Аэрированный тампонажный раствор
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для цементирования обсадных колонн в условиях аномально низких пластовых давлений. Аэрированный тампонажный раствор содержит, мас.ч.: портландцемент 100, пенообразователь «Газблок-М» 0,5-1,0, реагент НМН-200 0,1-0,5, хлористый кальций 2,0, воздух или нейтральный газ 0,01-0,1, вода 48-50. Технический результат - уменьшение плотности тампонажного раствора, увеличение адгезии тампонажного камня к колонне и породе, повышение термоизоляционных свойств и обеспечение твердения тампонажного раствора в условиях вечной мерзлоты с образованием герметичного затрубного пространства, исключающего межпластовые перетоки и проявления во время эксплуатации скважины. 1 табл.
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для цементирования обсадных колонн в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД).
Известен аэрированный тампонажный раствор, содержащий минеральное вяжущее, наполнитель, пенообразователь, эмульгатор, кремнийорганическое полимерное соединение, воздух и калийно-щелочную жидкость затворения (SU 726306, 1977 г.).
Недостатком такого раствора является недостаточно низкая плотность и высокая контракция раствора, получение цементного камня низкого качества.
Известен аэрированный тампонажный раствор, содержащий портландцемент, воду, пенообразователь и воздух. В качестве пенообразователя раствор содержит неионогенные ПАВ неонол АФ 9-12 - оксиэтилированные моноалкилфенолы триммеров пропилена (SU 1745893 A1, 1989).
Недостатком данного аэрированного тампонажного раствора является его недостаточно низкая плотность, что не обеспечивает качественного цементирования затрубного пространства скважин с АНПД.
Задачей изобретения является получение тампонажного раствора меньшей плотности для цементирования обсадных колонн скважин с АНПД, при использовании которого степень заполнения заколонного пространства в «истощенных» скважинах и скважинах с АНПД обеспечивала бы высокие сплошность цементного кольца и адгезию образовавшегося тампонажного камня к колонне и породе.
Поставленная задача решается тем, что аэрированный тампонажный раствор, содержащий портландцемент, воду, пенообразователь на основе неонола и воздух или нейтральный газ, в качестве указанного пенообразователя содержит поверхностно-активное вещество «Газблок-М» и дополнительно содержит реагент НМН-200 и хлористый кальций при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Портландцемент | 100 |
| Пенообразователь «Газблок-М» | 0,5-1,0 |
| Реагент НМН-200 | 0,1-0,5 |
| Хлористый кальций | 2,0 |
| Воздух или нейтральный газ | 0,01-0,1 |
| Вода | 48-50 |
Пенообразователь «Газблок-М» представляет собой смесь неонола и этаноламина и готовится в соответствии с ТУ-13411456-008-97.
Реагент НМН-200 является разработкой ЗАО НГЦ «Нефтемашнаука» и представляет собой смесь нафтеновых кислот или их производных (сертификат №ТЭК РУ.03.ЮЛП-Н-010-006).
В качестве нейтрального газа раствор содержит, например, воздух или азот.
Взаимодействие реагента НМН-200, обладающего структурообразующим свойством, с хлористым кальцием способствует образованию устойчивой гелеобразной структуры аэрированного раствора, в которой отдельные пузырьки воздуха выравниваются по величине и равномерно распределяются в вяжущем, в результате чего не наблюдается деаэрации пеноцементного раствора, свойственной известным аэрированным тампонажным системам. Устойчивая гелеобразная структура заявляемого аэрированного тампонажного раствора повышает деформационную и адгезионную способность получаемого цементного камня.
Заявляемый аэрированный тампонажный раствор представляет собой устойчивую смесь дисперсий (газа, жидкости и твердой фазы), обеспечивающую ему, за счет низкой плотности, предотвращение ухода в верхних интервалах горных пород, имеющих крылья «растепления», а также обеспечение заданной высоты подъема цементного раствора и снижение вероятности загрязнения призабойной зоны пласта с АНПД. Кроме того, достигается сплошность цементного кольца, способного сохранять в себе внутреннее поровое давление во время твердения, при этом получаемый тампонажный камень обладает повышенными термоизоляционными свойствами и твердеет в условиях вечной мерзлоты с образованием герметичного затрубного пространства, исключающего межпластовые перетоки и проявления во время эксплуатации скважины.
Тампонажный раствор готовят следующим образом.
Портландцемент затворяют водой и закачивают в цементировочный агрегат, в блок манифольдов которого подают нейтральный газ от компрессора и вводят пенообразователь «Газблок-М», реагент НМН-200 и хлористый кальций.
В таблице 1 приведены результаты испытаний заявляемых составов тампонажного раствора.
Пример 1.
Брали 100 кг портландцемента ПЦТ1-50, затворяли его в 50 л воды, аэрировали с помощью аэратора (воздух - 0,1) и одновременно вводили 1,0 л пенообразователя «Газблок-М», 0,5 л реагента НМН-200 и 2 кг CaCl2. Полученный раствор испытывали по существующему ГОСТу. Результаты испытаний отражены в таблице 1, опыт 1.
Пример 2.
Брали 100 кг портландцемента ПЦТ1-G-СС-2, затворяли его в 48 л воды, аэрировали с помощью аэратора (азот - 0,01) и одновременно вводили 0,5 л пенообразователя «Газблок-М», 0,1 л реагента НМН-200 и 2 кг CaCl2. Полученный раствор испытывали по существующему ГОСТу. Результаты испытаний отражены в таблице 1, опыт 2.
| Таблица 1 | ||||
| Состав, мас.ч. | Плотность, кг/м3 | Устойчивость, % | Контракция, мг/100 г | Ударостойкость, Дж/м2 |
| Опыт 1 | ||||
| Портландцемент - 100 | ||||
| Пенообразователь | ||||
| «Газблок-М» - 1,0 | ||||
| Реагент НМН-200 - 0,5 | 300 | 90 | 0,5 | 1500 |
| Хлористый кальций - 2,0 | ||||
| Вода - 50 | ||||
| Воздух - 0,1 | ||||
| Опыт 2 | ||||
| Портландцемент - 100 | ||||
| Пенообразователь | ||||
| «Газблок-М» - 0,5 | ||||
| Реагент НМН-200 - 0,1 | 600 | 100 | 0,3 | 1700 |
| Хлористый кальций - 2,0 | ||||
| Вода - 48 | ||||
| Воздух - 0,01 |
Из данных таблицы 1 видно, что предлагаемый аэрированный тампонажный раствор при заявляемых значениях компонентов характеризуется достаточно низкой плотностью и контракцией, а также высокой устойчивостью и ударостойкостью, что обеспечивает высокое качество получаемого цементного камня.
Аэрированный тампонажный раствор, содержащий портландцемент, воду, пенообразователь на основе неонола и воздух или нейтральный газ, отличающийся тем, что в качестве указанного пенообразователя он содержит поверхностно-активное вещество «Газблок-М» и дополнительно содержит реагент НМН-200 и хлористый кальций при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
| Портландцемент | 100 |
| Пенообразователь «Газблок-М» | 0,5-1,0 |
| Реагент НМН-200 | 0,1-0,5 |
| Хлористый кальций | 2,0 |
| Воздух или нейтральный газ | 0,01-0,1 |
| Вода | 48-50 |
