Тампонажный раствор

 

Сущность изобретения: раствор содержит компоненты, мае.ч.: портландцемент 10; расширяющая добавка на основе оксида кальция высокотемпературного обжига 2- 10; аминоформальдегидная или ацетонформальдегидная смола 0,05-1,50; вода 45-55. На водном растворе смолы затворяют сухую смесь. Раствор обладает повышенной изолирующей способностью за счет увеличения давления гидропрорыва на контакте с обсадной колонной. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840777/03 (22) 18.06.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым . растворам (72) Л,В. Палий, B.Ï. Тимовский, В,Е. Ахрименко, Ю,Я. Тарадыменко и В.Б. Левитин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1521863, кл. Е 21 В 33/138, 1988.

Авторское свидетельство СССР

hh 1617133, кл. Е 21 В 33/138, 1988.

Изобретение относится к тампонажным материалам для цементирования нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов.

Наиболее эффективно применение для этих условий расширяющихся тампонажных композиций, обеспечивающих высокую плотность контакта цементного камня с колонной и породой (1). Недостатком известных расширяющихся тампонажных материалов является пониженная трещиностойкость и низкая деформативность камня.

При воздействии динамических нагрузок на крепь в процессе перфорации и освоения скважин в тампонажном камне возможно образование трещин, нарушающих герметичность заколонного пространства.

Для повышения деформативных свойств известна цементная смесь, содер. жащая в качестве компонента, повышающего деформативные свойства камня, сульфированную меламиноформальдегидную смолу марки МФАР совместно с хром„, Я2,„, 1776765 А1 (54) ТАМПОНАЖНЫИ РАСТВОР (57) Сущность изобретения: раствор содержит компоненты, мас.ч.: портландцемент

10; расширяющая добавка на основе оксида кальция высокотемпературного обжига 2—

10; аминоформальдегидная или ацетонформальдегидная смола 0,05-1,50; вода 45-55, На водном растворе смолы затворяют сухую смесь. Раствор обладает повышенной изолирующей способностью за счет увеличения давления гидропрорыва на контакте с обсадной колонной. 1 табл. пиком, Но ее использование затруднено изэа дефицитности и дороговизны (2).

Известен тампонажный раствор, включающий портландцемент, ацетоноформальдегидную смолу (АЦФ С), кремнегель и воду.

Это техническое решение служит для получения ударотрещиностойкого цементного камня пониженной проницаемости, но не обладающего расширением (3).

Известен тампонажный раствор, содержащий портландцемент, расширяющую добавку и биополимер, недостатком которого является невысокая изолирующая способность, определяемая по сопротивлению давления гидрораэрыва на контакте цементного камня с металлом (4).

Целью изобретения является повышение изолирующей способности путем увеличения давления гидроразрыва на контакте цементного камня с обсадной колонной при сохранении упругодеформативных свойств камня. Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку на

1776765 основе оксида кальция высокотемпературного обжига и воду, дополнительно содер-. жит ацетоноформальдегидную или аминоформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Портландцемент 100

Расширяющая добавка на основе оксида кальция высокотемпературного обжига (НРС-1) 2 — 10

Ацетоноформальдегидная или аминоформальдегидная смолы 0,05 — 1,5

Вода 40-55

Смола АЦФ обладает способностью отверждаться в щелочной среде при попадании в цементный раствор, имеющий рН

11-12, ее функциональные метилольные группы обладают способностью взаимодействовать как между собой, так и с водоотни-. мающими агентами, например, алюминатами и силикатами кальция, содержащимися в п/ц. Благодаря наличию в и/ц расширяющей добавки оксида кальция высокотемпературного обжига создаются благоприятные условия для отверждения метилольных групп АЦФС с ионами Са одновременно идет взаимодействие этих групп с гидратными новообразованиями, результатом этого является хорошее диспергирование и пластификация раствора, а в конечном случае повышаются упруго-деформативные свойства цементного камня и его изолирующая способность. Процесс расширения происходит в более мягком режиме эа счет снижения внутренних напряжений пластификаторами.

Аналогичным действием обладает смола меламиномочевиноформальдегидная марки МФАР, выпускаемая по СТП 141-1386 в виде порошка. Смола АЦФ-ЗМ выпускается по ТУ 59 02 039 67 83. Из расширяющихся добавок наиболее технологичной является добавка на основе оксида кальция высокотемпературного обжига марки HPC-1.

При использовании этой расширяющей добавки в сочетании с пластификатором

АЦФС или МФАР линейное расширение камня достигает величины в пределах 36%, что одновременно приводит к повышению прочности и изолирующей способности цементного камня, определяемой по сопротивлению давления гидроразрыва на специальной установке.

Тампонажный раствор готовят следующим образом: в приготовленную воду добавляют расчетное количество смолы АЦФ или МФАР, перемешивают, затем в жидкость эатворения вводят смесь портландцемента и расширяющей добавки, затем производят перемешивание лабораторной

5 мешалкой в течение 3-х мин. Лабораторные испытания тампонажного раствора проводят в соответствии с ГОСТ 26798.0-85, Испытание образцов на прочность после о односуточного твердения их при с = 75 С

10 производили на универсальной испытательной машине "Инстром 1342" (ФРГ) с автоматической записью величины нагрузки и деформации до момента разрушения образцов. Модуль упругости рассчитывали как от15 ношение предела прочности при сжатии к величине предельной деформации образца при тех же испытаниях.

Линейное расширение определяли при твердении образцов в конических формах

20 высотой 20 мм и D = 35 и 50мм во влажновоздушных условиях в течение 24 ч на приборе ПНГ.

Изолирующую способность цементного камня оценивали по давлению гидропроры25 ва, т. е. давлению, при котором наблюдается фильтрация воды через цементный камень, твердевший 24 ч при t = 75 С в цилиндрической обойме высотой 0,1 м. диаметром

0,05 м.

30 Физико-механические свойства тампонажного раствора представлены в таблице.

Пример 1 (из табл., и. 4), Берут 495 мл воды, добавляют 5 г смолы АЦФ, перемешивают механической мешалкой. После

35 этого раствор испытывают на водоотстой и проводят испытания по ГОСТ 26798.2-85 прит=75 С.

Пример 2 (из табл., и. 9). Берут 550 мл воды, добавляют 15 г смолы МФАР, пе40 ремешивают, затем добавляют смесь портландцемента (1000 г) и HPC-1 — 100 г, перемешивают и проводят испытания, аналогичные примеру 1, Результаты испытаний см, в таблице, и. 9.

45 Проведенные испытания показали, что введение в тампонажный раствор смол

АЦФ или МФАР в сочетании с расширяющей добавкой приводит как к увеличению прочности и линейных размеров, так и к

50 повышению изолирующей способности (по давлению гидропрорыва) и к повышению деформативности (пс модулю упругости), Увеличение содержания АЦФ или

МФАР вышеуказанных пределов ведет к

55 удорожанию материалов, снижению эффективности. Введение малого количества расширяющей добавки (HPC-1) не повышает давление гидропрорыва, ее увеличение выше 10% может привести к перенапряжению цементного камня, к его растрескиванию.

1776765

Использование раствора позволит повысить качество цементировэния скважин.

Растет. леность

ДОДУГГЬ рас ачгруГОс

, !аз ° лаалеииа

Гиллогиго риал дда/н арене загустевание лри

75 0. II-генг костел IcIc,и

П/Ц (НРС-! ДЦОС Вада (0/т аалазмегигй диапааон

r пп

36

38

3.5

1,8 3,9

5,0 4,0 ь.в !ь.в ь, г 12. 8

13,а

0,6

1.В а,5

2-50

2!40 з-аа

0,5 ЬЭ,5

0,05 45

1.5 53,5

НОДР

21

21,5 и

Ь г !оа г

3 1ОО !О

0,5

0,45

0,55

4.3 . 13,9

14,2

14,5

Ь,а 13,0

4,1 12,0

4,2

З,7

3г45

4,56

З,З7

29

37

Зв

1.8

2.5

5,6

2,0

0 г-Га

2-20

2-50

2-аа з-20

0,05 45 O,Ь5

0,4 50 0,5

1,5 55 0,55

50 0,5

10 50 05 аапрелельнид диапазон

0,02 40 0,4

2 60 0,6

Прототип

1,г

0,7

0,2

1,9

1,8

21

22

18

4 100 2

5 100 5

6 1оа 10

7 1оа 4

8 100

20 2,7

21 1,6

3-10

Ь 1О

5 35

4,6

3,8 п,Ь 0,6

3.0 11,6 6,5 га

9 1ао 1 !

О 100 !1

2-00

Бнополнне р

4,6

24,0 12,0

1,9

1! 100 4

50 0,5 а аналоги

Составитель M.Òåïëîâ

Техред M,Ìîðãeíòàë

Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 4104 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произаодстаенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10!

Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку нэ основе оксида кальция высокотемпературного обжига и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения изолирующей способности путем увеличения давления гидропрорыва на контакте цементного камня с обсадной колонной при сохранении упругодеформативных свойств камня, он дополнительно содержит водорастворимую аминоформальдегидную или ацетонформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

5 Портландцемент 100

Расширяющая добавка на основе оксида кальция высокотемпературного обжига 2-10

10 Аминоформальдегидная или ацетонформальдегидная смола 0,05-1,50

Вода 45-55