Тампонажный раствор

 

О П И САНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ 697688

Ж

/б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 080977 (2() 2520727/22-03 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет (53 jhA. Кп.

Е 21 В 33/1 38

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 622.245 °

° 44(088.8) Опубликовано 15.11.79. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 15.1179 (72) Авторы изобретения

Г.P Вагнер, В. П.Детков, В.М.Горбачев, Н.Н. Круглицкий и М.М,Салдугей (71) Заявитель

Институт коллоидной химии и химии Воды

АН Украинской CCP (5 4 ) 1АМПОНАЖНЫЙ PACT ÂÎÐ

Изобретение относится к производству тампон ажных растворов, в частности для ремонтно-изоляционных ра бот в скважинах, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, Известны тампонажные растворы на основе минерального вяжущего, полимеров и воды (1) .

Однако они обладают недостаточной проник ающей способностью и у садкой .

Наиболее близким по составу из уже известных тампонажных растворов является раствор содержащий 65,171,4 вес% вяжущего 0,05-1,5Ъ полимера и воду остальное (2).

Однако он также обладает недостаточно высокой проникающей способностью и прочностью, что делает неэффективным его применение для работ в разрезах с тонкопористыми пластами.

Целью изобретения является увеличение проникающей способности тампонажного раствора и повышение проч- ности цементного камня, Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор для Ремонтно-изоляционных работ, включающий минеральное вяжущее, линейный водорастворимьФ полимер воду дополнительно содержит диэтиленгликольаэросил при следующем соотношении компонентов . вес. Ъ:

Минеральное вяжущее 52, 20-66, 68

Пол имер 0,05-0,80

Диэтиленгликольаэросил 0,03-2,50

Вода Ост альное

Для приготовления тампонажного раствора используют в качестве минерального вяжущего низкогигроскопичный т ампон ажный цемен т, тампон ажный портландцемент, а также шлако-песчаный

15 цемент ШН1C-120; водорастворимые линейные полимеры с различными функциональными группами -- поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоз а, полиэтиленоксид и диэтиленгликольаэросил.

20 Диэтиленгликольаэросил представляет собой высокодисперсный порошок с удельной поверхностью 175 м /г, по химическому составу он является производным аморфного гидрофильного кремнезема, поверхностный слой которого покрыт органогруппами состава (-О (СН2 ) -О- (СН ) ОН ) л .

Полимеры выполняют функцию регуляторов сроков схватывания и понизи30 телей водоотдачи. Диэтиленгликоль697688

При затворении на растворах полимеров тампонажный состав сохраняет все положительные свойства, придаваемые ему и диэтиленгликольаэросилом и полимером. Наличие тонкодисперсного диэтилен гликольаэросила дополнительно с пос обст ву ет из мел ьч ен ию в оз и икающих в объеме глобул полимера.

Конкретные примеры влияния диэтиленгликольаэросила на проникающую способность и прочность тампонажного раствора из низкогигроскопичного цемента, твердевшего двое суток о при 75 С, представлены в таблице.

Соста ного рон ающ

Сроки схьатыва ния, ч-мин

Прочность при изгибе пообцемен ост ф ача- конец кгс/см Ъ о

ТУ-21-4-67

66, 68 О, 00 " ),32 1,84 23 12 80 1, 60 2 — 55 3-45

100

66,6 5 0,03 33,32 1,84 23 8 60 2,0

66,64 0,05 33,31 1,83 22 9 58 3,8

66,63 0,07 33,30 1,83 22 9 56 3,4

66,62 0,08 33,30 1,83 22 9 56 3,3

103

131

129

121

66,61 0,10 33,29

66,46 0,27 33,27

1,83

1,82

22 9 57 3,2 21 10 58 3,3

112

112

66,47 0,30 33,23 1„82 58 3,5

66,46 0,33 33,21 1,82 20 10 60 4,0

66,00 0,36 33,64 1,80 20 11 60 4,0

120

125

2-4 О

120

3-4 5 76

ТУ-21-5-67

60,41 0,.91 38,66 1,70 20 9 64 4,3

1-45 2 — 35

100

ТУ-21-1-6-67

2-10 32

56,40 1,13 42,35 1,64 20 6 48 4,0 1-30

201 москольжение в динамических условиях и быстрое образование рыхлой, но ориентированной пространственной сетки в статическом состоянии.

Пример 1. B 996 г воды растворяют 10 г поливинилового спирта, а затем в нее добавляют 1,5 г диэтиленгликольаэросила. После обычного перемешивания этим раствором затворяют 1993 r низкогигроскопичного цемента.

Этот состав (66,43% минерального вяжущего, О, 33% полимера, О, 05% диаэросил способствует увеличению проникающей способности раствора в 22,5 раза и повышает прочность камня на 10-30% . Кроме того, раствоп имеет дополнительные положительные качества: водоотдача его понижается, уменьшается вязкость прокачивания и страгивания после выдержки в по кое, что позволяем ему легче заполнять также крупные поры и трещины пластов, При наличии слабых пластов можно использовать облегченный состав раствора с большой концентрацией диэтиленгликольаэросила, при этом удельный вес составляет менее 1,65 г/см

Механизм улучшающего действия диэтиленгликольаэросила на технологические свойства тампонажных дисперсий заключается в его влиянии на скорость гидратации клинкерных фаз цемента, обуславливающем получение на ранних стадиях большого количества коллоидных частиц в объеме системы, и в осо- 69 бенностях построения пространственной пластичной структуры дисперсии с высокими значениями электрокинетического потенциала поверхности контактирующих частиц, облегчающих их взаи- 65

2-50 4-00

2-50 3-4 О

2-55 3-50

2-55 3-55

3-00 4-00

2 — 50 4-00

2-55 3-55

2-50 3-50

697688 этиленгликольаэросила и 33,22Ъ воды) име ет следующие парам тры: удел Ьный вес 1, 83 г/см, растекаемость 21 см, 3 динамическая вязкость 8 пз, проникающая способность 3,79Ъ, водоотдача за 30 мин 16 см, сроки схватывания

3 при 75 С 3-05-3-55, прочность при изгибе через 2 сут 54 кг/см

Пример 2. В 1025 г воды растворяют 1, 5 r полиэтиленоксида, затем в нее добавляют 0,90 r диэтилен гликол я,и после перемешивания этим раствором затворяют 1972 г портл андцеме нт а. Тампон ажный раствор (65, 74Ъ минерального вяжущего, О, 05Ъ полимера, О, О ЗЪ диэтиленгликол ьаэросила и 34, 18Ъ водя) имеет следующие характеристики: удельный вес 1, 81 г/см, растекаемость 22 см, вязкость прок ачивани я б пз, страгив ания после ныдержки 32 пз, проникающая способность 3,09Ъ, сроки схватывания 70 при 22 — 6-00 и 7 — 15 прочность на из гиб через 2 сут 30 кг/см и через

28 сут 78 кг/см

Пр и м е р 3. В 640 г воды растворяют 16 г карбоксиметил целлюлозы 25 и при перемешивании добавляют 10 г диэтиленгликольаэросила, этим раствором затворяют 1333,6 г шлако-песчаного цемента. Тампон ажный раствор (66,68Ъ минерального вяжущего, О, ВОЪ 30 полимера, О, 50 о диэтиленгликольаэроси ла и 32, 02Ъ воды) имеет следующие свойства: удельный вес 1, 80 г/см растек аемост ь 1 см, проник ающая спо— собность при 22 3,61Ъ, сроки схватывания при 150 С 6-00 — 8-05, прочность через сутки твердения при

150 С на изгиб 18 кг/см, йа сжатие б 4 кг/см

Этот тампон ажный раствор опробо- 40 вался при ремонтно-изоляционных работах на 14 нефтяных и газовых скважинах и показал хорошие результаты.

В ряде скважин с очень низкой приемистостью н пласт удавалось продавить значительные количества тампонажного раствора с добавкой диэтиленгликольаэросила, тогда как в аналогических скважинах цементный раствор с полимером з а колонну прон икает в ограничен ных количествах в основном в виде фильтрага с очень малым содержанием твердой фазы.

Тем самым установлено на практике, что тамп.онажный раствор для ремонтноизоляционных работ, включающий добан55 ку диэтиленгликольазросила, имеет повышенную проникающую способность в поры и каналы пласта, что обеспечивает надежную герметиз ацию самых мелких пор и создает надежный анти- 60 фил ьтр ацион ный э кран н а дост аточн ом ра стоянии or ствола скважины. Особен но большое значение это имеет при работах по изоляции газонасыщенных пластов и подошвенных вод. Необходи- 65 мо отметить, что проникновение данного раствора н пласт происходит при меньших давлениях. Это поэноляет не применять пакера при изоляционных работах, снизить нагрузки на обсадные колонны и приэабойную зону и избежать тем самым гидроразрына пластов и осложнений при цементировании.

Легкая страгиваемость раствора после ныдержки в покое позволяет широко при мен ят ь способ це ментирон ания, при котором закачка тампонажного раствора в интервал изоляции производится через залиночные трубы, спущенные ниже нижних перфорационных отверстий, а продавка н пласт- после подъема труб на глубину срезки . Обычный цементный раствор или затворенный на полимере с умеренными сроками схв атывания аа это время (30-50 мин) загустевает и становится несдвиговым.

Диэтилен глик ол ьаэросил приводит также к ускорению твердения камня, что не позволяет размывать полученный экран.

Высокая прочность цементного камня н ранние сроки тнердения позволяет сократить время 03II и давать большие нагрузки на цементные мосты, а также ув еличив ать депрессии при освоен ии скважин.

Важным преимуществом указанного состава является также физическое состояние добавки — тонкодисперсный порошок и небольшое ее количество.

Это поз вол я ет готовит ь смесь непосредственно на скважине перед цементированием, что очень важно в сложных геологогеографических условиях, как, н апри мер, в Э ападн ой Сибири.

Добавка может вводиться в воду затворения, кроме того смешение диэтиленгликольазросила с цементом может гроизводиться в сухом виде при затаривании цементно-смесительных машин . В настоящее время технологи я приготовления таких смесей полностью отработан а, Возможно введение добанки непосредственно в цемент на цементных заводах при его помоле или других операциях.

На основании промысловых испытаний сделано заключение о необходимости широкого внедрения предложен ного тампонажного раствора при изоляционных работ ах, что позволит достигнуть э начительного технологичеСкого и экономического эффекта.

Формула изобрете н ия

Тампонажнь-.й раствор для ремонтноизоляционных работ, включающий минеральное в яжущее, нодорастворимый линейный полимер и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения проникакщей способности раствора и повышения прочности камня, он дополнительно содержит диэтиленгли,6,976 88

0,03-2,50

Ост ал ьн ое

Составитель В.Бакшутов

Техред Э . Чужик Корректор Н. Задерновская

Редактор С.Лыжова

Заказ 6553/11 Тираж 657 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óærîðoä, ул .Проектная,4 копьаэросил при следующем ингредиентов, вес. Ъ:

Минеральное вяжущее

Водораствориьый линейный полимер диэтиленгликольаэросил

Вода соотнощении

52,20-66,68

0,05-0,80

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР .Р 268959, кл, Е 21 В 33/138, 1970, 2. Булатов А.И, Управление физико5 химическими свойствами тампонажных

cHcTåì, М., Недра, 1976, с.220231.