Тампонажный раствор (варианты)
Владельцы патента RU 2297437:
Пильгун Сергей Юрьевич (RU)
Арамелев Алексей Сергеевич (RU)
Захаров Андрей Леонтьевич (RU)
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при изготовлении тампонажных растворов, предназначенных для крепления скважин. Тампонажный раствор, содержащий цемент, пластификатор, пеногаситель, полимерную добавку и воду, содержит в качестве полимерной добавки повторно диспергируемый латексный порошок, в качестве пластификатора - сульфированный меламинформальдегид, в качестве пеногасителя - кремнийорганическую композицию на подложке из двуокиси кремния и дополнительно гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.ч: цемент - 100, гидроксиэтилцеллюлоза - 0,2-0,4, указанный пластификатор - 0,1-0,5, указанный пеногаситель - 0,2, повторно диспергируемый латексный порошок - 1-4, вода - 44. По другому варианту тампонажный раствор, содержащий цемент, пластификатор, пеногаситель, полимерную добавку и воду, содержит в качестве полимерной добавки латексную полимерную эмульсию, в качестве пластификатора - сульфированный меламинформальдегид, в качестве пеногасителя - кремнийорганическую композицию на подложке из двуокиси кремния и дополнительно гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.ч: цемент - 100, гидроксиэтилцеллюлоза - 0,2-0,4, указанный пластификатор - 0,1-0,5, указанный пеногаситель - 0,2, латексная полимерная эмульсия - 2-8, вода - 40-43. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик тампонажного раствора, в частности повышение адгезии, прочности на изгиб и сжатие, снижение водопроницаемости. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленностям, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при изготовлении тампонажных растворов, предназначенных для крепления скважин.
Известны тампонажные материалы, содержащие цемент, пластификатор и пеногаситель (Булатов А.И., Данюшевский B.C. Тампонажные материалы. М., Недра, 1987, стр.196; Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам, М., Недра, 1987, стр.203).
Известен расширяющийся тампонажный раствор, содержащий цемент, водно-солевой раствор и пластифицирующую и уплотняющую добавку, в качестве которой используют 15%-ный раствор лигносульфоната (патент России №2222688, Е21В 33/138, 2004). Недостатком является низкая адгезионная способность и прочность раствора.
В качестве ближайшего аналога к заявляемому техническому решению выбран тампонажный раствор (патент России №2149981, Е21В 33/138, 2000), содержащий цемент, оксиэтилцеллюлозу, добавку на основе полимерных смол и воду, в качестве добавки на основе полимерных смол он содержит меламинсодержащий продукт, а в качестве оксиэтилцеллюлозы - высоковязкие ее марки, вязкость 2%-ного раствора которых составляет не менее 6000 МПа·с, при определенном соотношении ингредиентов. Добавка в цементный тампонажный раствор меламинсодержащего продукта повышает его термостабильность, но не влияет на адгезионную способность. Кроме того, данный раствор обладает недостаточной прочностью при изгибе и сжатии, водопроницаемость его достаточно высока.
Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик тампонажного раствора, в частности повышение адгезии, повышение прочности на изгиб и сжатие, снижение водопроницаемости.
Технический результат достигается тем, что тампонажный раствор, содержащий цемент, пластификатор, пеногаситель, полимерную добавку и воду, содержит в качестве полимерной добавки повторно диспергируемый латексный порошок, в качестве пластификатора - сульфированный меламинформальдегид, в качестве пеногасителя - кремнийорганическую композицию на подложке из двуокиси кремния и дополнительно гидроксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Цемент | 100 |
Гидроксиэтилцеллюлоза | 0,2-0,4 |
Указанный пластификатор | 0,1-0,5 |
Указанный пеногаситель | 0,2 |
Латексный повторно | |
диспергируемый порошок | 1-4 |
Вода | 44 |
По другому варианту изобретения тампонажный раствор, содержащий цемент, пластификатор, пеногаситель, полимерную добавку и воду, содержит в качестве полимерной добавки латексную полимерную эмульсию, в качестве пластификатора - сульфированный меламинформальдегид, в качестве пеногасителя - кремнийорганическую композицию на подложке из двуокиси кремния и дополнительно гидроксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Цемент | 100 |
Гидроксиэтилцеллюлоза | 0,2-0,4 |
Указанный пластификатор | 0,1-0,5 |
Указанный пеногаситель | 0,2 |
Латексная полимерная эмульсия | 2-8 |
Вода | 40-43 |
Технический результат достигается за счет введения в тампонажный раствор повторно диспергируемого латексного порошка или латексной полимерной эмульсии.
Повторно диспергируемый латексный порошок и латексная полимерная эмульсия состоят из акриловых полимеров, сополимеров винилацетата, сополимеров винилацетата и винилверсатата, сополимеров винилацетата и винилверсатата с этиленом, сополимеров винилацетата и венилверсатата с бутилакрилатом, сополимеров винилацетата и винилверсатата с акрилатом, сополимеров винилацетата и этилена, сополимеров стирола и бутилакрилатов, сополимеров бутадиена и стирола, терполимеров винилхлорида и виниллаурата с этиленом.
Подобные полимерные добавки - латексы - нашли широкое применение в строительстве для повышения адгезии строительных композиций, таких как штукатурки, стяжки, плиточные клеи и т.д.
Экспериментально установлено, что введение повторно диспергируемого латексного порошка или латексной эмульсии в раствор тампонажного цемента повышает его адгезию к породе и обсадной колонне. Изменяются свойства цементного камня - повышаются его прочность на изгиб и сжатие, снижается водо-, газопроницаемость и усадка. Контакт цементного камня с породой и материалом обсадной колонны обеспечивается за счет образования пленки полимера на границах цемент-порода и цемент-обсадная колонна, имеющей достаточно высокую адгезию к данным материалам.
Экспериментально установлено оптимальное процентное соотношение входящих в состав тампонажного раствора ингредиентов - гидроксиэтилцеллюлозы, пластификатора и пеногасителя при использовании повторно диспергируемого латексного порошка и латексной эмульсии сополимера винилацетата, винилверсатата и акрилата.
Данные экспериментальных исследований приведены в таблицах.
В таблице 1 приведены данные о составах испытуемых растворов. В таблице 2 приведены данные о свойствах испытуемых растворов, выявленных в процессе эксперимента.
Таким образом, как видно из приведенных таблиц, предлагаемое изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики тампонажного раствора.
1. Тампонажный раствор, содержащий цемент, пластификатор, пеногаситель, полимерную добавку и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве полимерной добавки повторно диспергируемый латексный порошок, в качестве пластификатора - сульфированный меламинформальдегид, в качестве пеногасителя - кремнийорганическую композицию на подложке из двуокиси кремния и дополнительно гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении, мас.ч:
Цемент | 100 |
Гидроксиэтилцеллюлоза | 0,2-0,4 |
Указанный пластификатор | 0,1-0,5 |
Указанный пеногаситель | 0,2 |
Повторно диспергируемый латексный порошок | 1-4 |
Вода | 44 |
2. Тампонажный раствор, содержащий цемент, пластификатор, пеногаситель, полимерную добавку и воду, отличающийся тем, что содержит в качестве полимерной добавки латексную полимерную эмульсию, в качестве пластификатора - сульфированный меламинформальдегид, в качестве пеногасителя - кремнийорганическую композицию на подложке из двуокиси кремния и дополнительно гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении, мас.ч:
Цемент | 100 |
Гидроксиэтилцеллюлоза | 0,2-0,4 |
Указанный пластификатор | 0,1-0,5 |
Указанный пеногаситель | 0,2 |
Латексная полимерная эмульсия | 2-8 |
Вода | 40-43 |