Тампонажный раствор
CoIo3 Соаетскнн
Соцналнстическкн
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 933945 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 28. 07.80 (21) 2967827/22-03 с присоединением заявки М(23)Приоритет(5! )М. Кл.
E 21 В 33/138
Веудеретеенный кемнтет
СССР до делам нзебретеннй н открытнй
Опубликовано 07. 06. 82. Бюллетень hk 21
Дата опубликования описания07.06.82 (53) УДК 622.245. .42(088.8) А.И. Булатов, P.È. Федосов, В.А.
В.Т. Филиппов и С.Б. Трусов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Всесоюзный научно-исследовательск по креплению скважин и буровым ра (54) ТАИПОНАЖНЫЙ РАСТВОР
Изобретение относится к тампонажным растворам, применяемым при бурении нефтяных и газовых скважин.
Известен тампонажный раствор, включающий цемент, воду и комплексную добавку-замедлитель процессов загусS тевания и схватывания. Добавка содержит ксилозу и бихромат катионов первой группы (11.
Известен также тампонажный раст1О вор, содержащий вяжущее, воду, комплексную добавку-регулятор времени загустевания, представляющую собой смесь гекситов, содержащую сорбит, маннит, дульцит l2).
Недостаток этого раствора заключается в том, что он обладает малым временем загустевания, что затрудняет его применение при температурах выше 200 С и к тому же прочность о его цементного камня недостаточно высока.
Цель изобретения - повышение степени замедления схватывания раствора
2 в ийтервале температур от 200 до 240 С и повышение прочности цементного камня.
Указанная цель достигается тем,,что раствор дополнительно содержит бихромат щелочных металлов, а смесь гекситов - идит и альтрит, причем смесь гекситов содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.Ъ:
Сорбит 25-50
Идит 15-25
Альтрит 10-30
Маннит 10-15
Дул ьцит 5 10 а компоненты раствора взяты в следующих соотношениях, мас.Ф:
Вяжущее 66,6-71; 4
Смесь гекситов 0,003 -0,6
Бихромат щелочных металлов 0,05-0,3
Вода Остальное
Гекситы - шестиатомные спиртыпредставляют собой мелкокристалличе«
933945
3 ские белые порошки, структурные формулы:
В результате возникают новые комплексы шестиатомных оксикислот с кальцием, повышающие растворимость гидрата окиси кальция в большей степени, чем з спиртово-кальциевые комплексы и бихромат щелочного металла вместе взятые. Оксикислотные комплексы снижают до минимума пересыщение, раствора гидроокисью кальция и тем самым
l0 снижают количество центров кристаллизации, что значительно увеличивает время загустевания тампонажного раствора.
Эффективность процесса замедления
15 загустевания, с ростом температуры до 240 С, в случае использования комплексной добавки предопределяется пропорциональным росту температуры простом констант нестойкости обра20 зовавшихся кальциевых комплексов шестиатомных моно-и ди-оксикислот, имеющих термическую устойчивость, близкую к 250 С, за счет связанного в комплекс иона кальция.
Указанная комплексная добавка может быть введена в раствор вместе с водой затворения. имеющие следующие
С-Н,ОН
Н-СОН
НО-С-Н ню-Ьн
Н-С-Он
СН ОН
НО-С-Н
НО-С-Н н-(-юн н-ю-юн
СН20Н
Д-маннит
С-Н ОН
Н-С-ОН
НО- -Н
Н-С-ОН н-)-юн
СН20Н
Д-сорбит
Н ОН
Д-дульцит
СН ОН
НО-С-Н . /
Н-С-ОН
НО-С-Н н-с -юн
СН ОН
Д-идит
СН ОН
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н- -ОН
Н-С-ОН
Г
С-Н ОН
Д-альтрит
Из приведенных изомеров дульцит имеет наименьшую растворимость в воде (около 3,23 при 150С). Это затрудняет применение дульцита в больших дозировках. Сорбит, маннит, альтрит
30 и идит хорошо растворимы.
Шестиатомные спирты получают методом каталитического гидрирования углеводородсодержащеro сырья.
Смесь гекситов с бихроматом щелочных металлов придает раствору высокую пластичность и увеличивает прочность цементного камня.
Замедление процесса загустевания тампонажного раствора обработанного смесью гекситов обусловлено компле-. ксообразованием. Давно известны соединения гекситов с ионами металлов, образующиеся в щелочной среде. В частности, для маннита описаны соединения с гидроокисью кальция и бария.
Гекситы увеличивают растворимость
Са(ОН), снижают его пересыщение, уменьшая количество центров кристаллизации и обеспечивая образование пластинчатых кристалликов.
В случае использования этой смеси гекситов в сочетании с бихроматами щелочных металлов, проявляется новый избыточный эффект, превышающий суммарный от раздельного применения 55 смеси гекситов и бихромата щелочных металлов вследствие окисления гекситов до альдоновых и сахарных кислот.
Пример . Для приготовления тампонажного раствора отвешивают
300 r ШПЦС-200 (шлакопесчаный цемент), затем готовят жидкость затворения из расчета на водо-цементное отношение 0,42-0,45. К 120 r воды добавляют 0,05-0,3 r смеси шестиатомных спиртов и 0,05-0,3 г бихромата щелочного металла (К сч 0 ). Затем полученные 120 г жидкости затворения приливают в цемент и тщательно перемешивают. Определив плотность и растекаемость цементного раствора из него формуют образцы балочек размером
20x20xlОО мм, которые набирают прочность в течение 24 ч в автоклаве при температуре Т = 240 С и давлении
P = 7 МПа.
Методика приготовления тампонажного раствора соответствует
ГОСТ 1581-78, методы испытания раствора, образцов -ОСТ 39-051-77.
Физико-механические свойства тампонажного раствора и камня, обработанного смесью гекситов и бихроматом калия по сравнению с известным приведены в табл. 1. Влияние вариаций качественного состава смеси гекситов на физико-механические свойства тамо понажного раствора и камня„Т = 240 С, P = 70 МПа приведены в табл. 2.
933945
I
С4
0 Ф
1
1
o e e м Сл еч
O 4\ O а u o а а л о аА
an айcf о 2
ВО .4 I
4О
° °
° Ф
С1 л еч
Ф о о
Ф о о
Ф о о
o ° o
ЕВ 9
Ю 63 3С
1» Ф
I ..
1
1
1
4
1 !
I
I ! !
В
З
1»
Щ
% и
C
Ю и С»
О K ф (У с. с
ВХ I! еб а а в
C J о е в со еч е
Ф Ф Ф
Ю 4О и м 3 еч м о .т м
4О IA
Ф Ф
С1
Ф» Ф»
4ЕС
1А
4Е4
4О
Еб
Ю
X а
X о
Ф м
4Л
СО л еч м
°
4М -з
Ф ь о
44 4Ч
4I Ф г
03 Q Å
Е X ь"
4С
X х
44
4Х IO а о
44 ф еб
Е- II
o o
an an о о
m л
4Т а
Ф о ь
4Л
IQ а
Э О
С eCI х а е л
1 !»Q х
% ь
ID CO хe
X O
44 о о
4О 1О
o o еч
° еч о
4О
44
X з
IC -Ф а ео о
»
1 JL 4C»
0 0 Х
ouu с о
СХ4
4ЕЪ 61 л е
4Ч CO
00 л
an
ОО
Ф Ф
»» Ф э
a e
1- а ео
CI
Ф 1а и
4О 40 с а
1 е Ф х м м и
Э 0
upend
4L Il
o o
СО Ф о. о
411 еч ь
01
4Е4 ф 4Ч о
Ф. o еч.
4Х
X с !
» а Оо
0 О
-е О
Ф Ф
° CQ л О
ФЪ
» Ф
» О",В ъф
ch л
Ф Ф
CO Ф сО О ф с у
X 1a v
Еб CI ! и а X ее и
ЕВ
s ъО м
Cl
» о О м л о о
Ф о о л о о
» о м о
Cl
Ф о
° »»
Ф о
Ф
3 и
М вД х х е»
Y
C
s о а
ЪС
М\
Ф о
4 !
1 б
I е
1
Ю
О
З 0 и s
L ф
Э
3ф ее% о о
Ф о
° Ф
Ю
I
1
В
1
1
1 б
1 !
l
В
В I
1
I
I
4 .!
В
I б
1
I
1
1 о ci о о
Ф 4О О б «О
4Ч г
CO Ф» 4О
1 М O
Ф Ф Ф о о о
-е IA О л
a ° Ф Ф ео о
° Ф» ФФ ЕЧ еч,ф сО !О о о o o м м м In ь о. о о
ЕЧ ЕЧ еч, Л
CO CCl 4I С3 СО
o o an o o
Ф Ф Ф » Ф
М СВ\ О1 М 0
4Ч Ф- Ф- t4
-Ф Ф Оъ
Ф »
4Х\ ° ОО Ch.О Л О О еч м
Ф 4 4 о о
44
Ф
1 1 SC 1 I
1О о м ah . IA .а л В еч в
Ф O Ф Ф O Ф
Л Ее! Ф ЕО М Ф
Э
Ю а o o п1
CV о еч
Ф»
4.4
=м
С nl
Я CO CO
Ф Ф
2
4I м
in o
4XI CO бф
У и
Р
Ф(О\ ее ф ф Ф л
4О сО
m л м л
О О I .O O
Ф Ф Ф Ф о о о о
4п 4Е4 о
I о о
Се
Ме
IA 1 Е ВЕВ
° Ю
Ф Ф о Ю
933945
1Ч
4 1
0 I
1
4}
}и!
Э
1» е юИ б б\ с
3 3
an o
N М о о
М N
« с
}О
Щ
1»
X а с
СI!
IC3 l
1а 1! б= !
1
1
13! ф !
g !! о и1 а
Ф м м о 3О м
« в
«Ф м х би
9 N
3е о э
Cl с у с
3I3 C
cZ Х
Э Z
С1 Э
С б}
1 й, 89 б !
I
I ..
I
I ь еЗ ы
lC з
Э
CC а
Э
Ф
3»
1
1.
1 !
1
X а с з
1» е
V C ук х о х а
C -Ф
}М с
Э 63 сС Э в а о, в
C x
-т о
» л л о ь
О 1Ч
Ф ббй}
N М
СО CD
» а>"
iI-Z с о
С 3Х бз а е
° - а
4 3а и с а
»
31 V б- 2 Z и э и щ e «
CL бб бф х х и. о
»»
СО CD
o an
» «
03 О\
3С
З х
Э бх В а о
3}3
Э 63 б е ь
3О а о л
« ь
»
X и
Э
Z и
3Х о х
}(В ."ю
СС3 ь
« б
O N ь
Ы
Б 0 б» в х
Э
03 03
«
0ъ 0а
3О О
03 01
»
01 01
О 3О
Z }о
s o
}б
Ю о
N ь ь.
X
C х о а х х о и
an an о о о о
М\ \Гъ
С3 о о с х
3С3
Щ 1v о
CZ3
1«» з
С1 333 а
Эх О
e la и с= а
3N о
М 3 и х э и х х
33 Э
33 И3 о о о о
an an о о о о
3В О
e N х и
Э с о
X ф
1 0 \ сО
3}3
Ff л
% ь
«
Ю
Ф о
333 о
3Z б3
Z о
C х о х
Ф
3ф
3и о
3Z
2l
Z х
Э
03
OO
4Р
3Л
И3 ГЧ
3Х с р е х х 3а и
С3 Э
3- ф е б>
Z X
О СО
»«3
3Л О
CV 4:3 сО м о о л о
« о
X х с х о а х
1
I и
Э х
X с о
Х
X х м в о и
3й х
Ф о
X и
1
3, 1 б, I
1 б б о а 1»
L3 С3
L х х
Ф X
3- и и Эх т и
1
1,.
3а
1
1 Ж!
1 4
I Z
1 X
> u ф
1 3Х о
I 5
1 Ю х
I х
° 4 бI
° Ф
1 4
1 б»
1 И о
1 бб
I б б
3
1 1
Э е 1
Э Э X 1
e x . !
czха. !
1 3
<ф I
С1 1
333 ° )
«и
z а
Э Л
3- 3-O-
3
«3 ! л%" 1
3- 3u v
С О 3 и Х 3 !
1 1 щ» х 1 х и
Э 3» 3
3 И 3 и yet 3
33 Э 1
Ь IA g
Ф В
Ф М\ ФФ бЧ
CV ICI В
Ю Ь ЕЧ
Ю O
oa IA л
1Ч
2 о
3х
В б» -v
Мой
X C3 sX
Z с эх о э
Ь б> 3cev
ega е о
Z l бб
K3)
О 4 4
3Z L 4
1 I 1
}Э Э
4}Ф }б
» о
И
>О
« о
L3
2 з
3Ф
1х ! о
Э
C о х с
Е}
m m м гч
933945
I
Ю
1аиа
%WZZ афф3.o„
СЧ о О «Ф«
СЧ
an o е в Фв о о со л
СЧ СЧ з а
I» е о an о о а м в Ф Ф
Й м м
СЧ 1Ч СЧ СЧ сО л
Ф в
an o
° - сч
o o
an Ф:Г
Ф
СГЪ Ch
О 1 В О О в в л !!О
Ф в
СО 3 СО СО 3
Ф Ill
Z о и.v с о с в в
° Ф» в
Ю»
Ф в Ф
Ю « в в в з са ф 1- а у о ф а и е ф с а
4I
Iv
Ф о
1- т т иеи
e e в а. хст
O O в в сч 1!
СЧ СЧ о
Ф
М 1Ч
Сч Сч
С! в сч еч
Ф
1Ч сч
an в
ГЧ о о
Ф Ф о
ГЧ ГЧ о
СЧ
1Ч
Ф о а
=ю
С0
З ч
Ф т
Z и
% ф
Ф
Со
ОЪ О
СВ
Ф о 01 ъО О
Ф Ф о\ сп
ФО ФО
° Ф»
Ф Ф эЯ с т
% ф сч
Z о v с е т z
1х
Z с
Z о а х
Ф о!
Cl
Ф
МЪ
Ф о м м в о о
4@1 м
Ф Ф о о
Ф
fP
Ги о
Ф о
Ф
v Z
Ol И т х
Г-! Ф
l» т
Z ф г- м
) )
aI О
C о
fQ с
B м
Cl
Ф о м
Cl
С!
Ф о м
О о
« о м о
О о О О
Ф о о сО о о м о м
О о!!Ъ
СО ф о
В
aI т о с т о
СО
О О 1
« о сп
М -4Г о о о м
О
О о
« о ! ч о
Э
Ф
У л
В
4О
О О
О О аЛ 1Г
N C4
Z а Z
Х Z ф ф
u u
z т о
Cl
Ф
cd
an о о
Cl
ОО о о о о
Ф о
С! о
Ф ф
1ч о
V л о о !Г! м an щ е а а х л
1- Гф Щ а а
Ю aI с с т т
Ф Ф о
О О
« м о о а o o о
Ф Ф о м м о
О м о
Г«! о а о
O о о м о о о
CI О ь о о а
СМ о о
Ф о
«Ф о о «ф
Ф Ф
1Г
° «е о
Ф о
c an Ю !ГС.з л х
Ю
Ф
aI
У ф О о о
cv o м
СГЪ О Ch О в о o cn o
Ф « Ф в Ф в л о 4)I о м .ф л о о
Ф
an м о !л о о
Ф Ф о e o О «! ч
°
С 1
ГЯ 1 ! 1
Ф
I
1 с, о
1
f
1
1
1 б
I !
I
1
I
1 з а
zoic
1v ф о !ч с
Z о е
f O, C
y C с в
O C IZ
ctZa
К е3
С Х Iъ з
Z с!
Ф
l ч
cI u
7 ф
Б Z
C„ о х Ф
1
1
I
1
I
I !
I б
:т
63
Ф Ф о в сп
О О О
ГЧ н у
Q м
Г» б
О О
Ф т о =Г
9 О Л
11 м
Я
Ъ
C (О
an o !ч в ° о в ч !ч О!
С
z м м
« Ф Ф
o o а о
I»
1Z м о е б а
X ф с
1O. о с о
1О !
an an o
an an an о о о а м в
Ф в Ф а an an
an o o
Ф О сч в в Ф
t л л
" в о
%1
Ф Ф в
СЛ б1 01 О ФО О
o an o
o. .o. в Ф
Ф Ю ар
° e ф K сс т о
Оа
ГЧ
Ф в *
z aJ с
Ф l0 ф СГ
Гт (Э о
О
933945
Составитель В. Никулин
Редактор Н. Бобкова Техред К. Мыцьо Корректор А. Ференц
Заказ 3879/19 Тираж 623 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, Тампонажные цементы с укаэанной комплексной добавкой могут быть использованы при цементировании скважин с забойной температурой от 200 о до 240 С в связи с использованием % менее дефицитных материалов. формула изобретения
Тампонажный раствор, включающий вяжущее, воду и смесь гекситов, содержащую сорбит, маннит и дульцит, отличающийся тем, что, с целью повышения степени замедления схватывания раствора в интервале температур от 200 до 240 С и повышения прочности образующегося камня, он дополнительно содержит бихромат щелочных металлов, а смесь гекситовидит и альтрит, причем смесь гекситов содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.3:
Сорбит 25-50
Идит 15-25
Альтрит 10-30
Маннит 10-15
Дульцит 5-10 а компоненты раствора взяты в следующих соотношениях, мас.Ф:
Вяжущее 66,6-71,4
Смесь гекситов 0,003-0,6
Бихромат щелочных металлов 0,05-0,3
Вода Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
И 424833, кл. С 04 В 13/20, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР
11 798275, кл. E 21 B 33/138, 1979 (прототип).
