Тампонажный раствор

Тампонажный раствор

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах.

Известен тампонажный раствор (патент РФ №1681599, А1, 1999.04.20). Тампонажный раствор, содержащий шлакопесчаный цемент, полимерную добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью понижения водоотдачи и замедления сроков схватывания при температуре 140-170°С при одновременном уменьшении расхода полимерной добавки, он в качестве добавки содержит привитой сополимер акриловой кислоты с поливиниловым спиртом при следующих соотношениях компонентов, мас.%: шлакопесчаный цемент - 68,2-70,4; привитой сополимер акриловой кислоты с поливиниловым спиртом - 0,6-0,8; вода - остальное. Недостатком указанного изобретения является недостаточное время набора пластической прочности, недостаточной прочности на сжатие и изгиб, низкая адгезия в агрессивных условиях, высокая себестоимость.

Известен тампонажный раствор (заявка РФ №94007861, А1, 1995.12.10). Тампонажный раствор, содержащий портландцемент, расширяющую добавку оксида кальция высокотемпературного обжига и воду, дополнительно содержит газовыделяющую добавку ПАП-1, неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ), анионное поверхностно-активное вещество (АПАВ) и пластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент 100; расширяющая добавка 4-8; газовыделяющая добавка 0,3-0,5; НПАВ 0,015-0,025; АПАВ 0,015-0,025; пластификатор 0,02-0,05; вода 50. Недостатком указанного изобретения является недостаточное время набора пластической прочности, недостаточной прочности на сжатие и изгиб, низкая адгезия в агрессивных условиях, высокая себестоимость.

Известен тампонажный раствор, принятый за прототип (патент на изобретение РФ №2255204 С1, 2005.06.27). Облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент, облегченную добавку, оксихлорид алюминия и воду, в качестве облегчающей добавки содержит добавку из группы: глина, трепел, диатомит, вермикулит, перлит, а в качестве оксихлорида алюминия, по крайней мере соединение из группы: гидрооксихлорид алюминия, пентаоксихлорид алюминия, тетраоксихлорид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент 100, указанная облегчающая добавка 5-10, указанный оксихлорид алюминия 0,05-1, вода - до получения водоцементного отношения 0,6-1,4. Тампонажный раствор для продуктивной зоны скважины, включающий портландцемент, оксихлорид алюминия и воду, содержит в качестве оксихлорида алюминия, по крайней мере одно соединение из группы: гидрооксихлорид алюминия, пентаоксихлорид алюминия, тетраоксихлорид алюминия и дополнительно понизитель водоотдачи и пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.ч: портландцемент 100, указанный оксихлорид алюминия 0,05-4, понизитель водоотдачи 0,2-0,6, пеногаситель 0,02-0,06, вода - до получения водоцементного отношения 0,45-0,5, причем указанный тампонажный раствор может дополнительно содержать ускоритель и/или пластификатор в количествах 0,04-0,6 мас.ч. каждый. В способе цементирования скважин, включающем промывку буферным раствором с последующей закачкой тампонажного цементного раствора, после промывки буферным раствором осуществляют последовательную закачку «загущенной пачки» тампонажного раствора - силиката металла, указанного облегченного тампонажного раствора, а затем указанного тампонажного раствора для продуктивной зоны скважины (может дополнительно содержать ускоритель и/или пластификатор в количествах 0,04-0,6 мас.ч. каждого). Недостатком указанного изобретения является низкая изолирующая способность крепи в продуктивной зоне, недостаточное время набора пластической прочности, низкая прочность на сжатие и изгиб, низкая адгезия в агрессивных условиях, высокая себестоимость.

Техническим результатом изобретения является повышение изолирующей способности тампонажного раствора в продуктивной зоне скважины, за счет увеличения времени набора пластической прочности, прочности на сжатие и изгиб и адгезионных сил.

Технический результат достигается тем, что тампонажный раствор, содержащий портландцемент, пластификатор, воду, согласно изобретению содержит в качестве пластификатора алкилбензилметиламин хлорид и поливинилпирролидон, при следующем соотношении компонентов мас.%:

портландцемент - 66;

алкилбензилметиламин хлорид - 0,1-0,3;

поливинилпирролидон - 0,2;

вода - остальное.

Применение предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволяет увеличить время набора пластической прочности и за счет этого увеличить изоляционные характеристики крепи скважины во время вторичного вскрытия продуктивного пласта, а также повысить прочность тампонажного камня на сжатие и изгиб, адгезионные силы с металлом, низкая себестоимость.

При добавлении в тампонажную систему низкомолекулярного катионактивного полимера, наблюдается перераспределение поверхностного заряда у частиц цемента, что обеспечивает гидрофобизацию поверхности твердого тела. Данное явление увеличивает сроки схватывания и время набора пластической прочности цементного раствора, модифицирует структуру тампонажного камня, благодаря чему улучшаются его физико-механические характеристики.

Добавка в полимерный тампонажный раствор неионогенного высокомолекулярного полимера приводит к стабилизации системы. Уменьшается образование пены, дополнительно увеличиваются сроки схватывания и время набора пластической прочности. Увеличивается прочность тампонажного камня, а также сила сцепления с металлом.

Тампонажный раствор приготавливают следующим образом. В воду при постоянном перемешивании добавляют ингредиенты при следующем соотношении компонентов: катионактивный полимер - 0,1-0,3 мас.%, неионогенный полимер - 0,2 мас.%, портландцемент - 66 мас.%.

Далее приготовленный тампонажный раствор подают из цементировочного агрегата по линии монифольда и через осреднительную емкость в скважину. Необходимое количество катионактивного полимера в тампонажном растворе принимают исходя из имеющихся горно-геологических условий цементирования. В зону продуктивного пласта скважины полученный тампонажный раствор подается через цементировочную муфту и выдавливается по зазору между стенкой скважины и обсадной колонной.

При взаимодействии катионактивного и неионогенного полимеров обеспечивается однородность и стабилизация тампонажной системы. Причем катионактивный полимер добавляют в количестве 0,1-0,3 мас.% из условия обеспечения необходимой пластичности тампонажного раствора, а количество неионогенного полимера в интервале 0,2 мас.% принято из условия обеспечения наиболее максимальных прочностных показателей тампонажного камня, а также его пластичности (см. таблицу).

Тампонажные растворы для ремонтно-изоляционных работ

№опыта	Реагенты и их наименование	Содержание компонентов	Свойства тампонажного раствора и камня
В/Ц	Д, см	Сроки схватывания: начало-конец, мин	σизг, /МП а	σсж,МПа
1	Портландцемент	100	0,5	19	180-190	7,3	18,5
Метилцеллюлоза	0,6
ТБФ	0,4
Гидрооксихлорид	4,0
2	Пример 1 +	0,6	0,5	21	195-235	6,4	15,4
Пластификатор С-3
3	Пример 1 +	0,04	0,5	21	210-265	7,6	14,9
Пластификатор НТФ
4	Портландцемент	66	0,5	22	750-1345	8,8	18,6
Вода	33,7
Алкилбензилметиламин хлорида (катамин)	0,2
Поливинилпироллидон (конкрепол)	0,1
5	Портландцемент	66	0,5	>25	765-1320	9,2	23,1
Вода	33,6
Алкилбензилметиламин хлорида (катамин)	0,3
Поливинилпироллидон (конкрепол)	0,1
6	Портландцемент	66	0,5	>25	798-1580	10,6	25,2
Вода	33,6
Алкилбензилметиламин хлорида (катамин)	0,2
Поливинилпироллидон (конкрепол)	0,2
7	Портландцемент	66	0,5	>25	790-1375	10,2	23,1
Вода	33,5
Алкилбензилметиламин хлорида (катамин)	0,3
Поливинилпироллидон (конкрепол)	0,2
8	Портландцемент	66	0,5	24	780-1320	8,6	17,2
Вода	33,5
Алкилбензилметиламин хлорида (катамин)	0,2
Поливинилпироллидон (конкрепол)	0,3
9	Прототип		0,5	20	180-240	7,6	17

Использование предлагаемого тампонажного раствора обеспечивает следующие преимущества:

- повышение времени набора пластической прочности;

- повышение прочности цементного камня на сжатие и изгиб;

- увеличение адгезионных сил с обсадной колонной;

- снижение его себестоимости.

Тампонажный раствор, содержащий портландцемент, пластификатор, воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве пластификатора алкилбензилметиламинхлорид и поливинилпирролидон при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент	- 66
алкилбензилметиламинхлорид	- 0,1-0,3
поливинилпирролидон	- 0,2
вода	- остальное.