Тампонажный раствор

)5 Е 21 В 33/138 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛ Ь СТВ АВТОРСКО 60 - 7 2 - 8 1 -(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут по креплению скважин и буровымрастворам(56) Авторское свидетельство СССРМ 1222820, кл, Е 21 В 33/128, 1981.Авторское свидетельство СССРМ 1617133, кл, Е 21 В 33/138, 1988. Изобретение относится к технологии крепления нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов, например, при малой толщине непроницаемой перемычки между водоносными и продуктивными горизонтами, при наличии зон с аномальной величиной пластовых давлений и т.д,Цель изобретения - повышение изолирующей способности расширяющегося тампокажного раствора путем снижения величины фильтрационного водоотделения и повышения адгеэии формирующегося цементного камня к стенкам обсадной колонны при сохранении его упруго-деформативных свойств,Поставленная цель достигается тем, что раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку и воду, дополнительно содержит полиметиленмочевину (ПММ) при следующем соотношении компонентов, мас,%:(57) Сущность изобретения; раствор содержит, мас.%: портландцемент 60 - 30; расширяющую добавку на основе оксида кальция 2-8; полиметиленмочевину 1-3, воду остальное. Смешивают сухие компоненты, загем затворяют водой. Применение раствора обеспечивает снижение фильтрационного водоотделения в 2-2,5 раза и увеличение адгезии к обсадной колонне в 1,4-1,5 раза.1 табл. Вода Остальное.Полиметиленмочевина представляет собой белый мелкодисперсный пооошок с высокой удельной поверхностью (10 - 1,65 10 см 2/г). В воде незначительно набухает Выпускается по ТУ 6 - 05 - 217 - 1448 - 87. В процессе формирования структуры частицы ПММ являются центрами к кристаллизации гидроксида кальция (портландита) и эттрингита,.являющихся основными расширяющими структурными элементами. В результате введения совместно с расширяющей добавкой ПММ образуются мелкодисперсные кристаллы, обеспечивающие большую величину расширения камня и высокую адгезию его с металлом колонны,В тампонажном растворе частицы ПММ кольматируют поры в прифильтровой зоне и снижают его водоотдачу. В затвердевшем камне упругие частицы ПММ являются демпфирующими элементами микроструктуры, повышающими его упруго-деформативные свойства.В качестве расширяющей добавки наиболее эффективным в смеси с полиметиленмо 1799999чевиной является использование оксида кальция, полученного обжигом карбонатных пород при температуре 1500 - 1700 С. Это позволяет получить линейное расширение в пределах 4-10 без ухудшения технологических и физико-механических свойств раствора и камня,Приготовление предлагаемого тампонажного раствора осуществляют предварительным смешиванием сухих компонентов (портландцемента, расширяющей добавки и ПММ) с последующим затворением водой.Фильтрационное водоотделение тампонажного раствора определяют по стандартной методике на установке УВЦ - 2 при температуре 75 С и перепаде давления на фильтре 3,7 МПа,Адгезию цементного камня оценивают по величине удельного давления на сдвиг при выдавливании твердевших в течение 2 суток при 75 С образцов из стальных цилиндрических форм диаметром 50 мм высотой 100 мм,Изолирующую способность тампонэж.ного раствора и затвердевшего камня оце.нивают по давлению гидропрорыва на специальной установке, фиксируя начало фильтрации через образцы, твердеющие в стальной обойме диаметром 50 мм и высотой 100 мм.Линейное расширение определяют при твердении образцов в конических формах высотой 80 мм и диаметрами оснований 35 и 50 мм в воздушно-влажных условиях при 75 С в течение 24 ч.Испытания на прочность и деформативность проводят на универсальной испытательной машине "Инстрон" 1342 (ФРГ),П р и м е р 1. В сухом виде тщательно в течение 5 мин перемешивают 500 г цемента (64 ), 39 г расширяющей добавки (5 ) и 15.5 г ПММ (2). Полученную смесь высыпают в чашку для затворения и приливают 226 мл воды, перемешивают в течение 3 мин, Полученный раствор заливают в формы (1 1 5 см), атакже в формы(б =50 мм, и = 100 мм) и помещают в термостат где образцы выдерживают в воде при температуре 75 С. После твердения в термостате проводят испытания прочностных показателей, а также определяют величину адгезии к металлу.Тампонажный раствор и камень имеют следующие свойства; водоотдача - 300 см /30 мин. давление гидропрорыва -3,8 МПа/м, давление на сдвиг - 4,0 МПа/2 сут, предел прочности при изгибе через 24 ч - 6,2 МПа, предел прочности при, сжатии - 16,3 МПа, линейное расширение - 7,7,относительная предельная деформация -20 10П р и м е р 2, 450 г портлэндцемента(60) смешивают с 37,5 г расширяющей добавки(7) и 22,5 г ПММ (3 ), затем полученную смесь высыпают в чашку длязатворения и приливают 225 мл воды, перемешивают в течение 3 мин. Тампонажныйраствор и камень имеют следующие показа"0 тели: водоотдача - 230 см /30 мин, давлезние гидропрорыва камня - 4,8 МПа/м,давление на сдвиг - 4,0 МПа/2 сут, пределпрочности при изгибе 7,8 МПа, предел прочности при сжатии 19,8 МПэ, линейное расширение 9,0 , относительная предельнаядеформация - 4,4 10".П р и м е р 3. 400 г портландцемента(58 ) смешивают с 69 г расширяющей добавки (10 ) и 3,4 г ПММ (0,5 ), затем пол 20 ученную смесь высыпают в чашку длязатворения и приливают 217 мл воды, перемешивают в течение 3 мин. Тэмпонажныйраствор и камень имеют следующие показатели: водоотдача - 300 см /30 мин, давлезние гидропрорыва - 2,4 МПа/м, давление насдвиг - 2,2 МПа/2 сут, предел прочности присжатии 12,1 МПа, линейное расширение -4,7, относительная предельная деформация 1,2 1030 Свойства предложенного тампонажного раствора и известной композиции приведены в таблице. Добавка ПММ менее 1 неснижает существенно фильтрационное водоотделение, а также не увеличивает адгезию камня к колонне, при содержании всмеси более 3;4 ПММ значительно ухудшается подвижность раствора,При содержании в растворе менее 2 расширяющей добавки происходит незна 40 чительное расширение, а при добавленииболее 8 оксида кальция снижаются физико-механические показатели тампонажногокамня.Как следует из приведенных данных,45 снижение фильтрационного водоотделенияпри совместном введении ПММ с оксидомкальция происходит в 2-2,5 раза, увеличение адгезии тампонажного камня к колоннена 40-50 .50Формула изобретенияТампонажный раствор, включающийпортлэндцемент, расширяющую добавку наоснове оксида кальция и воду, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения егоизолирующей способности за счет снижения фильтрационного водоотделения и повышения адгезии цементного камня кколонне, он дополнительно содержит пол1799999 2-8 1 - 3 Остальное,основе оксида кальцияПолиметиленмочеви наВода иметиленмочевину при следующем соотношении компонентов, мас,:Портландцемент 60.-70Расширяющая добавка на еизико-механические свойства раствора м камня при температуре 75 вс а т Авале ниема тмосмтелвпределвиа деоормвЮ Гостав раствора, мас.я Растека"емостьода,по конусу АэНИИми Сроки схетываиия,ч.мии Водоотдачасмт/3 оредел прочности черезг 4 ч, ев иие тидт" расеиполииепровы- сдеи камна Ида расеи" ремис,ясная доспехаланд цена а- ко аи зги- сеа Ое тмм ае.Кулакова Техред М,Моргентал Корректор А.Мот еда кто Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям й открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4(5 аказ 1143 ВНИИПИ Гос Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин