Тампонажный раствор

(51)5 Е 21- В 33/1 ЕТЕНИ САНИЕ И У СВИДЕТЕЛ АВТОР ваГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Северо-Кавказский научно-исследотельский институт природных газов(56) Авторское свидетельство СССРМ 881299, кл. Е 21 В 33/138, 1979.Данюшевский В. С. и др. Справочноеруководство по тампонажным материалам,Л.: Недра, 1987, с. 205. Изобретение относится к бурению, в частности к составам тампонажных растворов для цементирования нефтяных и газовых скважин при температурах до 100 С, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности,Известен тампонажный раствор для цементирования скважин при температурах до 75 С следующего состава, мас.0/О:Портландцемент 65,8-65,9 Поливиниловыйспирт (ПВС) 0,39-0,65 Железо азотнокислое окисное(кристаллогидрат) 0,19-0,26 Сул ьфит-спиртовая барда (ССБ) 0,19-0,32 Недостатки указанного состава - пониженная изолирующая способность, обусловленная разжижением раствора за счет добавки ССБ; невысокая деформативность(57) Сущность изобретения: раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.,: тампонажный цемент 70-72; поливиниловый спирт 0,4-0,7; нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) 0,01-0,03; вода - остальное, Растворяют спирт и НТФ в воде, на которой затем затворяют цемент. Раствор используют с портландцементами и шлакопесчаными цементами при температуре до 100 С. Деформативность камня за счет добавки НТФ возрастает в 1,5-1,7 раза.1 табл. цементного камня, обусловленная недостаточным содержанием функциональных групп, демпфирующих систему.Известен тампонажный раствор следующего состава, мас, ф 5:Тампонажныйцемент 65,01-65,67ПВС 0,33-0,99 Вода Остальное.Недостатки указанного состава - невысокая изолирующая способность и деформативность цементного камня. Введение ПВС не дает возможности получить тампонажный раствор с пониженным водосодержанием и, следовательно, с более низкой изолирующей способностью (водоцементное отношение тампонажного раствора 0,5), Добавка ПВС загущает тампонажный раствор и при более низком водосодержании раствор становится нетехнологичным (растекаемость18 см). Кроме того, ПВ С содержит всего два вида активных функциональных групп (ацетатная и гидроксильная), что недостаточно для проявления демпфирующего эффекта, При температурах более 50 С необходимо вводить в тампонажный раствор замедлители сроков схватывания, что отрицательно скажется на изолирующей способности раствора и деформативности цементного камня,Цель изобретения - повышение изолирующей способности раствора при одновременном повышении деформативности цементного камня.Поставленная цель достигается тем, что в известный состав, включающий тампонажный цемент, ПВС и воду, дополнительно введена нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) при следующем соотношении компонентов, мас. %:Тампонажныйцемент 70-72 ПВС 0,4-0,7 НТФ 0,01-0,03 Вода Остальное, В качестве тампонажного цемента используют цементы марок ПЦТ-Д 20-50, ПЦТД 20-100, ШПЦС, а также утяжеленные спеццементы марок УШЦ и УЦГ,Поливиниловый спирт марки Т (ПВС-Т) выпускаеся в соответствии ТУ 6-05-05-313- 85 на Невинномысском ПО "Азот".НТФ выпускается на предприятии и/я Апо ТУ 6-09-5283-86.Изолирующая способность тампонажного раствора определяется как способность структуры раствора оказывать сопротивление внедрению в него флюида пласта под действием перепада давления на ранней стадии твердения. Оценивается начальный градиент давлением, при котором через раствор начинает прорываться флюид пласта (иэ расчета на 1 пог. м). Этот показатель является основным при выборе рецептуры раствора для предупреждения перетоков между пластами и водогазонефтепроявлений в период ОЗЦ,Задача повышения изолирующей способности сводится к управлению состоянием пористой структуры раствора,В связи с наличием в составе молекулы ПВС двух активных функциональных групп НТФ образует комплексное соединение ПВС с образованием сетчатой структуры. Полученное комплексное соединение способствует созданию таких надмолекулярных структур, которые способны кольматировать значительно больший диапазон пор по эффективному радиусу, что и обеспечивает рост изолирующей способности, Кроме того, образовавшийся комплекс НТФ и ПВС действует на зерйа цемента,обволакивая их неоднородными функциональными группами, пластифицируя раствор, замедляя сроки схватывания, изменяя5 процесс гидратации и синергизма.Функциональные группы, адсорбируясьна частицах цемента, играют роль демпфирующих добавок, способствующих повышению упруго-деформативных свойств10 формирующегося цементного камня, Этоспособствует стойкости камня против механических воздействий и снижает вероятность газопроявлений и межпластовыхперетоков.15 Показателем деформативности цементного камня служит относительное удлинение при изгибе.Изобретение иллюстрируется следующими примерами.20 П р и м е р 1. Растворяют 0,1 г(0,01 мас, %)НТФ и 4 г (0,4 мас. %) ПВС в 295,9 л (29,59мас. %) воды путем перемешивания. Приготовленным раствором затворяют 700 г (70мас. О ) цемента марки ПЦТ-Д 20-50. Пол 25 ученный тампонажный раствор имеет следующие технические характеристики при20 С: водоотдача 16 см 2, начальный градиент фильтрации 8,6 КПа/м, относительноеудлинение при изгибе 3,6 10 .30 П р и м е р 2. Готовят тампонажныйраствор следующего состава, г/мас. %:П ЦТ-Д 20-50 720/72ПВС 7/0,7НТФ 0,3/0,0335 Вода 272,7/27,27Проводят все операции как в примере 1.Полученный тампонажный раствор имеет следующие технологические характеристики при 20 С: водоотдача 12 см;о з.40 начальный градиент фильтрации13,4 КПа/м, относительное удлинение приизгибе 4,2-10Пример 3,Готовят тампонажный раствор следую 45 щего состава, г/мас. %:ПЦТ-Д 20-50 710/71ПВС б/0,6НТФ 0,2/0,02Вода 283,8/28,3850 Проводят все операции как в примере 1,Полученный тампонажный раствор имеетследующие технологические характеристики при 20 С; водоотдача 15 см, начальныйзградиент фильтрации 11,3 КПа/м, относи 55 тельное удлинение при изгибе 3,9 10 .-4Для удобства данные по примерам сведены в таблицу.Применение указанной рецептуры составов в температурном интервале 20-75 сиспользованием тампонажных портландце1731940 ментов, а также в интервале 60-100 С на основе шлако-песчаных цементов, позволяет получить тампонажные растворы, имеющие изолирующую способность, повышенную по сравнению с прототипом в 1,5-2,5 раза, деформативность цементного камня при этом возрастает в 3,5-1,7 раза.Формула изобретения Тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент, поливиниловый спирт и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения изолирующей способности при одновременном повышении деформативности цементного камня, он дополнительно содержит нитрилотриметилфосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. : 5 Тампонажныйцемент 70-72.Поливи ниловы йспирт 0,4-0,7 Нитрилотриме 10 тилфосфоноваякислотаВода 0,01-0,03Остальное Результаты лабораторных испытаний составов тампонажных растворов, взятых по прототипу и настоящему изобретению В/ЦВода СоставПВС Нацальныйградиентфильтрации,КПа/м Относительное удлинение при ива гибе, Е 10 Водоотдаца, см за 30 мин Сроки схватыванияц-мин Вренязагустевания,мин, мас.т Плотность кг/ма Температура испытания,ьС Растекаемость,см Пример НТФ Цемент начало конец 0,010,030,020,030,010,030,020,020,010,030,0070,040,0070,04 0,01 0,03 0,02 0,03 0,01 0,03 0,02 0,02 0,01 0,03 0,007 004 0,007 0,04 0,010,030,020,03,0,010,030,020,020,010,030,0070,040,007о,ой г П р и м е ц а н и е. 1. Испытания проводили в соответствии с ГОСТои 29 798.-85 - ГОСТон 26.798,2-85 "Цементы тампонажные.Методы испытаний". Водоотдачу тампонажных составов определяли на установке лля определения водоотлачитампонажных растворов УВЦ(ТУ 25,02,0131241-78) при давлении 30 МПа и передаче давлений 3 МПа. Начальный градиент фильтрации определяли на приборе лля определения изолирующей способности связнодисперсных суспензий (а.с. 4 8 й 0325 от 21.03.79 г. по кл. Е 21 В 49/00. Разработка ВНИИКр). Относительное удлинение при разрыве определяли на 1 пзсоп 1342" и Универсальной испытательной машине длястроительных материалов,2, При 20 С использован цемент марки ПЦТ-Лгопри 75 С использован цемент марки ПЦТ-Лго"100 при100 С использован цемент марки ШПЦС"120,1 65,012 65,67З 7 о4 725 716 707 728 19 7210, 7011 7212 7013 69731 717 7018 7219 7020 7221 7122 7023 7224 7125 7226 7027 7228 7029 6930 73З 7232 72ЗЗ 10Зц 7235 65,0136 65,6737 65,0138 65,67Э 9 7040 7241 7142 704 Э 7244 7145 7246 7047 1248 1049 6950 7351 7252 7253 7054 72 099 о,зз о,й 0,7 0,6 0,7 о,4 о,4 0,6 0,6 о,1 0,4 0,3 .0,8 0,3 0,4 о,7 0,4 О,7 0,6 0,7 0,4 о,й 0,6 0,6 0,7 0,4 0,3 О,В 0,3 0,8 0,4 0,7 0,99 О,ЗЗ 0,99 0,33 о,й 0,7 0,6 0,7 о,й о,й 0,6 0,6 0,7 О,й 0,3 0,8 0,3 0,8 0,4 0,7 34 00 0 534,00 0,529,59 0,4327,27 0,3828,ЗВ о,й29,27 0,4327,59 0,3828,57 0,4127,38 03829,ЭВ 0,4327,290,3829,57 04330,693 0,4526,16 , 0,3727,693 0,3827,16 0,3829,6 0,4327,3 0,3829,59 0,4327,27 0,38