру CTBtsJia, часто наблюцаюгся водопроявления и перйто1 И флюидов как в период ОЗЦ так и после освоения скважин, что ограничивает область его применения, а при наличии пластов, содержащих рЫсокоминерализо- ванные воды, как правило, приводит к систематическим осложнениям в процессе эксплуатации. Ц ель изобретения - улучшение Качества раствора за счет повышения его прочностных свойств при одновременном сокращении сроков .схватывания. Поставленная цель достигается тем, что в качестве регулятора сроков схватывания тампонажный раствор содержит раанорадикальную бичетвертичную соль аммония РБСА следующего строения UCH3),,-N-(CH2)N-(CH3V1 IСН OOR CHoCOOR J где в качестве радикала Т чередуются группы С9Н.)ОН,

ри слеаующем соотношении компонентов, ес.%:

Цемент61,30-65,30

Кремнеземистая

или карбонатная

добавка1,30-5,30

Разнорацикальная

бичетвертичная соль

аммония0,07-0,11

ВодаОстальноеIQ

РБСА представляет собой нетоксичный роаукт, может выпускаться в виде пороша или пасты, хорошо растворима в воде ри нормальной температуре, синтезироана и производится на опытном заводе 15 нститута органической химии АН УССР. тоимость РБСА ниже стоимости основой массы реагентов-пластификаторов, применяемых в нефтяной промышленности,

В качестве кремнеземистых добавок ЗО используются добавки диатомита, природного цеолита Закарпатского месторождения и карбонатная аобавка, представляющая собой отходы от распиловки камняракушечника на Узенском карьере полу- 25 острова Мангышлак. Размер частиц применяемых молотых добавок составляет 0,1-1,0 мм. Для приготовления тампо- нажного раствора используется тампонажный портландцемент Новотроицкого це-- 30 ментного завода,,.

Пример 1.В 1000 СМ воды растворяется 2,83 г РБСА, затем вводится 666 г диатомита и смешивается с 2158 г цемента. Полученный тампонаж- 35 ный раствор и камень имеют следующие свойства:

растекаемость 22 см, удельный вес 1,78 г/см, статическое напряжение сдвига 14 дм/см , динамическое напря- 40 жение сдвига 180 дн/см , наименьшая пластическая вязкость 12 П , наименьшая бингамовская вязкость 3 П, проницаемость через 2 сут 0,12, начало схватывания при температуре 22°С 00 мин, конец схватывания 8 ч 15 мин, прочность на изгиб через 2 и 7 сут соответственно 30 и 75 кг/см, начало

о

схватывания при температуре 75 С . 2 ч Ю мин, конец - 2. ч 55 мин, проч-. 50 ность. на изгиб через 2 и 7 сут соответственно 68 и 77 кг/см.

Пример 2. В 1ООО см воды растворяется 2,00 г РБСА, затем вводится 177 г цеолита и смешивается с 55 2065 г цемента. Полученный тампонажный раствор и камень имеют следующие свойства:

растекаемость 22 см, удельный вес 1,77 г/см , статическое напряжение сдвига 11 дн/см , динамическое напряжение сдвига 15О дн/см наименьшая пластическая вязкость 1О П, наименьшая бингемовская вязкость 2 П, проницаемост через 2 сут 0,06, начало схватывания при температуре 22 С 6 ч 20 мин, конец схватывания 7 ч 35 мин, прочность на изгиб через 2 и 7 сут соответственно 30 и 73 кг/см , начало схватывания при температуре 75 С 2 ч 00 мин, конец схватывания 3 ч ОО мин, прочность на изгиб через 2 и 7 сут соответственно 63 и 65 кг/см.

Пример 3. В 1ООО см воды растворяется 3,33 г РБСА, затем вводится НО г карбонатной добавки и смешивается с 2113 г цементу. Полученный тампонажный раствор и камень имеют следующие свойства:

растекаемость 22 см, удельный вес 1,78 г/см , статическое напряжение сдвига 12 дн/см, динамическое напряжение сдвига 16О дн/см , наименьшая пластическая вязкость 11 П, наименьшая бингамовская вязкость 2 П, проницаемость 0,08, начало схватывания при температуре 22 С 7 ч 15 мин, конец схватывания при температуре 22 С 8 ч 20 мин, прочность на изгиб через 2 и 7 сут соответственно 27 и 65 кг/сц начало схватывания при температуре 75

2ч 10 мин, конец схватывания

3ч 15 мин, прочность на изгиб через

2 и 7 сут соответственно 62 и/73 кг/с На основании исследований можно еде- лать вывод, что тампонажный раствор, содержащий РБСА, в отличие от известного раствора имеет ускоренные сроки схватывания при температуре 22 и до 45% и увеличеннуго на 5О% прочность цементного камня, хранящегося про. температуре 2Й°С и 15-39% хранящегося при температуре 75 С, в то же время растекаемость и реологические характеристики предлагаемого тампонажного раствора остаются аналогичными характеристикам раствора - прототипа.

Кроме того, предлагаемый тампонажный раствор имеет не только высокие ранние прочности и низкую проницаемость 2-х суточного камня, но и сохраняет сво физико-механическ 1е свойства после 6 и 12 мес твердения как в пресной воде, так и в растворах электролитов, включающих , в г/л: NaCe - 27,2. АЛдсе 3,8, NaSQ.1,7., Ca 504 - 1,2. Опытно-промышленные испытания состава, провеценные на Уэенском нефтяном месторождении, полностью поатверждают полученные в лаборатории данные и показьгоают технологическую к экономическую перспективность применения разработки. Наличие хороших реологических характеристик, так же как и при применении известноГо раствора, обеспечивает снижение гидравлических сопротивлений при продавке цементного раствора в затрубно пространство скважины и подъем его до устья, а в отличие от известного состава достигается быстрое схватывание тампонажного раствора в условиях скважины, что предотвращает водо- и газопроявлени в период ОЗЦ, а также обеспечивает благодаря высокой прочности камня длительную работу скважины без промедления ре монтно-изоляционных работ. Формула изобретения Тампонажный раствор, содержащий цемент, кремнеземистый или карбонатный наполнитель, регулятор сроков схватывания и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества раствора за счет повышения его прочностнык свойств при одновременном сокращении сроков схватывания, в качество регулятора сроков схватывания раствор содержит разнорадикальную бичетвертичную соль аммония, следующей общей формулы CCH,)j-Ni-(CH,),(CH3)J2ceCHjCOORCHjCOORj где R - , CgH,, , ,, Qj , при следующем соотношении ингредиентов, в вес.%: Цемент61,3-65,3 Кремнеземистый или карбонатный наполнитель1,3-5,3 Разнорадикальная бичетвертичная соль аммония0,07-0,11 Вода. Остальное Источники информации, принятые вОВнимание при экспертизе 1.Данюшевский В. С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1973, с. 139. 2.Патент США М 2558335, i. кл. 106-9О, опублик. 1971 (прототип).