Облегченный тампонажный раствор

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к тампонажным материалам пониженной плотности, и может быть использовано при цементировании скважин. Технический результат - расширение технологических возможностей применения облегченного тампонажного раствора за счет расширения диапазона плотности облегченного тампонажного раствора при сохранении технологических показателей раствора и понижения хрупкости образующегося камня. Облегченный тампонажный раствор включает портландцемент тампонажный, облегченную добавку - алюмосиликатные полые микросферы и жидкость затворения, содержащую ацетоноформальдегидную смолу и 6%-ный раствор хлорида кальция, при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент тампонажный 48,08-52,08, алюмосиликатные полые микросферы 10,34-14,42, 6%-ный раствор хлорида кальция 36,46-37,75, ацетоноформальдегидная смола 0,19-1,04. 1 табл.

 

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к тампонажным материалам пониженной плотности, и может быть использовано при цементировании скважин.

Известна облегченная тампонажная смесь, включающая тампонажный цемент, продукт флотации золы уноса [А.с. № 1573141, Е 21 В 33/138, Бюл. № 23, 1990 г.].

Недостатком этой смеси является низкая растекаемость, которая находится в пределах 19,0-19,5 см.

Наиболее близким по составу является облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, облегченную добавку - алюмосиликатные полые микросферы и жидкость затворения [патент РФ №2196876, Е 21 В 33/138, Бюл. №2, 2003 г.].

При проведении цементировочных работ при строительстве и ремонте скважин с разными пластовыми давлениями необходим облегченный тампонажный раствор с широким диапазоном плотностей. Известный тампонажный раствор не позволяет получить плотность раствора ниже 1460 кг/м³ или выше 1460 кг/м³ при сохранении технологических показателей раствора и улучшения прочностных показателей образующегося камня.

Технической задачей заявляемого предложения является повышение качества цементирования скважин путем расширения технологических возможностей применения облегченного тампонажного раствора за счет расширения диапазона плотности облегченного тампонажного раствора при сохранении технологических показателей раствора и понижения хрупкости образующегося камня.

Задача решается предлагаемым облегченным тампонажным раствором, включающим портландцемент тампонажный, облегченную добавку - алюмосиликатные полые микросферы

Новым является то, что в качестве жидкости затворения используют раствор, и жидкость затворения. содержащий ацетоноформальдегидную смолу и 6%-ный раствор хлорида кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент тампонажный	48,08-52,08;
Алюмосиликатные полые микросферы	10,34-14,42;
6%-ный раствор хлорида кальция	36,46-37,75;
Ацетоноформальдегидная смола	0,19-1,04.

Анализ патентной и научно-технической литературы позволил сделать вывод об отсутствии технических решений, содержащих существенные признаки заявленного раствора, выполняющих аналогичную задачу, поэтому можно сделать вывод о соответствии критерию "новизна" и "изобретательский уровень".

Использовали портландцемент тампонажный марки ПЦТ II-50 по ГОСТ 1581-96, кальций хлористый технический по ГОСТ 450-77.

Алюмосиликатные полые микросферы выпускаются по ТУ 21-22-37-94 и представляют собой легкий сыпучий порошок серого цвета. Алюмосиликатные полые микросферы получают из водной флотационной фракции золы от сжигания углей на тепловых электростанциях.

Применяемая ацетоноформальдегидная смола представляет собой однородную жидкость от светлого до коричневого цвета по ТУ 2228-006-48090685-2002, марка АЦФ 3М-75.

Облегченный тампонажный раствор готовят следующим образом.

Готовится сухая смесь, состоящая из портландцемента тампонажного и алюмосиликатных полых микросфер, в которую при непрерывном перемешивании добавляется жидкость затворения, приготовленная отдельно и состоящая из ацетоноформальдегидной смолы и 6 % раствора хлорида кальция. Смола тончайшей пленкой покрывает поверхность микросфер и зерен цемента. Результатом этого является хорошая пластификация, снижается хрупкость камня и повышается стойкость к знакопеременным нагрузкам, которым постоянно подвергается цементное кольцо в заколонном пространстве в процессе эксплуатации скважин. Расширяются функциональные возможности облегченного тампонажного раствора за счет расширения диапазона плотности при сохранении технологических показателей раствора и понижения хрупкости образующегося камня.

Определение основных свойств облегченного тампонажного раствора и камня производили при температуре 20±2°С и атмосферном давлении в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 "Цементы тампонажные. Методы испытаний". Водоотдачу определяли через глинистую корку на приборе ВМ-6. Хрупкость образующегося камня определяли как соотношение предела прочности на сжатие к пределу прочности на изгиб.

Ниже приведены примеры, подтверждающие возможность осуществления предложения в лабораторных условиях.

Пример 1.

Пример приготовления облегченного тампонажного раствора следующий (состав 1 таблица): готовится сухая смесь, состоящая из 51,71% мас. портландцемента тампонажного и 10,34% мас. алюмосиликатных полых микросфер. Отдельно приготавливается жидкость затворения, состоящая из 37,75% мас. 6%-ного раствора хлорида кальция и 0,21% мас. ацетоноформальдегидной смолы. Затем на полученном растворе при непрерывном перемешивании затворяется сухая смесь. Далее определяется водоотдача через глинистую корку облегченного тампонажного раствора и одновременно его растекаемость, затем плотность и сроки отверждения. Раствор заливается в формы для определения предела прочности камня на изгиб и сжатие. До времени испытания на изгиб и сжатие образцы хранили в воде при температуре 20±2°С. Образующийся камень испытывали на прочность через 2 суток.

Приготовленный облегченный тампонажный раствор имеет плотность 1600 кг/м³, растекаемость - 22,0 см, водоотдачу - 32 см³ за 30 мин, начало схватывания 4 ч 20 мин, конец - 4 ч 50 мин, предел прочности камня на изгиб через 2 суток составляет 2,42 МПа, а на сжатие - 9,19 МПа, хрупкость составляет 3,80.

Пример 2-15 производят аналогично примеру 1.

Соотношения ингредиентов в облегченном тампонажном растворе, технологические показатели тампонажного раствора и камня предлагаемого состава и прототипа приведены в таблице.

Увеличение массового содержания в растворе портландцемента больше 52,08% и уменьшение содержания ацетоноформальдегидной смолы ниже 0,19 мас.% ведет к увеличению плотности раствора с одновременным ухудшением растекаемости. Уменьшение массового содержания в растворе портландцемента ниже 48,08% ведет к ухудшению прочностных характеристик тампонажного камня, увеличению хрупкости.

Из таблицы видно, что предлагаемый облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, алюмосиликатные полые микросферы, 6%-ный раствор хлорида кальция и ацетоноформальдегидную смолу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент тампонажный	48,08-52,08
Алюмосиликатные полые микросферы	10,34-14,42
6%-ный раствор хлорида кальция	36,46-37,75
Ацетоноформальдегидная смола	0,19-1,04,

характеризуется значительным расширением диапазона плотности с 1285 до 1600 кг/м³ при сохранении технологических показателей раствора и пониженным значением хрупкости образующегося камня. В результате повышается качество цементирования скважин путем расширения технологических возможностей применения облегченного тампонажного раствора.

Облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, облегченную добавку - алюмосиликатные полые микросферы - и жидкость затворения, отличающийся тем, что в качестве жидкости затворения используют раствор, содержащий ацетоноформальдегидную смолу и 6%-ный раствор хлорида кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент тампонажный	48,08-52,08
Алюмосиликатные полые микросферы	10,34-14,42
6%-ный раствор хлорида кальция	36,46-37,75
Ацетоноформальдегидная смола	0,19-1,04