Тампонажный раствор

 

Сущность изобретения: тампонажный раствор содержит, мас. %: минеральное вяжущее 66,620 - 66,535; полиэлектролит катионного типа ВПК - 402 0,030 - 0,090; амифол - смесь аммониевых солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислоты 0,010 - 0,045; вода остальное. Характеристики раствора и тампонажного камня: обеспечивается термостойкость, т. е. при твердении в агрессивной среде через 180 сут при 180°С цементный камень сохраняет высокие прочностные и низкие фильтрационные характеристики. 1 табл.

Изобретение относится к бурению и креплению нефтяных и газовых скважин в сложных термобарических условиях.

Известен тампонажный раствор [1], содержащий, мас.%: минеральное вяжущее 66,60-66,65; кремнийфтористоводородную кислоту 0,01-0,06; воду - остальное. Раствор предназначен для использования при 75-205^оС.

Недостатками такого состава являются низкие прочностные и высокие фильтрационные характеристики, что приводит к невозможности использования его при температурах выше 100^оС. Кроме того, кремнийфтористоводородная кислота обладает высокой токсичностью.

Известен также тампонажный раствор [2], содержащий, мас.%: тампонажный цемент 71,3954-72,9767; нитрилотриметилфосфоновую кислоту 0,0182-0,0255; алкилбензилдиметиламмонийхлорид 0,0037-0,0255; воду - остальное.

Недостатком этого состава является уменьшение прочностных и фильтрационных характеристик при работе в зонах высоких температур.

Цель изобретения - сохранение высоких прочностных и низких фильтрационных характеристик при 100-180^оС.

Тампонажный раствор, включающий минеральное вяжущее, реагент на основе четвертичных аммониевых оснований, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых оснований он содержит полиэлектролит катионного типа ВПК-402, а в качестве добавки - амифол - смесь аммониевых солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Минеральное вяжущее 66,620-66,535 Полиэлектролит катионного типа ВПК-402 0,030-0,090 Амифол - смесь аммониевых солей соляной, фосфористой, нитрилотриметил- фосфоновой и метил- иминодиметилфосфо- новой кислот 0,010-0,045 Вода Остальное
Амифол представляет собой смесь аммониевых солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот, известен как компонент тампонажного раствора, который используется для увеличения сроков схватывания тампонажного состава. Обычно состав с амифолом используется для крепления "холодных" скважин, так как этот реагент не придает составу термостойкости.

Реагент ВПК-402 является полиэлектролитом катионного типа, в основе которого лежит ячейка четвертичного аммониевого основания, известен как компонент тампонажного раствора для крепления "холодных" скважин, так как не обладает термостойкостью.

В процессе исследований было обнаружено, что при совместном использовании обоих компонентов (ВПК-402 и амифола), тампонажный раствор приобретает термостойкость, прочностные и фильтрационные свойства тампонажного камня сохраняются при выдержке его в течение 180 сут в агрессивной среде. Таким образом, при совместном содержании в тампонажном составе оба реагента проявляют синергетическое действие.

В работе были использованы:
1. Цемент, соответствующий требованиям ГОСТ 1581-85;
2. Амифол по ТУ 6-09-20-157-89 с содержанием 75,0% основного вещества;
3. Реагент ВПК-402 по ТУ 6-05-2009-86 с содержанием основного вещества 30%.

Технология приготовления тампонажного раствора состоит в том, что сначала готовят раствор амифола и ВПК-402 в воде, а затем на этом растворе затворяют цемент.

П р и м е р 1. Готовят 1000 г раствора, содержащего, мас.%:
Цемент 66,62 (666,2 г)
Амифол 0,01 (0,10 г; 0,133 г концентрата)
ВПК-402 0,03 (0,30 г; 1 г концентрата)
Воду 33,34 (332,4 мл)
Раствор подвергают испытаниям сразу, а также готовят из него призмы для дальнейших испытаний на прочность и фильтрацию при температуре и во времени в агрессивной воде.

Параметры полученного раствора и камня: Плотность, кг/м³ 1870 Растекаемость, см 23
Предел прочности,
МПа, при твердении
в агрессивной среде
через 180 сут
при изгибе 11,7
при сжатии 36,0
Водоотдача, %,
при 22^оС 45
при 100^оС 25
при 180^оС 19 Проницаемость, мкм²,
через 2 сут 7 ˙ 10^-5
через 90 сут 5 ˙ 10^-6
П р и м е р 2. Готовят 1000 г раствора, содержащего, мас.%:
Цемент 66,585 (665,85 г)
Амифол 0,025 (0,25 г; 0,33 г концентрата)
ВПК-402 0,060 (0,60 г; 2 г концентрата)
Воду 32,395 (331,5 мл)
Параметры полученного раствора и камня: Плотность, кг/м³ 1870 Растекаемость, см 19
Предел прочности,
МПа, при твердении
в агрессивной среде
на изгибе 15,1
на сжатие 42,3 Водоотдача, %,
при 22^оС 37
при 100^оС 20
при 180^оС 14 Проницаемость, мкм²,
через 2 сут 4 ˙ 10^-5
через 90 сут 4 ˙ 10^-6
П р и м е р 3. Готовят 1000 г раствора, содержащего, мас.%:
Цемент 66,535 (665,35 г)
Амифол 0,045 (0,45 г; 0,6 г концентрата)
ВПК-402 0,090 (0,90 г; 3,0 г концентрата)
Воду 31,045 (330,15 мл)
Параметры полученного раствора и камня: Плотность, кг/м³ 1870 Растекаемость, см 20
Предел прочности,
МПа, при твердении
в агрессивной среде
на изгибе 17,2
на сжатие 45,2
Водоотдача, %,
при 22^оС 30
при 100^оС 15
при 180^оС 10
Проницаемость, мкм²,
через 2 сут 2 ˙ 10^-5
через 90 сут 3 ˙ 10^-6
Остальные примеры показаны в таблице. Из приведенных данных видно, что каждый из реагентов, амифол и ВПК-402, действуя отдельно, индивидуально, не придают тампонажному раствору термостойкости. При совместном введении эти реагенты придают тампонажному раствору термостойкость: при твердении в агрессивной среде через 180 сут при 180^оС цементный камень сохраняет высокие прочностные и низкие фильтрационные характеристики.

Разработанный тампонажный раствор образует камень, обладающий высокими значениями прочности при изгибе и сжатии и низкими фильтрационными характеристиками.

Формула изобретения

ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР, включающий минеральное вяжущее, реагент на основе четвертичных аммониевых соединений, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых соединений он содержит полиэлектролит катионного типа ВПК-402, а в качестве добавки - амифол - смесь аммониевых солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Минеральное вяжущее - 66,620 - 66,535
Полиэлектролит катионного типа ВПК-402 - 0,030 - 0,090
Амифол - смесь аммониевых солей соляной, фосфористой, ни
трилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кис
лот - 0,010 - 0,045
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6