Тампонажный состав для крепления скважины в интервале продуктивного пласта

Тампонажный состав для крепления скважины в интервале продуктивного пласта

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта с целью предотвращения преждевременного обводнения продукции пласта верхними и нижними водами, а также найдет применение при капитальном ремонте и ликвидации скважин.

Известен тампонажный состав (см. патент РФ №2154728, 7 Е21В 33/128, опубл. в БИ №23, 20.08.2000 г.), включающий цемент, воду и нитрит натрия содержащую добавку в виде жидкости плотностью 1183 кг/м³ с концентрацией следующих компонентов, мас.%:

- нитрит натрия 15,2-22,3

- нитрат натрия 0,69-1,96

- сульфат натрия 4,86

- хлорид натрия 0,08-8,25

- карбонат натрия 0,40-1,57

при следующем соотношении ингридиентов, мас.ч.:

- цемент 100

- указанная добавка 20-30

- вода 20-30.

Известный состав обладает хорошими свойствами, такими как изгиб и сжатие, однако используемая добавка многокомпонентна и поэтому контроль содержания их компонентов строго по ГОСТу вызывает определенные трудности. Кроме того, для достижения высоких прочностных характеристик состав требует его добавления в больших количествах.

Известен также тампонажный состав для крепления скважины в интервале продуктивного пласта, формирующий трещиностойкий цементный камень (см. РД 153-39, 0-333-04 «Технология крепления интервала перфорации скважин с применением тампонажного раствора, формирующего трещиностойкий цементный камень», г.Бугульма, 2004 г., ОАО «Татнефть»).

Известный тампонажный состав лишен вышеперечисленных недостатков и может быть принят в качестве прототипа.

Указанный состав содержит цемент и модифицирующую добавку. В качестве последней использован водорастворимый полиэлектролит ВПК-402, выпускаемый по ТУ 2227-184-00203312-98, в количестве 0,35% от массы цемента.

Реагент ВПК-402 является высокомолекулярным соединением линейно-циклической структуры, получаемым полимеризацией мономера диметилдиаллиламмоний хлорида, и представляет из себя от бесцветной до желтого цвета, однородную по консистенции, жидкость без посторонних включений. ВПК-402 относится к третьему классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Полученный тампонажный раствор добавкой 0,3% ВПК-402 и сформировавшийся из него цементный камень обладают высокими физико-механическими показателями (см. табл.). Однако он имеет и ряд недостатков. Поскольку ВПК-402 относится к третьему классу опасности по ГОСТу, следовательно, работа с ним требует особых мер безопасности, а сам он загрязняет окружающую среду. Кроме того, введение ВПК-402 в тампонажный состав в большом количестве - 0,3% от массы цемента увеличивает стоимость приготовляемого тампонажного раствора и не соответствует требованиям международного стандарта.

Задачей настоящего изобретения является создание тампонажного состава, лишенного перечисленных недостатков, присущих прототипу.

Поставленная задача достигается описываемым тампонажным составом, включающим цемент и модифицирующую добавку.

Новым является то, что в качестве модифицирующей добавки использована стабилизированная постферментационная суспензия Сараксан, содержащая 1,5% ксантана, или Сараксан-Т в виде порошка, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

- цемент - 100

- Сараксан или Сараксан-Т - 0,01-0,04 от массы цемента (на сухое).

Сравнение заявляемого тампонажного состава с прототипом показывает, что он обладает новой совокупностью ингредиентов и их малым количественным соотношением. Кроме того, патентные исследования ретроспективностью в 20 лет показали отсутствие аналогичных технических решений, что делает возможным считать его новым, т.е. о соответствии критерию "Новизна".

Сараксан представляет собой стабилизированную постферментационную жидкость с добавлением формальдегида, содержащую не менее 1,5% ксантана, и обладает ярко выраженными загущающими и клеящими свойствами. Ксантан - экзогенный полисахарид с молекулярной массой до 12 млн., получаемый микробным синтезом с помощью непатогенных бактерий Xanthomonas compestris в аэробных условиях. Источником питания служит сахароза.

Основные характеристики Сараксан или Сараксан-Т.

1. Экологически чистый продукт.

2. Высокоэффективный загуститель, псевдопластик, гелеобразователь.

3. Стабилизатор эмульсий и суспензий.

4. Сохраняет реологические свойства в широком температурном интервале.

5. Эффективен в кислых и щелочных средах.

Выпускается промышленностью в соответствии с ТУ 2458-006-00480709-03.

По степени воздействия на организм Сараксан и Сараксан-Т относятся к малоопасным веществам 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76 и имеют разрешение на применение в нефтяной промышленности как моющее и чистящее средство. Сараксан или Сараксан-Т обеспечивают долговременную прочность тампонажного камня.

Физико-механические свойства тампонажного раствора с модифицирующей добавкой Сараксан или Сараксан-Т и камня из него приведены в прилагаемой таблице. Сараксан поставляется к потребителю в жидком виде, а Сараксан-Т в виде порошка.

В таблице представлены показатели качества тампонажных составов с добавкой Сараксан-Т и базового цемента по прототипу: сроки схватывания, растекаемость, прочность на изгиб и сжатие при хранении. Измерение времени начала и конца схватывания проводили с помощью прибора ВИКА, растекаемость определяли по конусу АЗНИИ, прочность - по общепринятым методикам. Эксперименты проводили при 21°С в лаборатории сектора крепления скважин института "ТатНИПИнефть" ОАО "Татнефть". Как видно из таблицы, добавление Сараксана или Сараксана-Т в пределах 0,01-0,04 является оптимальным. Добавление их более 0,04 мас.% в пересчете на сухой портландцемент делает раствор вязким и не прокачиваемым.

Сравнение физико-механических свойств растворов и образованного камня предлагаемого тампонажного состава и состава по прототипу (см. таблицу), предлагаемый состав обладает преимуществом по количественному содержанию и по физико-механическим показателям, таким как изгиб и сжатие.

Состав тампонажного раствора, ПТЦ 100, %	Водоотделение мл.	Растекаемость мм	Плот ность кг/м3	Прочность камня через 48 ч, МПа	Сроки схватывания ч-мин	Условная водоотдача см3/30 мин
В/Ц	Сараксан-Т				изгиб	сжатие	начало	конец
0,5	-	2,0	230	1850	4,19	14,13	8-05	9-00	189,6
0,5	0,010	3,4	225	1830	4,18	14,8	6-25	7-15	123,24
0,5	0,025	3,4	220	1830	4,33	11,00	6-40	7-30	129,56
							-	-
0,5	0,04	3,2	203	1820	4,54	9,2	6-30	7-30	176,96
0,5	0,050	3,0	180	1840	4,67	13,00	5-50	6-50	132,72
	ВПК-402
0,5	0,3	2,0	250	1840	3,82	9,3	-	-	107,0

Технология цементирования (крепления) скважины с использованием предлагаемого состава осуществляется с использованием традиционного стандартного цементировочного оборудования. Затворение, закачивание и продавливание как первой порции, так и второй порции приготовленного тампонажного раствора осуществляют с использованием цементосмесительной машины СМН-20 и цементировочного агрегата ЦА-320А по общепринятой технологии цементирования.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Использование предлагаемого состава обеспечивает получение цементного камня с повышенными прочностными характеристиками при минимальной добавке модифицирующего реагента, в сравнении с прототипом, приготовление тампонажного раствора из него не требует разработки новой технологии, малотоксичен и доступен для потребителя, «Сараксан» и Сараксан-Т выпускается отечественной промышленностью.

1. Тампонажный состав для крепления скважины в интервале продуктивного пласта, содержащий цемент и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки использована стабилизированная постферментационная суспензия, содержащая не менее 1,5% ксантана - Сараксан или Сараксан-Т в виде порошка при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

цемент	100
Сараксан или Сараксан-Т
от массы цемента (на сухое)	0,01-0,04

2. Тампонажный состав по п.1, отличающийся тем, что Сараксан-Т вводят в виде суспензии.