Облегченная тампонажная смесь
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - седиментационной устойчивости раствора, расширение, повышение прочности и снижение проницаемости цементного камня. Тампонажная смесь содержит компоненты в соотношении, мас.%: портландцемент 60-95, аминолигнин 5-40. Тампонажный раствор готовят затворением сухой смеси водой. Раствор имеет плотность 1,30-1,54 г/см<SP POS="POST">3</SP> при прочности на изгиб 0,7-1,3 МПа. 1 табл.
СОЮЗ СОаЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (511 4 " . 21 В 33/138 санявмклыглас ях аипъал ь разом: водородом
ГОСУЯАРСТЫЕННЫЙ i-1ОМИТЕТ
ПС ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ1ТИ11М
ПРИ ГНЧТ СССР
1 (?I> 4305609/23-03 1"22) 14.09.87 (46) 30.10.89. Бюл. ¹ 40
<7i> Научно-производственное объединение "Тюменгазтехнология" (72) А,А. Клюсов, 10.Т, Ивченко, Б.М. Блинов, В,В. Дворцов, A,À.Силаев, и Н.Е. Карелина (53) 62?.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1105614, кл. Е 21 В 33/138, 1983.
Данюшевский В.С, и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М;: Недра, 1987, с. 114.
Изобретение относится к цементированию обсадных колонн нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.
Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости раствора, расширение камня, повьппение прочности и снижение проницаемости цементного камня.
Облегченная тампонажная смесь содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.Е:
Портландцемент 60-95
А> птнолигнин 5-40
Тампонажный раствор готовят затворением сухой смеси ингредиентов водой.
Аминолигнин — модифицированный отход целлюлозной промьппленности—
2 (54) ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повышение седимента" ционной устойчивости раствора, расширение камня, повышение прочности и сии>кение проницаемости цементного камня . Тампонажная смесь содержит компоненты в соотношении, мас.X: портландцемент 60-95, аминолигнин
5-40. тампонажный раствор готовят затворением сухой смеси водой. Pac ".вор имеет плотность 1,30-1,54 г/см з при прочности на изгиб 0,7-1,3 MIIa>
1 табл, с гидрофильное высокомолекулярное порошкообразное вещество.
Аминолигнин -. îëó÷àþò следующим об1, Взаимодействием галогенлигнина с аммиаком по реакции 1„1дНаТ+>Щ 1 ipNH +11Нат
2, Восстановлением нитролигнина
8 —, „О !
Н3
3, Взаимодействием гидролизного лигнина с парами водного раствора аммиака при 110-!20 С-и давлении 1,0:1,? МПа.
1518487
ОСНЗ О НЗ
О Я
ИН2
© 2 р сн, н „
СН, СН 2 Н2 СН 2
l I I
СН2 + СН, + Сн - Н, 1
6H CH CH
H 2М
Сн, Снз Снз.При этом методе аминогруппы могут присоединяться как к бензольному кольцу, так и к алифатической части молекулы лигнина.
Ввиду наличия донорных аминогрупп аминолигнин обладает большей хелатообразующей способностью по сравнению с нитролигнином и гидролизным лигнином. Наибольшей реакционной способ- 25 ностью обладают аминогруппы, находящиеся в алифатической Части молекулы аминолигнина. Карбоксильные группы в аминолигнине образуют более прочные связи с ионами металлов за счет обра- 30 зования дополнительных координационных связей с аминогруппами, Пример. Были приготовлены тампонажная смесь — портландцемент и гид- 35 ролизный лигнин — и тампонажные сме-си — портландцемент и аминолигнин— с граничным и средним ссдержанием компонентов, а также с их содержанием выше верхнего и ниже нижнего преде- 40 лов, Приготовление тампонажных растворов осуществляли по известной технологии путем затворения гомогенизированной смеси вяжущего и облегчающей добавки органического типа — ами- 45 нолигнина, Перемешивание тампонажного раствора осуществляли в лабораторной мешалке в течение 3 мин.
Результаты испытаний приведены в таблице, 50
1 г н2 . СН3
ЕЕ- СН2
Са 1
/ 1
Е/ 9 Сн2
О О с
P О Ф
ЖН2 еН3 H2N
СН2 НЗСО
ы-н о
СН2
С
СЯ2
ИО I
ОФ
СН2
1 ОН
С
НЗСО
+ Са(ОН2j +
Данные таблицы свидетельствуют о том, что облегченная тампонажная смесь с оптимальным содержанием компонентов характеризуется повышенной седиментационной устойчивостью (коэффициент водоотделения равен О). Усадочные деформации камня отсутствуют, а при максимальном содержании аминолигнина наблюдается незначительное расширение камня gL/L=0,05/.. На 10-80Х возросла прочность цементного камня в двухсуточном возрасте, На 30-50Е снизилась газопроницаемость цементного камня, При содержании облегчающей добавки — аминолигнина — ниже нижнего предела ухудшается седиментационная устойчивость раствора, возрастают газонепроницаемость и усадка цементного камня, а при его содержании выше верхнего предела резко снижается прочность цементного камня, Положительные свойства облегченной тампонажной смеси обусловлены высокой хелатообразующей способностью аминолигнина с образованием более прочных связей, В частности, с основным продуктом гидратации портландцемента — гидроксидом кальция — образование хелатных комплексов с аминолигнином протекает двумя путями:
Взаимодействием ионов Са++ с, аминогруппами, находящимися в бензольном кольце по схеме
5 1518487
2. Взаимодействием ионов Са с по схеме аминогруппами в алифатической цепи
О©НЗ еН3 ОСНЗ
СН3
О 0
Р Ф
СН2 С с СН2
СН2 0 0 СН2
l Н2 1 p@@ Н2 I
CH — H---Са-- — — М вЂ” СН
1 Н3 СН3
-н о
Использование облегченной тампо- Портландцемент 60-95 нажной смеси позволяет повысить каче- Аминолигнин 5-40
Физико-механические свойства известной и предлагаемой облегченних тампонажных смесей (температура 22+2 С, давление — атмосферное) В/С Плотность г/см
Состав облегченной смеси, мас,7.
Линейное КозффиПрочность камня на изгиб в
2 сут., МПа
Пример
Водоотстой, Х расгтирение <+1 циент газопроницаеВяжу- Гидро- Аминощее лизный лигнин лигнин усадка (-), % мости с 1(Y мкм — 0,12
n,Î3
0,05
0,02
0,00
-0,05
0,82 1,42 3,0
0 80 1 22 0 0
0,76 1,30 0,0
0,74 1:41 0,0
0,66 1,54 0,0
0,60 1,63 2,0
O,IO
0,07
0,05
0,04
0,07
0,11
0,6
0,4
0,7
l,l
l,3
1,7
8Ч
1
3
5 . 6
Составитель Л. Бестужева
Редактор А, Лежнина Техред JI.Cåðäþêoâà Корректор Т. Палий
Заказ 6579/36 Тираж 514 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101
0 + CGOHZ+
СН вЂ” С Н2с
СН ОН 0 СН2
Z .с
Сн ЮЯ2 Но HZN Сн
I I
1 Н 3 СН, 3. Образование высокопрочных хелатных комплексов " дополнительных структурообразующих элементов — способствует повьппению седиментационной устойчивости (предотвращению оседания частиц цемента и всплытия облегчающей добавки) и прочности цементного камня. При этом увеличение количества иммобилизованной воды, со-. ,20 провождающего процесс хелатообразования, вызывает набухание комплексов в межзерновом пространстве, предотвращающее усадку и снижающее газопрони25 цаемость цементного камня, ство герметизации, сократить сроки и стоимость строительства скважины, Формула и з о б р е т е н и я
Облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент и органическую облегчающую добавку, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости раствора, расширения камня, повышения прочности и снижения проницаемости цементного камня, она в качестве органической облегчающей добавки содержит аминолигнин при следующем соотношении компонентов, мас. :