Тампонажная смесь для цементирования нефтяных и газовых скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B33/138 

(54) ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЩМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН Изобретение относится к бурению скважин, в частности к тампонажным смесям для цементирования нефтяных и газовых скважин. Известны тампонажные смеси, включающие цемент и добавку, замедляющую сроки схватывания при повышенных температурах и давлениях. К таким добавкам относятся борная кислота, виннокаменная кислота, гидролизированиый полиакрилонитрил (гипан), сульфит-спиртовая барда (ССБ), карбоксиметилцеллюпоза (КМЦ), нитролигшш, нейтральный черный контакт (НЧК), тринатртевая и трикалиевая соль 1-окси этилендифосфоновой кислоты ОЭДФ и др. Количество вводимой добавки колеблется до 3 вес.% 1. Однако данные смеот обладают низкой эффективностью замедления сроков схватьшания, например, виннокаменная кислота при добавке до 2 вес.% при 150° С удлиняет начало схватывания цемента до 3-4 ч, а КМЦ при концентрации добавки до 1,5 вес.% при i50°C удлиняет начало схватывания до 1,5 ч. Кроме этого, указанные реагенты являются дорогими и дефицитными продуктами. ти и нажн и га осно вани 1,3-д to НОгдепри аиболее близкий по технической сущносдостигаемому результату является тампоая смесь для цементирования нефтяных зовых скважин, включающая в качестве вы цемент и замедлитель сроков схватыя - мононатриевую соль производного иаминопропанола-2(ДПФ-1) общего вида О Р -CHzf N -СН.,-СН-CH.,-N -СН -Р-ОН, , ( о п 1-5 следующем соотношении компонентов Цемент49,850 .99,5 Мононатриевая соль производного; 1,3-диаминопропанола-2 0,005-0.150 2. 3 Однако известная тампонажная смесь обладает незначительным эффектом замедления сроков схватывания цемента, требуются повышенные расходы добавки. Цепь изобретения - повышеггае степени замедления сроков схватьгоания тампонажной смеси при повышенных температурах с одновременным снижением расхода замедлителя. Поставле1шая цель достигается тем что тампонажная смесь дополнительно содержит производное 1,3-диаминопропанола-2 общего вида CH- CH2-HN -H, где п 1-5 при следующем соотнощении компонентов вес.%: . Цемент99,870-99,996. Мононатриевая соль производного 1,3-диаминопропанола-2 (ДПФ-1)0,003-0,100 Цроизводное 1,3-диаминопропанола-20,001-0,030 Сочета1ше указанных компонентов образует полиэлектролитный комплекс (ПЭК), обладающий повышенным замедляющим эффектом при твердении цементов. В связи с тем, что в СССР 1,3-диаминопропанол-2 узкой фракции со степенью полимеризации 1-5 не вьшускается, а разделение данного продукта весьма сложная и дорогая операция из экономических соображегош в синтезе использовалась широкая фракция h 1-5. Тампонажная смесь приготовляется следующим образом. В расчетное количество воды вводятся добавки - мононатриевая соль производного 1,3-диаминопропанола-2 (ДПФ-1) и производ ное 1,3-диаминопропанола-2 и на этом раство ре затворяется цемент по обычной технологи 4 В табл. 1 приведены параметры по предлагаемому и известной тампонам;ных смесей при верхних, нижних и оптималыпзгх соотношениях компонентов в вес.%. Эффект Замедления сроков схватывания тампонажной смеси определяется при 150°С и давлегши 450 кгс/см по методике, изложенной в ГОСТе 1581-78 и ГОСТ 310,1-76ГОСТ 310.4-76. Из таблицы видно, что даже при незначительном содержании в тампонажной смеси ДПФ-1 и 1,3-диаминопропанола-2 происходит удлинение сроков схватывания. А при добавках, равных, соответственно 0,10% и 0,03% эффект замедления сроков схватьшания выше на 2 ч по сравнению с добавкой равной 0,15% в известной. Нижга1Й и верхний пределы добавок объясняются примерами. Пример 1. Параметры тампонажной смеси при добавках ДПФ-1 и производного 1,3-1щаминопропанола-2 в концентрациях равных 0,0015% и 0,0005% соответственно в сравнении с контрольным опытом. Из примера 1 BHZIHO, что при добавках ДПФ-1 и ,3-диаминопропанола-2 меньше 0,003% и 0,001% замедление сроков схватыва1шя меняется в пределах, не имеющих практического значения. П р и м е р 2. Параметры тампонажной смеси при добавках выше 0,1% и 0,03%. Из примера 2 видно, что при добавках превыщающих 0,1% и 0,03% предел прочности цементного камня при изгабе не соответствует ГОСТ 1581-78 (согласно ГОСТ 1581-78 он должен быть не менее 35 кгс/см). Предлагаемое изобретение повышает степень замедления сроков схватывания тампонажной смеси при высоких температурах, сокращается расход вводимой добавки-замедлителя сроков схватьша1шя. Таблица 1

0,005

0,050 0,150

0,003

0,001

0,030

0,010 0,100 0,030

230

Известная

6°

оОО

Предлагаемая

60S glO

нефтяных и газовых скважин, включающая в качестве основы цемент и замедлитель сроков схватывания - мононатриевую соль производного 1,3-диаминопропаноля-2 (Д11Ф-1) общего вида:

4a P-CH bt-Ct zCH-CHg-N CHi-POyHNa

II

NaHOjP-CHg ОН CHg-POjHHa ,

где п 1-5,

отличающаяся тем что, с целью повышения степени замедления сроков схватывания тампонажной смеси при повышенных температурах с одновременным снижением расхода замедлителя, она дополнительно содержит производное 1,3-диаминопропанЬла-2 общего вида

Таблица 2

Таблица 3

где п 1-5

при следующем соотнощении компонентов

вес.%:

Цемент

99,870-99,996;

Мононатриевая соль

производного 1,3-ДИаминопропанола-2

(ДПФ-1) 0,003-0,100

Производное М-дц0,001-о,ода

аминопропанола- 2

Источники информа дв1, принятые во вниманне при зкшертизе

2.Автор9кое свидетельство СССР по заяв N 2745130/22-03, , кл. Е 21 В 33/138, 1979 (прототип).