Тампонажный раствор

Тампонажный раствор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: раствор содержит , мас.%: портландцемент 60-30; расширяющую добавку на основе оксида кальция 2-8; полиметиленмочевину 1-3, воду остальное . Смешивают сухие компоненты, затем затворяют водой. Применение раствора обеспечивает снижение фильтрационного водоотделения в 2-2,5 раза-и увеличение адгезии к обсадной колонне в 1,4-1,5 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860694/03 (22) 18.06.90 (46) 07.03.93. Бюл. ¹ 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым раст ворам (72) Ю.Я.Тарадыменко, В.П.Тимовский, В.А.Кушу, В.Я.Ахрименко и Ю.Г.Карпенко . (56) Авторское свидетельство СССР N 1222820, кл, Е 21 В 33/128, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1617133, кл, Е 21 В 33/138, 1988.

Изобретение относится к технологии крепления нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов, например, при малой толщине непроницаемой перемычки между водоносными и продуктивными горизонтами, при наличии зон с аномальной величиной пластовых давлений и т.д.

Цель изобретения — повышение изолирующей способности расширяющегося тампокажного раствора путем снижения величины фильтрационного водоотделения и повышения адгеэии формирующегося цементного .камня к стенкам обсадной колонны при сохранении его упруго-деформативных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что раствор, включающий портландцемент, рас, ширяющую добавку и воду, дополнительно содержит полиметиленмочевину (ПММ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 60-70

Расширяющая добавка 2 — 8

Полиметиленмоче вина 1 — 3

„„. Ж „„1799999 А1 (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР (57) Сущность изобретения; раствор содержит, мас.7ь: портландцемент 60 — 30; расширяющую добавку на основе оксида кальция

2-8; полиметиленмочевину 1-3, воду остальное. Смешивают сухие компоненты, загем затворяют водой. Применение раствора обеспечивает снижение фильтрационного водоотделения в 2-2,5 раза.и увеличение адгезии к обсадной колонне в 1,4-1,5 раза.

1 табл.

Вода Остальное.

Полиметиленмочевина представляет собой белый мелкодисперсный lloDowOK c высокой удельной поверхностью (10 — 1,6

10 см /r). В воде незначительно набухает

Выпускается по ТУ 6 — 05 — 217 — 1448 — 87. В процессе формирования структуры частицы

ПММ являются центрами к кристаллизации гидроксида кальция (портландита) и эттрингита,.являющихся основными расширяющими структурными элементами. В результате введения совместно с расширяющей добавкой ПММ образуются мелкодисперсные кристаллы, обеспечивающие большую величину расширения камня и высокую адгезию его с металлом колонны.

В тампонажном растворе частицы ПММ кольматируют поры в прифильтровой зоне и снижают его водоотдачу. В затвердевшем камне упругие частицы ПММ являются демпфирующими элементами микроструктуры, повышающими его упруго-деформативные

СВ0АСТВВ.

В качестве расширяющей добавки наиболее эффективным в смеси с полиметиленмо1799999 чевиной является использование оксида кальция, полученного обжигом карбонатных пород при температуре 1500 — 1700 С.

Это позволяет получить линейное расширение в пределах 4-10 без ухудшения технологических и физико-механических свойств раствора и камня.

Приготовление предлагаемого тампонажного раствора осуществляют предварительным смешиванием сухих компонентов (портландцемента, расширяющей добавки и ПММ) с последующим затворением водой.

Фильтрационное водоотделение тампонажного раствора определяют по стандартной методике на установке УВЦ вЂ” 2 при температуре 75 С и перепаде давления на фильтре 3,7 МПа, Адгезию цементного камня оценивают по величине удельного давления на сдвиг при выдавливании твердевших B течение 2 суток при 75 С образцов из стальных цилиндрических форм диаметром 50 мм высотой

100 мм.

Изолирующую способность тампонэж.ного раствора и затвердевшего камня оце.нивают по давлению гидропрорыва на специальной установке, фиксируя начало фильтрации через образцы, твердеющие в стальной обойме диаметром 50 мм и высотой 100 мм.

Линейное расширение определяют при твердении образцов в конических формах высотой 80 мм и диаметрами оснований 35 и 50 мм в воздушно-влажных условиях при

75 С в течение 24 ч.

Испытания на прочность и деформативность проводят на универсальной испытательной машине "Инстрон" 1342 (ФРГ), Пример 1. В сухом виде тщательно в течение 5 мин перемешивают 500 г цемента (64%), 39 г расширяющей добавки (5 ) и

15.5 г ПММ (2 ). Полученную смесь высыпают в чашку для затворения и приливают 226 мл воды, перемешивают в течение 3 мин, Полученный раствор заливают в формы (1 1 5 см), а также в формы (d =50 мм, h = 100 мм) и помещают в термостат где образцы выдерживают в воде при температуре 75 С. После твердения в термостате проводят испытания прочностных показателей, а также определяют величину адгезии к металлу.

Тампонажный раствор и камень имеют следующие свойства; водоотдача — 300 см /30 мин. давление гидропрорыва — 3,8

МПа/м, давление на сдвиг — 4,0 МПа/2 сут, предел прочности при изгибе через 24 ч—

6,2 МПа, предел прочности при. сжатии—

16,3 МПа, линейное расширение — 7,7, относительная предельная деформация—

2,0 10

Пример 2, 450 r портлэндцемента (60 ) смешивают с 37,5 г расширяющей добавки(7 ) и 22,5 r ПММ (3 ). затем полученную смесь высыпают в чашку для. затворения и приливают 225 мл воды, перемешивают в течение 3 мин. Тампонажный раствор и камень имеют следующие показа"0 тели: водоотдача — 230 см /30 мин, давлез ние гидропрорыва камня — 4,8 МПа/м,. давление на сдвиг — 4,0 МПа/2 сут, предел прочности при изгибе 7,8 МПа, предел прочности при сжатии 19,8 МПэ, линейное расширение 9,0 %, относительная предельная деформация — 4,4 10 ".

Пример 3. 400 г портландцемента (58 p) смешивают с 69 г расширяющей добавки (10%) и 3,4 г ПММ (0,5 ), затем полученную смесь высыпают в чашку для затворения и приливают 217 мл воды, перемешивают в течение 3 мин. Тэмпонажный раствор и камень имеют следующие показатели: водоотдача — 300 см /30 мин, давлез ние гидропрорыва — 2,4 МПа/м, давление на сдвиг — 2,2 МПа/2 сут, предел прочности при сжатии 12,1 МПа, линейное расширение—

4,7%, относительная предельная деформация 1,2 10

30 Свойства предложенного тампонажного раствора и известной композиции приведены в таблице. Добавка ПММ менее 1 не снижает существенно фильтрационное водоотделение, а также не увеличивает адгезию камня к колонне, при содержании в смеси более 3% ПММ значительно ухудшается подвижность раствора, При содержании в растворе менее 2 / расширяющей добавки происходит незна40 чительное расширение, а при добавлении более 8% оксида кальция снижаются физико-механические показатели тампонажного камня.

Как следует из приведенных данных, 45 снижение фильтрационного водоотделения при совместном введении IlMM с оксидом кальция происходит в 2-2,5 раза, увеличение адгезии тампонажного камня к колонне на 40-50 о .

Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий портлэндцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция и воду, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью повышения его изолирующей способности за счет снижения фильтрационного водоотделения и повышения адгезии цементного камня к колонне. он дополнительно содержит пол1799999

2-8

1 — 3

Остальное. основе оксида кальция

Полиметиленмочеви на

Вода иметиленмочевину при следующем соотношении компонентов, мас. :

Портландце1лент 60.-70

Расширяющая добавка на

Физико-механические свойства раствора м камня при температуре 75аt давление тндропрорива канна йда/и давление >>о едемте

НПа тносмтел41 пределв ) де0орив00 Гостав раствора, мас.я растека>еноств вода,по кому су Аэн!1И . ни

Сроки схеа- .Водотмвания. отдача ч-имн смз/30

Предел прочности через

24 ч, 101 °

»»,---расвмрясиая добавка полинепорт ланд цена расеир>> ние ° тилен" ночеаина нача- конец ло ри

3> н» тмм

h рототип

6,4 4,9 10 в

20>l

2,2

2-20 2-35 600

2,S

1 65

5 2

7 ° 5

8,8,010 з

l,2 ° t0 з

3 9.i0 0.l,4.IS

4 2 10 3

3,4

3,8

3,8

4,8

3,4

4,0

4,0

3,6

4,6

3,4

20,2 !

6,3

19,2

19>8

17 ° 3

2 62

3 64

4 70

5 60

6 66

1.5

7 ° 5

6,2

7,3

7,S

7,0

5 3,0

7.7

6,2

t,0

1,0

2,5

9,0

5,4

2,4

2,2 4,0 12,1

4,7 1,2 10 э! с

8: 72

9 59

0 5

4 ° 0

0,5

315 23

23,0

35,5 24

2,0 1,6

2,3 1,0"10

11 ° S

3,3

Составитель В.Кушу

Техред М.Моргентал

Корректор A.Ìîòûëü

Редактор С.Кулакова

Заказ 1143 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

28,0 17 !

28,5 20

28>0 18

26,0 17

30,0 !19

30,5 19

Заявляв>в>й диапазон

2-50 3-05 340

2-30 2-55 300

2-40 2-45 380

3-05 3-10 230

2-40 2-50 400

Запределв>е>й диапазон

3-30 3-45 600

Непрокачиваенмй раствор

5-00 5-IS 700