Тампонажный раствор

/13 51)5 Е 21 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИ ИЯ ОБ ЕТ ЕТЕЛЬСТВУ, 1988. й, В.П. Тимовс эрэдыменко и свидетельство . Е 21 В 33/138 свидетельство , Е 21 В 33/138 ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИД юл. %43й научно-исследовательскийеплению скважин и буровым Изобретение относится к тампонажным материалам для цементирования нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов.Наиболее эффективно применение для этих условий расширяющихся тампонажных композиций, обеспечивающих высокую плотность контакта цементного камня с колонной и породой (1, Недостатком известных расширяющихся тампонажных материалов является пониженная трещиностойкость и низкая деформативность камня. При воздействии динамических нагрузок на крепь в процессе перфорации и освоения скважин в тампонажном камне возможно образование трещин, нарушающих герметичность заколонного пространства.Для повышения деформативных свойств известна цементная смесь, содержащая в качестве компонента, повышающего деформативные свойства камня, сульфированную меламиноформальдегидную смолу марки МФАР совместно с хромо,.,Й 2 но 1 776765 А 1(57) Сущность изобретения: раствор содержит компоненты, мас.ч,: портландцемент 10; расширяющая добавка на основе оксида кальция высокотемпературного обжига 2 - 10; аминоформальдегидная или эцетонформальдегидная смола 0,05-1,50; вода 45-55, На водном растворе смолы затворяют сухую смесь. Раствор обладает повышенной изолирующей способностью за счет увеличения давления гидропрорыва на контакте с обсадной колонной. 1 табл. пиком, Но ее использование затруднено изэа дефицитности и дороговизны (2.Известен тампонажный раствор, включающий портландцемент, ацетоноформальдегидную смолу(АЦФ С), кремнегель и воду. Это техническое решение служит для получения ударотрещиностойкого цементного камня пониженной проницаемости, но не обладающего расширением (3.Известен тампонажный раствор, содержащий портландцемент, расширяющую добавку и биополимер, недостатком которого является невысокая изолирующая способность, определяемая по сопротивлению давления гидрораэрыва на контакте цементного камня с металлом 4.Целью изобретения является повышение изолирующей способности путем увеличения давления гидроразрыва на контакте цементного камня с обсадной колонной при сохранении упругодеформативных свойств камня. Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку наоснове оксида кальция высокотемпературного обжига и воду, дополнительно содер-. жит ацетоноформальдегидную или аминоформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас, ч.:Портландцемент 100 Расширяющаядобавка на основеоксида кальция высокотемпературногообжига (НРС) 2 - 10 Ацетоноформальдегидная или аминоформальдегиднаясмолы 0,05 - 1,5 Вода 40-55 Смола АЦФ обладает способностью отверждаться в щелочной среде при попадании в цементный раствор, имеющий рН 11-12, ее функциональные метилольные группы обладают способностью взаимодействовать как между собой, так и с водоотни-. мающими агентами, например, элюминатами и силикэтами кальция, содержащимися в п/ц. Благодаря наличию в и/ц расширяющей добавки оксида кальция высокотемпературного обжига создаются благоприятные условия для отверждения метилольных групп АЦФС с ионами Са одновременно идет взаимодействие этих групп с гидратными новообразованиями, результатом этого является хорошее диспергирование и пластификация раствора, а в конечном случае повышаются упруго-деформативные свойства цементного камня и его изолирующая способность. Процесс расширения происходит в более мягком режиме эа счет снижения внутренних напряжений пластификаторами.Аналогичным действием обладает смола меламиномочевиноформальдегидная марки МФАР, выпускаемая по СТП 141-13- 86 в виде порошка, Смола АЦФ-ЗМ выпускается по ТУ 59 02 039 6783, И з расширяющихся добавок наиболее технологичной является добавка на основе оксида кальция высокотемпературного обжига марки Н РС.При использовании этой расширяющей добавки в сочетании с пластификатором АЦФС или МФАР линейное расширение камня достигает величины в пределах 3- 6, что одновременно приводит к повышению прочности и изолирующей способности цементного камня, определяемой по сопротивлению давления гидроразрыва на специальной установке.Тампонажный раствор готовят следующим образом: в приготовленную воду добавляют расчетное количество смолы АЦФ или МФАР, перемешивают, затем в жидкость эатворения вводят смесь портландцемента и расширяющей добавки, затем производят перемешивание лабораторной 5 мешалкой в течение 3-х мин. Лабораторныеиспытания тампонажного раствора проводят в соответствии с ГОСТ 26798.0-85, Испытание образцов на прочность послеоодносуточного твердения их при 1 = 75 С 10 производили на универсальной испытательной машине "Инстром 1342" (ФРГ) с автоматической записью величины нагрузки и деформации до момента разрушения образцов. Модуль упругости рассчитывали как от ношение предела прочности при сжатии квеличине предельной деформации образца при тех же испытаниях.Линейное расширение определяли притвердении образцов в конических формах 20 высотой 20 мм и О = 35 и 50 мм во влажновоздушных условиях в течение 24 ч на приборе ПНГ.Изолирующую способность цементногокамня оценивали по давлению гидропроры ва, т. е. давлению, при котором наблюдаетсяфильтрация воды через цементный камень, твердевший 24 ч при т = 75 С в цилиндрической обойме высотой 0,1 м, диаметром 0,05 м.30 Физико-механические свойства тампонажного раствора представлены в таблице.П р и м е р 1 (из табл., и. 4), Берут 495мл воды, добавляют 5 г смолы АЦФ, перемешивают механической мешалкой. После 35 этого раствор испытывают на водоотстой ипроводят испытания по ГОСТ 26798.2-85 при 1= 75 С.П р и м е р 2 (из таблп. 9). Берут 550мл воды, добавляют 15 г смолы МФАР, пе ремешивают, затем добавляют смесь портландцемента (1000 г) и НРС- 100 г, перемешивают и проводят испытания, аналогичные примеру 1, Результаты испытаний см, в таблице, и, 9.45 Проведенные испытания показали, чтовведение в тампонажный раствор смол АЦФ или МФАР в сочетании с расширяющей добавкой приводит как к увеличению прочности и линейных размеров, тэк и к 50 повышению изолирующей способности (подавлению гидропрорыва) и к повышению деформативности (пс модулю упругости),Увеличение содержания АЦФ илиМФАР вышеуказанных пределов ведет к 55 удорожанию материалов, снижению эффективности. Введение малого количества расширяющей добавки (НРС) не повышает давление гидропрорыва, ее увеличение выше 10 ОО может привести к перенапряжению цементного камня, к его растрескивэнию.1776765 Использование раствора позволит повысить качество цементировэния скважин.Растекаеност додуггь рас Ззтрзггое ти тоз, даапезегагдрогнгорнаадда/н Одена закус. терапии арн 75 оС, н-генг Боскар, нас,н.ДЦНРС. ДЦОБОрда07 тОаиазаегегй диапааон р пп 36 зв 36 3,5 1,В 3.9 5,0 а,оа,в 1 а,в Ь,2 12,В а, 1 З,о 0,6 1,В о,з 2-50 гтао з-ао 0,5 ЬЭ,5 0,05 Ь 51,5 53,5 НФАР 21 21,5 22 1 1 ООг 1 аа 23 100 10 о,5о,а 50,55 Ь,З 1 З.9 а,г 1 а,г ,Ь 1 Ь,5 а,о 1 з,о а,1 12,0 Ь,2 З,7 З,Ь 5 Ь,56 З.З 7 гз 37 зв 25 22 1,В 2,5 5,6 2,0 го 2-20 2-50 2-ОО З-го 0,05 Ь 5 О,Ь 5О,а 50 0,51,5 55 0,5550 0,51,0500,5Оапрадеиьннд диапазоно,ог ао о,а2 60 0,6Прототип 1,г 0,7 а,г 1,9 1,В 21 гг 20 1 В 22 Ь 1 ОО 2 5 100 5 6 100 1 О 7", 1 оаВз 100 20 2,7г 1 1,6 ЗО Ь5,35Ь,6 Зго 1 гга 0,6 3,0 11,6 6,5 га 21 9 100 1 1 О Оо 11 г-ао 1 Бнополннер Ь,6 Ь,О 12,0 1 Я 1,9 11 1 ОО Ь 50 0,5 и аналоги Составитель М.ТепловТехред М,Моргентал Корректор С,Патрушева Редактор Заказ 4104 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Произеодственно.издательский комбинат "Патент",г.Узггород,ул.Гагарина, 101 Формул а изобретения Тампонажный раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку нэ основе оксида кальция высокотемпературного обжига и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения изолирующей способности путем увеличения давления гидропрорыва на контакте цементного камня с обсадной колонной при сохранении упругодеформативных свойств камня, он дополнительно содержит водорастворимуюаминоформальдегидную или ацетонформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: 5 Портландцемент 100Расширяющая добавкана основе оксидакальция высокотемпературного обжига 2 10 10 Аминоформальдегиднаяили ацетонформальдегиднаясмола 0,05-1,50Вода 45-55