Комплексный реагент для тампонажных растворов

Комплексный реагент для тампонажных растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к креплению нефтяных, газовых и гидротермальных скважин с температурой до 200°С на забое. Цель изобретения - повышение изолирующей способности тампонажного раствора с сохранением пластифицирующего эффекта и замедления сроков схватывания до 200°С и одновременным обеспечением коррозионной стойкости тампонажного камня к агрессивным средам, Комплексный реагент (КР) содержит органическую основу в виде углещелочного реагента (УЩР), лигносульфонат и добавку в виде кремнийорганического соединения при, следующем соотношении компонентов, мас.%: УЩР 48,0-50,0; лигносульфонат 45,5-50,0; кремнийорганическое соединение 1,5-2,0. Способ приготовления КР включает перемешивание его компонентов , причем сначала смешивают лигносульфонат с кремнийорганическим соединением, затем полученную смесь вводят в УЩР и после перемешивания сушат при температуре 125. °С до остаточной ; влажности 28% (по массе к сухому реагенту), Использование КР повышает изолирующую способность тампонажного раствора, коррозионную стойкость цементного камня на его основе. При этом сохраняется пластифицирующий эффект. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. (Л С

СОКрЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ г ЕСПУБЛИК (я)ь Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4761464/03 (22) 22.11.89 (46) 15.03.92. Бюл, N 10 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (72) А.К.Куксов, А.П,Креэуб. Н.А,Мариампольский, Л.И.Рябова, Г.H,Ëûùêî, Д.А,Лоскутов и E.È.Æìóðêåâè÷ (53) 622.245.42(088.8) (56) Булатов А,И. и др. Регулирование технологических показателей тампонажных растворов, М.;.Недра, 1988, с. 60-96.

Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. М.: Недра, 1979. с. 131. (54) КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к креплению нефтяных, газовых и гидротермальных скважин с температурой до 200 С на забое. Цель изобретения — повышение изолирующей способности тампонажного раствора с сохранением пластифицирующего эффекта и

Изобретение относится к креплению нефтяных, газовых и гидротермальных скважин с температурой до 200 С на забое, а именно к созданию реагентов для регулирования свойств тампонажных растворов, Известно использование в качестве регуляторов свойств тампонажных растворов (для замедления сроков схватывания и повышения подвижности) лигносульфонатов в количестве 0;3 — 0,5% к вяжущему.

Недостатками этих реагентов является снижение изолирующей способности раствора, его вспенивание, образование нбыстряков" (участков цементного теста, где

„„5U „„ 1719618 А1 замвдления сроков схватывания до 200 С и од но времен н ы м обеспечением коррозионной стойкости тампонажного камня к агрессивным средам, Комплексный реагент (KP) .содержит органическую основу в виде углещелочного реагента (УЩР), лигносульфонат и добавку в виде кремнийорганического соединения при следующем соотношении компонентов, мас.%: УЩР 48,0 — 50,0; лигносульфонат 45,5 — 50,0; кремнийорганическое соединение 1,5 — 2,0. Способ приготовления

КР включает перемешивание его компонентов, причем сначала смешивают лигносульфонат с кремнийорганическим соединением, затем полученную смесь вводят в УЩР и после перемешивания сушат при температуре 125. С до остаточной, 9 влажности 28% (по массе к сухому реагенту).

Использование KP повышает изолирующую способность тампонажного раствора, коррозионную стойкость цементного камня на его основе, При этом сохраняется пластифицирующий эффект. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. схватывание наступает быстрее, чем в ос- 0 тальной массе). При добавках лигносульфо- 0 натов наблюдается снижение коррозионной стойкости там понажного Q) камня, Известно исполезоеение для регулирования свойств тампонажных растворов до- а бавок 0,3 — 0,5% неорганических фосфатов, Их недостатками являются снижение изолирующей способности раствора, низкая термостойкость реагентов (80 — 100 С).

Известно применение органической добавки(молотого каменного угля. шлака, кокса) в сочетании с 02 — 10% ССБ в

1719618

Кремнийорганическое

40

50 облегченных цементах, используемых для ликвидации зон поглощения при бурении скважин.

Недостатками получаемого тампонажного раствора являются короткие сроки схватывания, недостаточная подвижность, низкая изолирующая способность.

Цель изобретения — повышение изолирующей способности тампонажного раствора с сохранением пластифицирующего эффекта и замедления сроков схватывания до 200 С при одновременном обеспечении коррозионной стойкости тампонажного камня к агрессивным средам.

Поставленная цлеь достигается тем, что комплексный реагент содержит органическую основу, лигносульфонат и добавку, причем в качестве органической основы реагента используется углещелочной реагент (УЩР), а в качестве добавки — кремнийорганическое соединение при следующем соотношЕнии компонентов, мас. :

УЩР 48.0 — 50,0

Лигносульфонат 45,5-50,0 соединение 1,5-2,0

УЩР— бурый уголь, обработанный щелочью. Он представляет собой натриевые соли гумимовых кислот, содержание которых должно составлять не менее 35, В качестве лигносульфонатов могут быть использованы. реагенты ССБ, СДБ, КССБ как в жидком, так и сухом виде.

В качестве кремнийорганических соединений могут быть использованы ГКЖ, петросил, этилсиликат.

Все три компонента составляют комплексный реагент, выпускаются серийно и не являются дефицитными.

В результате протекающих реакций между вышеуказанными тремя компонентами образуется соединение, отличающееся более высокой молекулярной массой—

400000 — 550000 ед. Молекулярная масса

УЩР, ССБ (СДБ, КССБ) составляет 100000—

25000 ед.

В новом комбинированном реагенте увеличено число карбоксильных и гидроксильных групп. Это обстоятельство, а также наличие кремнийорганических фрагментов повышает хемосорбционную активность реагента. а следовательно, эффективность пластифицирующего и замедляющего схватывание действия..Комплексный реагент, вступая во взаимодействие с активными центрами кристаллических новообразований цемента, создает гелиевую систему в порах и капиллярах, снижая проницаемость структуры тампонажного раствора, что ведет к повышению его изолирующей способности .

Наличие в скелете линейной молекулы комплексного реагента ароматических ядер обеспечивает высокую термостойкость его — до 200 С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Лигносульфонат смешивают с кремнийорганическим соединением и тщательно перемешивают. Компоненты могут быть как сухими, так и влажными. Но расчет производят только на сухое вещество, Затем двухкомпонентную смесь вводят в УЩР, влажность которого может доходить до

307. Полученную трехкомпонентную систему сушат до получения порошкового материала. Реагент готов к применению, Тампонажный раствор во всех случаях готовят согласно ОСТа. Расчетное количество реагента (3,2-0,57 к массе вяжущего) вводят в воду затворения. Сухую тампонажную смесь (66,0-72,7Я, ЩПЦС, или УЩЦ, или портландцемент) смешивают с водой затворения, содержащей реагент, и перемешивают на мешалке в течение 3 мин.

Растекаемость определяют по конусу

АзНИИ. Из этого раствора готовят призмы

2х2х10 см, которые твердеют в воде и сернокислом магнии.

Для исследования изолирующей способности растворов к нижнему сечению пробы раствора через 60 мин, после его приготовления прикладывают давление 0,1

МПа, которое постепенно повышают до начала фильтрации поровой жидкости. Градиент начала фильтрации считают по формуле

P /и, где Р— давление начала фильтрации, h — высота пробы раствора. Сроки схватывания тампонажных растворов определяют на автоклавах. при.соответствующих температурах и давлениях.

Пример 1 (известный реагент). Берут

50 сухого молотого каменного угля и смешивают с 27ь ССБ. Полученный состав тщательно перемешивают. Сухую смесь добавляют к воде затворения, куда вводят цемент

ОЦГ в количестве 487,. Полученный состав имеет явно неудовлетворительные свойства:, градиент фильтрации его крайне низок — О.

Коррозионная стойкость его весьма мала. В среде хлорида магния прочность на изгиб составила 0,3 через 180 сут и 0,25 через 360 сут.

П ри мер 2. Берут45,57ь сухого ССБ и смешивают с 5 мл 30 -ного раствора Петросила (1,5 сухого), тщательно перемешивают и вводят 53,07, сухого УЩР (71,4 гр

30 -ной влажности). Тщательно перемеши171961 8

Этот пример показывает, что реагент необходимо готовить по изложенной выше технологии. Простое смешение реагента не дает результата.

5 В таблице приведены данные опытов, выполненных аналогичным путем.

Оптимальными соотношениями являются 45,5 - 50,0 лигносульфонэты с 1.5—

2,0 кремнийорганики и 48,0 — 53,0% УЩР.

10 При запредельных количествах увеличения лигносульфонатов увеличиавется пластификация, но снижается изолирующая способность и корроэионная стойкость камня за счет воздухововлечения, При увеличе15 нии УЩР наступает пептизация раствора и нарушается однородность его, что отрица; тельно сказывается на свойствах раствора.

Анализ данных показывает, что при введении реагента в тампонажный раствор он

20 изменяет ряд показателей тампонажного раствора: изолирующую способность. пластификацию, сроки схватывания.

Повышается коррозионная стойкость тампонэжного камня. Данные показатели

25 выше при использовании каждого реагента, взятого отдельно, и известного. Причем повышение коррозионной стойкости камня обеспечивает охрану окружающей среды.

Применение предлагаемого реагента

30 позволяет повысить качество крепления скважин и увеличить межремонтный период их эксплуатации.

Формула изобретения

1. Комплексный реагент для тампонаж35 ных растворов, содержащий органическую основу, лигносульфонат и добавку, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения изолирующей способности тампонажного раствора с сохранением пластифицирую40 щего эффекта и замедления сроков схватывания до 200ОС и одновременным обеспечением коррозионной стойкости тампонажного камня к агрессивным средам, в качестве органической основы используют

45 углещелочной реагент (УЩР), а в качестве добавки — кремнийорганическое соединеwe при следующем соотношении компонентов, мас. . вают 3 мин и сушат. Реагент готов к использованию.

Готовят тампонажный раствор и вводят

0,2 г реагента в воду затворения. 66,53 r портландцемента смешивают с 33,27 мл воды затворения и получают тампонажный раствор. Исследуют физико-химические характеристики тампонажного раствора и камня. Начальный градиент фильтрации 4,5

МПа, Д вЂ” 26,0 см при В/Ц = 0,49. Сроки схватывания тампонажного раствора: начало-Зч50мин; конец-4ч30мин(при75 С).

Раствор технологичен, хорошо прокачиваем. Прочность камня суточного твердения при изгибе 3 7 МПа, а при хранении 180 сут в 5 -ном растворе хлористого магния возросла до 6,8 МПа.

Пример 3. Берут 96 мл (50 ) ССБ, содержащего 50% сухого компонента, смешивают с 6,5 мл 30;(,-ного ГКЖ (2 сухого).

В полученный раствор двух реагентов вводят 48% сухого УЩР. Полученную пасту сушат. Реагент готов к использованию.

Берут сухой реагент и вводят в воду затворения в количестве 27 мл, затем вводят 72,7 г УШП и замеряют физико-химические характеристики полученного тампонажного раствора и камня, Начальный градиент фильтрации 3,2 МПа. Растекаемость 23,0 см. Сроки схватывания: начало

-4 ч 20 мин; конец схватывания — 5 ч 00 мин (при 200 С). Прочность камня на изгиб в агрессивной среде через 1 сут 3,5 МПа, через 180 сут — 7,0 МПа.

Пример 4. Берут 48,0% ССБ и смешивают с 1,7 этилсиликата.В полученную смесь двух реагентов вводят 50,3 УЩР.

Перемешивают трехкомпонентную смесь. Реагент готов к применению.

Берут сухой реагент в количестве 0,3 r, вводят в 27 мл воды. 72,7 г УШЦ затворяют приготовленной жидкостью, перемешивают и получают тампонажный раствор. Начальный градиент фильтрации 3,0 МПа.

Растекаемость 22,0 см. Начало схватывания тампонажного раствора 4 ч 00 мин, конец схватывания -4 ч 30 мин (при 200 С}, Прочность камня на изгиб в агрессивной среде через 1 сут 3 0 МПа, через 180 сут- 6,5 МПа;

Пример 5. Берут 3 компонента; Петросил-2, КССБ 50, УЩР 48 о и поочередно каждый вводят s воду затворения.

Происходит резкое расслоение реагентов.

Жидкость затворения, содержащая компоненты реагента, неоднородна. Происходит комкование цемента, характеристики ухуд-шаются, изолирующая. способность раствора 2,0 МПа, растекаемость 19,0 см, коррозионная стойкость снижается за 180 сут до 0,9 МПа.

50, УЩР 48,0-53,0

Лигносульфонат 45,5-50,0

Кремнийорганическое соединение 1,5-2,0

2. Комплексный реагент по п.1, о т л и ч а55 ю шийся тем, что в качестве лигносульфоната он содержит ССБ, или СДБ, или КССБ.

3. Реагент no n.i., отличающийся тем. что s качестве кремнийоргэнического соединения он содержит ГКЖ. или петросил, или этилсиликат.

1719618

1

X

) T е

Ф 1 2l

I I

1, х

1 о

Се Ъ о

СЧ

С3!

-4

lA ь

-» а

lA о

С3

С3

С3

СЧ

С аА

1 ь !

В

СЧ о

° 4

СеЪ а an

LA СЧ! l

С Ъ о

«Ч

1 о

МЪ

1 м

С3

I.Л

lA

3 еЪ

LA

СЧ

-Ф

CL

Ф б о

- и I

3 б

I б

I

1

Се Ъ

lA

1 ) 1

T e ф а 1

Х3- Х1

3Х f3 « В

KX XC

С*э! в еж

3Х ее

3 а

T с

Е

1

СЧ

« м со

СЧ

CO в м. ъо

« м

СЧ

«

Се 3

« м

I ф

1 Я

I б 3, v

В O б

v

« м

I»

О о

X o о о

«

СО в»

CV СЧ ь в

Чб

СЧ о, o ъо ео

СЧ СЧ

Са

CV о о

«

СЧ СЧ о

« ео

СЧ ь

° е

СЧ о

СЧ

«! СЧ

I э

I ФЕ aT блэ 1-С ФФ

1, а 333u8 ! i-CL

1 ь ъо ь

Cl

СЧ ь ъо о о

СЧ

Ъо о ь

СЧ ь .ъо о о

СЧ. ъо о о

СЧ

CL

СЧ

lA

СЧ

I/\ CL

СЧ

М\ л

СЧ

lA л о

СЧ с

lA л ь

С)

\Ч

3««

СЧ

« ее Ъ

СеЪ,— тI

ВО е

I

3 30

1 Cf. I

ta»

СЧ .. 3«3

ССЪ М

СеЪ М

СЧ

« ммм л

СЧ

«

СеЪ м л

СЧ м

СеЪ

Со

« ъо

СЧ

М\

СЧ м а an

СЧ СЧ м м

«

СЧ м v

3» е

O. о

I 3D 1 ! 1

СЧ

СЭ

Ln о

СЧ

« ь

lA

CL а о аА

« ь

LA о

СЧ

« о

СЧ

« о

СЧ

CL (ССЪ

)Л

« . «О с о

1

В б

1

t

1

t

1

1

1 м

lA

« ЪО

С ЪО

О.

О СЧ ф °

X 3n

ОЛ м

lA

« ео

С ео

«Х.

Й.ъо

3"

X с

О с

l» ф

X с

О с

X МЪ .)е «

Себ °

I с

Й а

I

Ф I

ВС . 3

Ф )

)О о

ОФ

1 е

3 О ВС

3>Е О

1 Еф

)Ер

1 X

ВДФ 1 T

3 С e с

О о

O.

1- О ф «

С СЧ с е с

О о

О.

1- О ф « ! СЧ с

X

О с

x lfa

Себ

О с

X lA

Се) ° о о

CL

3- О ф

C СЧ

CL

l» o ф о с4

=1

-3Y3 СЕ l С-б е CO е )-1

I 43 I

,ф) С

1 "

e I v 1 э! о

Iat Te

1 a. T. Вао

333 I X О )О

e I c« )ОсЧ

3- о э

С» СЧ

3- о ф °

С СЧ

3 1 1 ,v ,О)

ltV 1

I Ь

I 3L. 3

3 + 1 Ь

)л Ва

I !

I о м

lA ь

CO о

CO е о

CO б о

« м

lA о

СО а ь

« м а о

СЕЪ

Ln . ь

СО

° Ф ь

CO

° е — е . в

3 3 ЭБ 3 3Вф 3:Ca,T e T с б,, б) 3- ф ф о

1 v aa-Lo б, t л co . Оъ

) 3

1 1 ! I

I

l «Г 1

1 Ф I х о

1 У I

1 I

T à — 3

X I

Е 1

XI 2

1 е В з

) Ю 1 ! X I !

I O 1 TXÅ 1! ф

Ф I 3 I

ФдФ 1 36 I

T 1 ф 1, О ««IOI X al cet

3 б. Ь

1 ! э

Ф 1 ф 1

Ф 1 g, О 1 353 1

1 t

) М, Се) м а а О v О О м\ v

«Д « е, = е =Х =е о ъо са са са са ". о са

СО СЧВ ИО аО ИЧВ ИЧВ СЧВ ИО ао аь ао ао а а а LA аь а ао

v ° О«vv«а»«а а а»»v««ао

ОО vo Оь ОО ца схап 33)а с!а Оь cxan vo

Yln. YaA ум\ уа ОФ ОФ vN О-- б уа vN Y.an о

I ъо

СЧ о

° О ь

CL

СЧ

МЪ в

СЧ

М\

С !»

М\ а

С: МЪ

О ь

СеЪ

lA л

1

1

I

I

t

1

I

t б

3

1 б

I

1

I

I

I ..

I779618

X 1 l

С В

<О I 1 ф 1 X а

Э В

1 K

Z I X.

О В О

Ct х.

° I-»

Ф

I

1 .l !

I

I о

1 L

В Ф

l ф

1 Э

1 е

1

1 е

< с

l Z !

1 <О

I X

1 L

X сю м о о м м

CO

СЧ о м

Сб м с< м

<А

СЧ о

С«<

С< м

- Ф

С<Ъ л оъ

-Ф м л ф

ССЪ

СФЪ м

СЧ мъ мс

« о

1А

« с7

ЧВ Л

« « м м м

1О ф

СЧ

СЧ м

СЧ м

СЧ

3 м

« м

CV

С3

СЧ

I В- I

I Л I о ! <

1 О В

I 1

t м ю

I 1

° Ф !

I В t бт I Л l

ЗВо!

X 1 I

< о

< ю v

° о

l X с

В

1 Q

I

1 Э .Z 1 м

CO

<А

Сб

« л

СО

<А

«

СЧ

<<Ъ

« о о

« м л

«!

А о

1А м м,1 о

1 C

l tC

I X

В <О х

Ф л

1 О о

l Y

В <Х о

1 о

В

I Ф

1 Z

z о б X

1 е о

1 ъо

СЧ

ЪО

СЧ м

СЧ л

« м

СЧ м

О\

СЧ

<А

« п< ъо

<А

СЧ

С< м

1А л

«.ф

СЧ

« л

CO

ЪО м п<

« м -Ф

ОЪ

1А ъо

« м м о о ф

l м

СЧ м

ЪО м

CO! с<

СЧ м

СЧ

«

СЧ м

СЧ л

« м

« м

ЪО

СЧ о

СЧ

СЧ

1

l l

1 З

r o.

I I ! CC I I

1 « I 1 .0

М Вe v с о

< CO Z

Р

< I

lt Ф 1 9

z< Фл

XI аО

Ф e o

Е СЬ

e I о! Флх<

I 1 I» 1- ВС I

1 1

1 1

I I

1. 1

I 1

О 1

1 I 1

< o

3 « IСО 1

1-<МФ

1 ° ° 1 <

1 °

1 « I I

1 ФВ.< 1

Ф Ю I- 1 ю ссб л r ф< v<

o < .В-< о <

Ю <ф 1

С<3 - <

1 1 I

Ф<

1 R Ф

< 1 I

«Z I

З 1 I» 1

Х 1 Л 1

v <

1 дбб 1

< 1A I «» I

1 1 1

<.=

1 I Ю

Ф 1 Ф Ф ф

1 ЕГ I °

11 Ф З I

v о l Х <

g< e о««ЭВ.Н < Лю

«" Ю! ur

О<Э<1

Я<%<«-1

Ф 1 1

1 I 1

Х r

З I ° I

X Ф В

1- <

or < лю

Ф 1 1 О 1

Ф 1

Ф! о!

<Ею Въо <

ЭЮ ФМФ

a< t <

О I <

И I 1 I

<ъ?< 1- ю

< «1

Iu< ur

I g

° < ф

1 <й I Ф

1 З «

I X f J

I !

Ф 1 л <

v s

° 1 ю

I I !

1 бх

Ie З 1 I, eze z

В< I Э Э

IX:Va

1 Э

< v

Ф X

1 <

1 ф

I Ф (ю z

CO < ° С< сч < î е З! Fu

Ф. о

< a. e

I л Я ил

ct z о х

I Ф Ф!.e z

I X

1 Е Ct! Э Э

z o

z u! e е

z e c

z z x

Ct Х

<.э о,о! о Ф

u z ю z, °

1 ЕZ

l z e e < уi z ю v a x э о х ют м< xz

r z

I e Z,Э

< э о аа, !v

О Y.

< z т

В < х З Y и

СЧ I Ф е Э

az .г

Yg X

) о л,e с

Ф л а о о о.О Ю 1 О >Х

1 e X x

lA I Z L Z

3 ССЕ Е д а с лз

О В- О о х

1А те

I м x e с Ф

a .,В о e e

I Ф О Е

< X e v

«Ф <А Л сЧ 1 м ° ! <:os

< -т,хчб

< ъо z

l Ф х хе

eeex

1-1- ае

1 З З e I-! L L 0 3

CA Ю О O Z C

< ctO

М I CO Ot О

1 СЧ, ° I фм

1 Ф

I Z

Ф !

1 X

С4 1

I Щ г

< Ф

I м 1

nr I X..

r a

S C