Тампонажный раствор Советский патент 1982 года по МПК E21B33/138 

(5) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к тампонажным растворам, применяемым при бурении нефтяных и газовых скважин. Известен тампонажный раствор, включающий цемент, воду и комплексную добавку-замедлитель процессов загустевания и схватывания. Добавка содержит ксилозу и бихромат катионов первой группы lj. Известен также тампонажный раствор, содержащий вяжущее, воду, комплексную добавку-регулятор времени загустевания, представляющую собой смесь гекситов, содержащую сорбит, маннит, дульцит .2J. Недостаток этого раствора заключается в том, что он обладает малым временем загустевания, что затрудняет его применение при температурах выше и к тому же прочность „ его цементного камня недостаточно высока . Цель изобретения - повышение степени замедления схватывания раствора в и ня .чт би ге см в а ющ пр интервале температур от 200 до oc повышение прочности цементного кам. Указанная цель достигается тем, о раствор дoпoлнитehьнo содержит хромат щелочных металлов, а смесь кситов - идит и альтрит, причем есь гекситов содержит компоненты следующих соотношениях, мас.%: Сорбит25-50 Идит15-25 Альтрит 10-30 Маннит10-15 Дульцит5-10 компоненты раствора взяты в следуих соотношениях, мас.%: 66,6-71, Вяжущее 0,003 -0,6 Смесь гекситов Бихромат щелоч0.05-0,3 ных металлов Остальное Гекситы - шестиатомные спирты едставляют собой мелкокристаллические белые порошки, имеющие следующ структурные формулы: Д-альтрит Д-идит Из приведенных изомеров дульцит имеет наименьшую растворимость в воде (около 3,2 при ). Это затруд няет применение дульцита в больших дозировках. Сорбит, маннит, альтрит и идит хорошо растворимы. Шестиатомные спирты получают мето дом каталитического гидрирования угле водородсодержаще го сырья. Смесь гекситов с бихроматом щелоч ных металлов придает раствору высокую пластичность и увеличивает прочность цементного камня. Замедление процесса загустевания тампонажного раствора обработанного смесью гекситов обусловлено комплексообразованием. Давно известны соединения гекситов с ионами металлов, образующиеся в щелочной среде. В частности, для маннита описаны соеди нения с гидроокисью кальция и бария Гекситы увеличивают растворимость Са(ОН)2, снижают его пересыщение, уменьшая количество центров кристаллизации и обеспечивая образование пластинчатых кристалликов. В (Случае использования этой смеси гекситов в сочетании с бихроматами щелочных металлов, .проявляется новый избыточный эффект, превышающий суммарный от раздельного применения смеси гекситов и бихромата щелочных металлов вследствие окисления гекситов до альдоновых и сахарных кислот В результате возникают новые комплексы шестиатомных оксикислот с кальцием, повышающие растворимость гидрата окиси кальция в большей степени, чем спиртово-кальциевые комплек сы и бихромат щелочного металла вместе взятые. Оксикислотные комплексы снижают до минимума пересыщение ; раствора гидроокисью кальция и тем самым снижают количество центров кристаллизации, что значительно увеличивает время загустевания тампонажного раствора. Эффективность процесса замедления загустевания, с ростом температуры до , в случае использования комплексной добавки предопределяется пропорциональным росту температуры ростом констант нестойкости образовавшихся кальциевых комплексов шестиатомных моно-и ди-оксикислот, имеющих термическую устойчивость, близкую к 250°С, за счет связанного в комплекс иона кальция, Указанная комплексная добавка может быть введена в раствор вместе с водой затворения. Пример . Для приготовления тампонажного раствора отвешивают 300 г ШПЦС-200 ( шлакопесчаный цемент), затем готовят жидкость затворения из расчета на водо-цементное отношение 0,42-0,5. К 120 г воды добавляют 0,05-0,3 г смеси шестиатомных спиртов и 0,05-0,3 г бихромата щелочного металла (). Затем полученные 120 г жидкости затворения приливают в цемент и тщательно перемешивают. Определив плотность и растекаемость цементного раствора из него формуют образцы балочек размером 20x20x100 мм, которые набирают прочность в течение ч в автоклаве при температуре Т и давлении Р 7 МПа. Методика приготовления тампонажного раствора соответствует ГОСТ 1581-78, методы испытания раствора, образцов -ОСТ 39-051-77. Физико-механические.свойства тампонажного раствора и камня, обработанного смесью гекситов и бихроматом калия по сравнению с известным приведены в табл. 1. Влияние вариаций качественного состава смеси гекситов на физико-механические свойства тампонажного раствора и камня,, Т С, Р 70 МПа приведены в табл. 2.

LIN ич о в о

irt 1 о ео «о

«.о fSi. 00

а

(Ч о

. ГЛ «А

f

..

РЛ Г - 1Л о

.....

tn со

CS

м го

о

I

«о

if

.«

о

о «м

о «srf

о «м

о

о со

оо

-

ш со

о со со

со

ее

Q

о

о

Г

vO vO чв

чО

Г

О

м

f

О

о о

о ото

в о о в i-x о

(П О

«А О Г4 «D ъ о

.

в%

.

ЛГ «

е

о

о о о о «о w%

Ч N еО С4 t о i« во 6 0%

1Л 1Л

vOчОо-я г г. ч

еч в

UNеоl | «а|

л со

о о о о о

R

1Л 1/Ч

f rf lA t/% «л

I

I

о о

о о о о

о о «м г t f

40NO

а- см гм I

U

м со о 0

3 cS оо г rv г«

со со со

I

iA О $

о - со оч

2 СО СО см - U

ii i

г

crt

«в o if

- Оч Оч

со оч со

ОЧ СО с - . ОО о чо о чО f

чО чО f O

«

чв

«

Г

f

I о

о

О

«/ч

|/

«с.

1А

у I

1Л I

чв

IM 119339 5 Тампонажные цементы с указанной комплексной добавкой могут быть использованы при цементировании скважин с забойной температурой от 200 до С в связи с использованием 5 менее дефицитных материалов. Формула изобретения Тампонажный раствор, включающий вяжущее, воду и смесь гекситов, содержащую сорбит, маннит и дульцит, отличающийся тем, что, с целью повышения степени замедления схватывания раствора в интервале температур от 200 до и повышения прочности образующегося камня, он дополнительно содержит бихромат щелочных металлов, а смесь гекситов идит и альтрит, причем смесь гекситов содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%: а ду пр ff N (п Сорбит25-50 Идит15-25 Альтрит10-30 Маннит10-15 Дульцит5-10 омпоненты раствора взяты в слещих соотношениях, масД: Вяжущее 66,6-71 .J Смесь гекситов 0,003-0,6 Бихромат щелочных металлов 0,05-0,3 ВодаОстальное Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 2t833, кл. С В 13/20, 197. 2.Авторское свидетельство СССР 98275, кл. Е 21 В 33/138, 1979 ототип).