933945 - Тампонажный раствор

Тампонажный раствор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

CoIo3 Соаетскнн

Соцналнстическкн

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 933945 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 28. 07.80 (21) 2967827/22-03 с присоединением заявки М(23)Приоритет(5! )М. Кл.

E 21 В 33/138

Веудеретеенный кемнтет

СССР до делам нзебретеннй н открытнй

Опубликовано 07. 06. 82. Бюллетень hk 21

Дата опубликования описания07.06.82 (53) УДК 622.245. .42(088.8) А.И. Булатов, P.È. Федосов, В.А.

В.Т. Филиппов и С.Б. Трусов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательск по креплению скважин и буровым ра (54) ТАИПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к тампонажным растворам, применяемым при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен тампонажный раствор, включающий цемент, воду и комплексную добавку-замедлитель процессов загусS тевания и схватывания. Добавка содержит ксилозу и бихромат катионов первой группы (11.

Известен также тампонажный раст1О вор, содержащий вяжущее, воду, комплексную добавку-регулятор времени загустевания, представляющую собой смесь гекситов, содержащую сорбит, маннит, дульцит l2).

Недостаток этого раствора заключается в том, что он обладает малым временем загустевания, что затрудняет его применение при температурах выше 200 С и к тому же прочность о его цементного камня недостаточно высока.

Цель изобретения - повышение степени замедления схватывания раствора

2 в ийтервале температур от 200 до 240 С и повышение прочности цементного камня.

Указанная цель достигается тем,,что раствор дополнительно содержит бихромат щелочных металлов, а смесь гекситов - идит и альтрит, причем смесь гекситов содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.Ъ:

Сорбит 25-50

Идит 15-25

Альтрит 10-30

Маннит 10-15

Дул ьцит 5 10 а компоненты раствора взяты в следующих соотношениях, мас.Ф:

Вяжущее 66,6-71; 4

Смесь гекситов 0,003 -0,6

Бихромат щелочных металлов 0,05-0,3

Вода Остальное

Гекситы - шестиатомные спиртыпредставляют собой мелкокристалличе«

933945

3 ские белые порошки, структурные формулы:

В результате возникают новые комплексы шестиатомных оксикислот с кальцием, повышающие растворимость гидрата окиси кальция в большей степени, чем з спиртово-кальциевые комплексы и бихромат щелочного металла вместе взятые. Оксикислотные комплексы снижают до минимума пересыщение, раствора гидроокисью кальция и тем самым

l0 снижают количество центров кристаллизации, что значительно увеличивает время загустевания тампонажного раствора.

Эффективность процесса замедления

15 загустевания, с ростом температуры до 240 С, в случае использования комплексной добавки предопределяется пропорциональным росту температуры простом констант нестойкости обра20 зовавшихся кальциевых комплексов шестиатомных моно-и ди-оксикислот, имеющих термическую устойчивость, близкую к 250 С, за счет связанного в комплекс иона кальция.

Указанная комплексная добавка может быть введена в раствор вместе с водой затворения. имеющие следующие

С-Н,ОН

Н-СОН

НО-С-Н ню-Ьн

Н-С-Он

СН ОН

НО-С-Н

НО-С-Н н-(-юн н-ю-юн

СН20Н

Д-маннит

С-Н ОН

Н-С-ОН

НО- -Н

Н-С-ОН н-)-юн

СН20Н

Д-сорбит

Н ОН

Д-дульцит

СН ОН

НО-С-Н . /

Н-С-ОН

НО-С-Н н-с -юн

СН ОН

Д-идит

СН ОН

НО-С-Н

Н-С-ОН

Н- -ОН

Н-С-ОН

С-Н ОН

Д-альтрит

Из приведенных изомеров дульцит имеет наименьшую растворимость в воде (около 3,23 при 150С). Это затрудняет применение дульцита в больших дозировках. Сорбит, маннит, альтрит

30 и идит хорошо растворимы.

Шестиатомные спирты получают методом каталитического гидрирования углеводородсодержащеro сырья.

Смесь гекситов с бихроматом щелочных металлов придает раствору высокую пластичность и увеличивает прочность цементного камня.

Замедление процесса загустевания тампонажного раствора обработанного смесью гекситов обусловлено компле-. ксообразованием. Давно известны соединения гекситов с ионами металлов, образующиеся в щелочной среде. В частности, для маннита описаны соединения с гидроокисью кальция и бария.

Гекситы увеличивают растворимость

Са(ОН), снижают его пересыщение, уменьшая количество центров кристаллизации и обеспечивая образование пластинчатых кристалликов.

В случае использования этой смеси гекситов в сочетании с бихроматами щелочных металлов, проявляется новый избыточный эффект, превышающий суммарный от раздельного применения 55 смеси гекситов и бихромата щелочных металлов вследствие окисления гекситов до альдоновых и сахарных кислот.

Пример . Для приготовления тампонажного раствора отвешивают

300 r ШПЦС-200 (шлакопесчаный цемент), затем готовят жидкость затворения из расчета на водо-цементное отношение 0,42-0,45. К 120 r воды добавляют 0,05-0,3 r смеси шестиатомных спиртов и 0,05-0,3 г бихромата щелочного металла (К сч 0 ). Затем полученные 120 г жидкости затворения приливают в цемент и тщательно перемешивают. Определив плотность и растекаемость цементного раствора из него формуют образцы балочек размером

20x20xlОО мм, которые набирают прочность в течение 24 ч в автоклаве при температуре Т = 240 С и давлении

P = 7 МПа.

Методика приготовления тампонажного раствора соответствует

ГОСТ 1581-78, методы испытания раствора, образцов -ОСТ 39-051-77.

Физико-механические свойства тампонажного раствора и камня, обработанного смесью гекситов и бихроматом калия по сравнению с известным приведены в табл. 1. Влияние вариаций качественного состава смеси гекситов на физико-механические свойства тамо понажного раствора и камня„Т = 240 С, P = 70 МПа приведены в табл. 2.

933945

С4

0 Ф

o e e м Сл еч

O 4\ O а u o а а л о аА

an айcf о 2

ВО .4 I

4О

° °

° Ф

С1 л еч

Ф о о

o ° o

ЕВ 9

Ю 63 3С

1» Ф

I ..

1 !

I ! !

1»

% и

Ю и С»

О K ф (У с. с

ВХ I! еб а а в

C J о е в со еч е

Ф Ф Ф

Ю 4О и м 3 еч м о .т м

4О IA

Ф Ф

С1

Ф» Ф»

4ЕС

1А

4Е4

4О

Еб

X а

X о

Ф м

4Л

СО л еч м

4М -з

Ф ь о

44 4Ч

4I Ф г

03 Q Å

Е X ь"

4С

X х

4Х IO а о

44 ф еб

Е- II

o o

an an о о

m л

4Т а

Ф о ь

4Л

IQ а

Э О

С eCI х а е л

1 !»Q х

% ь

ID CO хe

X O

44 о о

4О 1О

o o еч

° еч о

4О

X з

IC -Ф а ео о

1 JL 4C»

0 0 Х

ouu с о

СХ4

4ЕЪ 61 л е

4Ч CO

00 л

ОО

Ф Ф

»» Ф э

a e

1- а ео

Ф 1а и

4О 40 с а

1 е Ф х м м и

Э 0

upend

4L Il

o o

СО Ф о. о

411 еч ь

4Е4 ф 4Ч о

Ф. o еч.

4Х

X с !

» а Оо

0 О

-е О

Ф Ф

° CQ л О

ФЪ

» Ф

» О",В ъф

ch л

Ф Ф

CO Ф сО О ф с у

X 1a v

Еб CI ! и а X ее и

ЕВ

s ъО м

» о О м л о о

Ф о о л о о

» о м о

Ф о

° »»

Ф о

3 и

М вД х х е»

s о а

ЪС

М\

Ф о

4 !

1 б

I е

З 0 и s

L ф

3ф ее% о о

Ф о

° Ф

1 б

1 !

В I

4 .!

I б

1 о ci о о

Ф 4О О б «О

4Ч г

CO Ф» 4О

1 М O

Ф Ф Ф о о о

-е IA О л

a ° Ф Ф ео о

° Ф» ФФ ЕЧ еч,ф сО !О о о o o м м м In ь о. о о

ЕЧ ЕЧ еч, Л

CO CCl 4I С3 СО

o o an o o

Ф Ф Ф » Ф

М СВ\ О1 М 0

4Ч Ф- Ф- t4

-Ф Ф Оъ

Ф »

4Х\ ° ОО Ch.О Л О О еч м

Ф 4 4 о о

1 1 SC 1 I

1О о м ah . IA .а л В еч в

Ф O Ф Ф O Ф

Л Ее! Ф ЕО М Ф

Ю а o o п1

CV о еч

Ф»

4.4

=м

С nl

Я CO CO

Ф Ф

4I м

in o

4XI CO бф

У и

Ф(О\ ее ф ф Ф л

4О сО

m л м л

О О I .O O

Ф Ф Ф Ф о о о о

4п 4Е4 о

I о о

Се

Ме

IA 1 Е ВЕВ

° Ю

Ф Ф о Ю

933945

1Ч

4 1

0 I

}и!

1» е юИ б б\ с

3 3

an o

N М о о

М N

« с

}О

1»

X а с

СI!

IC3 l

1а 1! б= !

13! ф !

g !! о и1 а

Ф м м о 3О м

« в

«Ф м х би

9 N

3е о э

Cl с у с

3I3 C

cZ Х

Э Z

С1 Э

С б}

1 й, 89 б !

I ..

I ь еЗ ы

lC з

CC а

3»

1 !

X а с з

1» е

V C ук х о х а

C -Ф

}М с

Э 63 сС Э в а о, в

C x

-т о

» л л о ь

О 1Ч

Ф ббй}

N М

СО CD

» а>"

iI-Z с о

С 3Х бз а е

° - а

4 3а и с а

31 V б- 2 Z и э и щ e «

CL бб бф х х и. о

»»

СО CD

o an

» «

03 О\

3С

З х

Э бх В а о

3}3

Э 63 б е ь

3О а о л

« ь

X и

Z и

3Х о х

}(В ."ю

СС3 ь

« б

O N ь

Б 0 б» в х

03 03

0ъ 0а

3О О

03 01

01 01

О 3О

Z }о

s o

}б

Ю о

N ь ь.

C х о а х х о и

an an о о о о

М\ \Гъ

С3 о о с х

3С3

Щ 1v о

CZ3

1«» з

С1 333 а

Эх О

e la и с= а

3N о

М 3 и х э и х х

33 Э

33 И3 о о о о

an an о о о о

3В О

e N х и

Э с о

X ф

1 0 \ сО

3}3

Ff л

% ь

Ф о

333 о

3Z б3

Z о

C х о х

3ф

3и о

Z х

4Р

3Л

И3 ГЧ

3Х с р е х х 3а и

С3 Э

3- ф е б>

Z X

О СО

»«3

3Л О

CV 4:3 сО м о о л о

« о

X х с х о а х

I и

Э х

X с о

X х м в о и

3й х

Ф о

X и

3, 1 б, I

1 б б о а 1»

L3 С3

L х х

Ф X

3- и и Эх т и

1,.

3а

1 Ж!

1 4

I Z

1 X

> u ф

1 3Х о

I 5

1 Ю х

I х

° 4 бI

° Ф

1 4

1 б»

1 И о

1 бб

I б б

1 1

Э е 1

Э Э X 1

e x . !

czха. !

1 3

<ф I

С1 1

333 ° )

«и

z а

Э Л

3- 3-O-

«3 ! л%" 1

3- 3u v

С О 3 и Х 3 !

1 1 щ» х 1 х и

Э 3» 3

3 И 3 и yet 3

33 Э 1

Ь IA g

Ф В

Ф М\ ФФ бЧ

CV ICI В

Ю Ь ЕЧ

Ю O

oa IA л

1Ч

2 о

3х

В б» -v

Мой

X C3 sX

Z с эх о э

Ь б> 3cev

ega е о

Z l бб

K3)

О 4 4

3Z L 4

1 I 1

}Э Э

4}Ф }б

» о

>О

« о

2 з

3Ф

1х ! о

C о х с

Е}

m m м гч

933945

1аиа

%WZZ афф3.o„

СЧ о О «Ф«

СЧ

an o е в Фв о о со л

СЧ СЧ з а

I» е о an о о а м в Ф Ф

Й м м

СЧ 1Ч СЧ СЧ сО л

Ф в

an o

° - сч

o o

an Ф:Г

СГЪ Ch

О 1 В О О в в л !!О

Ф в

СО 3 СО СО 3

Ф Ill

Z о и.v с о с в в

° Ф» в

Ю»

Ф в Ф

Ю « в в в з са ф 1- а у о ф а и е ф с а

Ф о

1- т т иеи

e e в а. хст

O O в в сч 1!

СЧ СЧ о

М 1Ч

Сч Сч

С! в сч еч

1Ч сч

an в

ГЧ о о

Ф Ф о

ГЧ ГЧ о

СЧ

1Ч

Ф о а

=ю

С0

З ч

Ф т

Z и

% ф

Со

ОЪ О

СВ

Ф о 01 ъО О

Ф Ф о\ сп

ФО ФО

° Ф»

Ф Ф эЯ с т

% ф сч

Z о v с е т z

1х

Z с

Z о а х

Ф о!

МЪ

Ф о м м в о о

4@1 м

Ф Ф о о

Ги о

Ф о

v Z

Ol И т х

Г-! Ф

l» т

Z ф г- м

) )

aI О

C о

fQ с

B м

Ф о м

С!

Ф о м

О о

« о м о

О о О О

Ф о о сО о о м о м

О о!!Ъ

СО ф о

aI т о с т о

СО

О О 1

« о сп

М -4Г о о о м

О о

« о ! ч о

У л

4О

О О

О О аЛ 1Г

N C4

Z а Z

Х Z ф ф

u u

z т о

an о о

ОО о о о о

Ф о

С! о

Ф ф

1ч о

V л о о !Г! м an щ е а а х л

1- Гф Щ а а

Ю aI с с т т

Ф Ф о

О О

« м о о а o o о

Ф Ф о м м о

О м о

Г«! о а о

O о о м о о о

CI О ь о о а

СМ о о

Ф о

«Ф о о «ф

Ф Ф

1Г

° «е о

Ф о

c an Ю !ГС.з л х

У ф О о о

cv o м

СГЪ О Ch О в о o cn o

Ф « Ф в Ф в л о 4)I о м .ф л о о

an м о !л о о

Ф Ф о e o О «! ч

С 1

ГЯ 1 ! 1

1 с, о

1 б

I !

1 з а

zoic

1v ф о !ч с

Z о е

f O, C

y C с в

O C IZ

ctZa

К е3

С Х Iъ з

Z с!

l ч

cI u

7 ф

Б Z

C„ о х Ф

I !

I б

:т

Ф Ф о в сп

О О О

ГЧ н у

Q м

Г» б

О О

Ф т о =Г

9 О Л

11 м

C (О

an o !ч в ° о в ч !ч О!

z м м

« Ф Ф

o o а о

I»

1Z м о е б а

X ф с

1O. о с о

1О !

an an o

an an an о о о а м в

Ф в Ф а an an

an o o

Ф О сч в в Ф

t л л

" в о

Ф Ф в

СЛ б1 01 О ФО О

o an o

o. .o. в Ф

Ф Ю ар

° e ф K сс т о

Оа

ГЧ

Ф в *

z aJ с

Ф l0 ф СГ

Гт (Э о

933945

Составитель В. Никулин

Редактор Н. Бобкова Техред К. Мыцьо Корректор А. Ференц

Заказ 3879/19 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, Тампонажные цементы с укаэанной комплексной добавкой могут быть использованы при цементировании скважин с забойной температурой от 200 о до 240 С в связи с использованием % менее дефицитных материалов. формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий вяжущее, воду и смесь гекситов, содержащую сорбит, маннит и дульцит, отличающийся тем, что, с целью повышения степени замедления схватывания раствора в интервале температур от 200 до 240 С и повышения прочности образующегося камня, он дополнительно содержит бихромат щелочных металлов, а смесь гекситовидит и альтрит, причем смесь гекситов содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.3:

Сорбит 25-50

Идит 15-25

Альтрит 10-30

Маннит 10-15

Дульцит 5-10 а компоненты раствора взяты в следующих соотношениях, мас.Ф:

Вяжущее 66,6-71,4

Смесь гекситов 0,003-0,6

Бихромат щелочных металлов 0,05-0,3

Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 424833, кл. С 04 В 13/20, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

11 798275, кл. E 21 B 33/138, 1979 (прототип).

Тампонажный раствор

Патент 933945