Тампонажный раствор

 

ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР для цементирования нефтяных.и газовых скважин, содержащий в качестве основы тампонажный цемент, добавку, перманганат калия и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества цементирования в диапазоне температур 80-200 0 за счет повышения термостойкости цементного камня, увеличения времени начала схватьшания при одновременном расширении ассортимента реагентов, в качестве добавки содержит мелассу при следующем соотношении ингредиентов, мас.%1 Тампонажный цемент. 65,98-68,56 (П Меласса 0,06-2,0 Перманганат калия0,02-2,3 ВодаОстальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

4WMWIH

РЕСПУБЛИН

0Ю (И) 4 (51) Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCK0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,02-2,3

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) . 3569903/22-03 (22) 18;01.83 (46) 30. 01.85. Вюл. Ф 4 (72) Е.П. Катенев, А.А. Остапенко, А.Н. Высотенко и А.И. Бринцев (71) Филиал Северо-Кавказского государственного научно-исследовательского и проектного института нефтяной промышленности (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 697691; кл. Е 21 В 33/138, 1978.

2. Шадрин Л.Н. Технология и организация крепления скважин. М., "Недра", 1975, с. 120, 125.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке И3418127/03, кл. Е 21 В 39/138, 1982 (прототип). (54) (57) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР для цементирования нефтяных и газовых скважин, содержащий в качестве основы тампонажный цемент, добавку, перманганат калия и воду, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества цементирования в диапазоне температур 80-200 С о за счет повышения термостойкости цементного камня, увеличения времени начала схватывания при одновременном расширении ассортимента реагентов, в качестве добавки содержит мелассу при следующем соотношении ингредиентов, мао.X:

Тампонажный цемент. 65,98-68,56

Меласса 0,06-2,0

Перманганат калия

Вода

11371

40 1

Изобретение относится к нефтепромысловому делу, .а именно к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть применено при цементировании нефтяных и газовых скважин.

Известен тампонажный раствор для горячих скважин P1), содержащий в качестве основы портландцемент и добавку — замедлитель сроков схватывания тампонажных растворов древесную смолу при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Портландцемент 100

Вода 45-60

Древесная

15 смола 0,3-0,6

Однако эта добавка-замедлитель сроков схватывания применима для цементирования скважин при сравнительо но невысоких температурах 130-140 С..

Известен тампонажный раствор, содержащий в своем составе в качестве добавки-замедлителя сроков схватывания сульфит-спиртовую барду с бихроматом калия f2) .

Сульфит-спиртовая барда с бихроматом калия применима для цементирования скважин только до 170 С. о

Недостатком является также сильное вспенивание тампонажных раство30 ров и нестабильность действия добавки. Кроме того, влияние ССБ на цементы разных заводов неодинаково и в ряде случаев даже ускоряет схватывание цементного раствора.

Наиболее близким к изобретению по составу и технической сущности является тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых сква. жин, содержащий в качестве основы тампонажный цемент, добавку, перманганат калия (ЗПК) и воду (3) °

Добавка применима для крепления о скважин при температурах 80-160 С, но при более высоких температурах она неработоспособна. . Целью изобретения является улучшение качества цементирования в диапазоне температур 80-200I C за счет повышения термостойкости цемент. ного камня, увеличения времени начала схватывания при одновременном расширении ассортимента реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых 55 скважин, содержащий в качестве основы тампонажный цемент, добавку, перман ганат калия и воду, в качестве до84 2 банки содержит мелассу при следующем соотношении ингредиентов, маС.М:

Тампонажный цемент 65,98-68,56.

Меласса 0,06-2,0

Перманганат калия 0,02-2,3

Вода Остальное

Меласса (кормовая патока) является отходом свеклосахарного производства, выпускается согласно

ТУ ИНП РСФСР N- 14-1-67 группа Н-31.

По внешнему виду она представляет собой сиропообразную жидкость темно- коричневого цвета со специфическим запахом, плотностью

1,37 г/cM3, pH = 6,5 — 8,5, хорошо ,растворяется в воде.

По химическому составу меласса представляет собой водный раствор сахарозы. Меласса нетоксична, используется для производства хлебопекарных дрожжей, ацетона, спирта, в качестве кормов в сельском хозяйстве. Стоимость 1 т мелассы 70 руб.

Зеленая патока по химическому составу представляет собой глюкозу моносахарид, а меласса — дисахарид сахарозу, молекула которой состоит из двух молекул глюкозы. Таким образом, меласса почти в 2 раза эффективнее зеленой патоки, а следовательно, и расход ее значительно меньше, чем зеленой патоки.

Перманганат калия — кристаллическое вещество темно-фиолетового цвета, плотность 2,7 г/см, при

9 нагревании до 240 С разлагается, О растворим в воде, выпускается согласно ГОСТ 4527-65, нетоксичен. Стоимость 1 т перманганата калия

1430 руб.

Технология введения реагента мелассы с перманганатом калия (ИПК) в предлагаемый тампонажный раствор исключительно проста. Первым в воду затворения вводят перманганат калия и полученный раствор перемешивают в течение 30 мин до полного растворения марганца. Затем вводят мелассу, добавляют воду до расчетных значений и все перемешивают до однородного состояния в течение 15 мин. На приготовленной жидкости затворения, содержащей

ИПК, затворяют тампонажный цемент.

Физико-механические свойства тампонажного раствора приведены в таблице.

35

3 11371

Индивидуальное действие мелассы и перманганата калия на растворы вяжущих неэффективно.

Перманганат калия как замедлитель не используется. Меласса способна

5 незначительно замедлять схватывание тампонажного портландцемента до температуры 90 С. При более высоких

0 температурах меласса не замедляет схватывание портландцемента. При введении в воду затворения перманганата калия совместно с мелассой в указанных выше концентрациях достигается эффективное замедление схватывания тампонажных растворов до температуры 200 С. Применение о перманганата калия в количестве меньше 0,027 нежелательыо так как не проявляется его действие как за-, медлителя тампонажных растворов, а выше О,ЗЖ экономически нецелесообразно. Действие мелассы в количестве менее 0,06Ж на тампонажные растворы не проявляется, а более чем

2,0Х нецелесообразно.

Пример 1. Приготовление тампонажного раствора на основе

ШПЦС-120 и реагента МПК для темпе0 ратуры 160 С в лабораторных условиях.

В 100 см воды растворяют 0,103 r

3 перианганата калия при непрерывном

;перемешивании в течение 30 мин. Затеи в этот раствор вводят 0,37 г мелассы и, доведя добавкой воды общий вес полученной жидкости до

135 г, перемешивают ее 15 мин. На

84 4 полученном растворе реагента МПК затворяют 300 г ШПЦС-120.

Соотношение ингредиентов, мас.Ж:

ШПЦС-120 . 68

Перманганат калия 0,07

Меласса 0,25

Вода Остальное

Пример 2. Приготовление тампокажного раствора на основе

ШПЦС-200 и реагента ИПК для температуры 200 С в лабораторных усло0 виях. В 100 см воды растворяют 0,44 r

3 перманганата калия при непрерывном перемешивании раствора в течете .30 мин. Затем в этот раствор вводят

2,9 r мелассы и, доводя добавкой воды общий вес полученной жидкости до 135 r, перемешивают ее 15 мин.

На полученном растворе реагента

MIK застворяют 300 г ШПЦС-200.

Соотношение ингредиентов, мас .Ж:

ШПЦС-200 68

Перианганат калия 0,3

Меласса 2

Вода Остальное

Данные,:приведенные в таблице, свидетельствуют д том, что термостойкость тампонажного раствора с МПК выше, чем с .ЗПК. Таипонажный раствор с .добавкой МПК имеет большие сроки схватывания, высокую механическую прочность и может быть использован для крепления высокотемпературных нефтяных и газовых скваXHH °! 137184

Составы, мас. Ж

Добавка ЗПК

Цемент

В/Ц

Меласс а Перманганат калия калия

Портландцемент

1,82

0,5

60

0 06 0,02

0,5

1,81

1,81

0,06

0,5

0,5

0,10

66,1

0,25

1,81

0,25 бб, E

60

1,82

0 5

0 5

0,38 0,15

1,81

038 015 05

1,81

ШПЦС-1 20

0,45

1979

0,45

1,79

0,12

0,01

1,79

0,12

0,45

1,79

0,45

1,79

0,03

0,19

68 5

68,5

1,79

0,45

1,79

68,4

0 25 0,06

0,45

1,79

0,25

1,79

68,4

0,45

1.,79

0,38

1,79

0,45

0,12

68,3

0,38

E 79

68,3

0,45

1,79

60 бб, 28

66,28

65,98

65,98

68,56

68,56

Зеленая патока

Перман" ганат

Добавка ИПК

0,02 0 5

0,10 0,5

0,01 0,45

0,03 0,45

0,06 0,45

0,12 0,45

Растекаемость см

Плотность г/см

1137184

Условия Сроки схватываопыта ния ч/мин

Прочность, (ИПа), через

Т С Р ИПа Начало

Изгиб Саатие

Сжатие Изгиб Сжатие

Конец

Изгиб

Портландцемент

6,7 . 17,8 7,0

25,8

18,0

2-30

1-30

10,2 28,4

10,4 28,6

20,4 8,4

7,5

5-10

4-00

4-40 6-00

22,0

8,6

20,0

7,6

5,9

17,4 8,2

1-15

23,2

16;8 6,9

0-40

4-15

4-30 . 8,3

9,1 23,5

11,3 30,2

22,7

9,7 23,6 11,7 30,6

6-55

8,4

22,9

5-20

3,1

0-18 0-30.2,3

6,2

7,4

12,6

5-30 6-10. 8,4

1 1, 8

31 5

22 9 . 10 3

23 2 1O6

25,0

12,4

32,10

25,2

6-05

7-15 8,5

ШПЦС-120

80 0,-1 2-55

80 О, 1 4-10

7,3 15,0

4,0

9,6

12,2

2,9

3-25

16, 0

12,7

13,4

4,7

5-30

3,6

80 О, 1 4-50

10,2 16,8

4,9

6-40, 3,6

245 40 t 2,8

13,7

10,7 6,2

10,4 5,7

100 300 . 2-00

100 30 515

4,6

6-20

7-40

4,8

6-30.

10,9

4,9

11,8 6,8

2-15

1-30

16,4

8,2

13,6

10,1 21,2

3-55

3-10

4-15

14,0 8,6

14,8 7,0

5-40

5,8

1-.40

5,6

1-00

4-30 5-50 5,8 . 18,6 t 40 40

7,6

140 40

5-00 6-20

23,0

11,0 25 ° 9

6,0 18,8 7,8

20,3 8,4

0-55 6,4

160 50

0-30

80 0,1

80 0,1

80 0,1

100 30

100 30 . 100 30

120 30

120 30

120. 30

100 30

120 30

120 30

120 30

140 40

12 7 9 0 16 2

13,6 9,2 17,8

14 0 9,6 18,0

15,6 10,0 20,4

16,7 10,2 21,3

15 6 103 22,4

22,3 10,9 25,3

20,4 11,2 27,3

1137184, .:

l0 йав (Состааы мас Л

0,45

1,79

1,79. ШПЦС-200

1,79

0,45

60

0 45

0,2

f 8

67,2

1,79

0,45

60

1,79

2,0

0,45

67,0

0,3

68,09

68,09

0,64 0 17 ерма анат

4ЩИЯ

0,64. О, 17 0,45

Растекае мость, с

ОТНОСТЬ гlсм Э

ll37l84

Продолжение таблицы

Условия

Прочность, (МПа), через

Сроки схватыва ния ч/мин опыта Т, С P МПа Начало

Кон згиб

Из

Изгиб

Саатяе жатке

22,4 11,9 27,0

24,0 12,5 27,5

4-20 6,9 21, 7 8,3

3-40

160 50

160 50

7,0 22,3 8,5

5-50

4-20

ШПЦС-200

20,8 8,5

2-20

6,7

7,8 3-30

8,9

24,1

4-50

21 4

9,1

1-20

7,1

1-.00

26,6 13,9 30, 1

24,6 . 9,8

4-20

8,0

3-00

Составитель Е.Тангалычев

Редактор М.Бандура Техред Т.Фанта Корректор Н. Король!

Заказ 10484/22

180 50

180 50

200 50

200 50

20 0 11 8 28 0

251 130 286

21,0 12,3 29,3

Тираж 540 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4