Тампонажный раствор

(51)м. кл, Е 21 В 33/138 с присоединением заявки РЙ -Веудеретееинвй кенитет ССОР в делам иаееретеиий н открытий(53) УДК 622.245, .44( 088,8) Г. Р. Вагнер, Г. А. Голик, В. П. Добриднев, В, Н. Завацкий,(72) Авторы изобретения М. О. Лозинский, Н.-К.А. Марабаев, Е. и К. А. Шишин Институт коллоидной химии и химии во+ + 2 ь3)2 Й (СН 2) н--(СНз)1Сн 00 ц Сц 00 Изобретение относится к тампонажнымрастворам цля цементирования скважин,горных выработок, траншей и можетбыть использовано в нефтегазовой промышленности и строительстве,Известны тампонажные растворы, содержащие органические поверхностно-ак-тивные вещества (ПАВ), пластификаторылимонную кислоту, лигносульфонатй, алкилсульфонаты и др. 1 1.Наиболее близким по составу и достигаемому технологическому эффекту к предлагаемому является тампонажный раствор, содержащий на 100 весовых частейцемента 0,5-5% кремнеземистой добавкис размером частиц 0,1-4,4 мм, 0,1-2%реагента регулятора сроков схватываний,например кальцийлигносульфоната (ССБ,КССБ, СДБ) и 27-115% воды 21.Однако эти технические решения имеют замедленные сроки схватывания и низкую прочность цементного камни. Прицементировании им скважин, имеющих невысокую температуру ствола, часто наблюдаются водопроявления и ператоки флюидов как в период ОЗЦ, так" и после освоения скважин, что ограничивает область его применения, а при наличии пластов, содержащих высокоминерализованные воды, как правило, приводит к систематическим осложнениям в процессе эксплуатации.Цель изобретения - улучшение качества раствора за счет повышения его прочностных свойств при одновременном сокращении сроков .схватывания.Поставленная цель достигается тем, что в качестве регулятора сроков схватывания тампонажный раствор содержит разнорадикальную бичетвертичную соль аммония РБСА следующего строения где в качестве радикала к чередуютсГРУППЫ Сф Н 5 р САНЯ 1 С 9 Н 91 .9 Н т 91, 30-5,.30 3 82987 при следующем соотношении компонентов, вес.%:цемент 61,30-65,30Кремне земистаяили карбонатнаядобавкаРазнорадикальнаябичетвертичная сольаммония 0,07-0,11Вода Остальное 10РБСА представляет собой нетоксичйый продукт, может выпускаться в вице порошка или пасты, хорошо растворима в воде при нормальной температуре, синтеэирована и производится на опытном заводе 15 Института органической химии АН УССР. Стоимость РБСА ниже стоимости основной массы реагентов-пластификаторов, применяемых в нефтяной промышленности,В качестве кремнеземистых добавок 20 используются добавки диатомита, природного цеолита Закарпатского месторождения и карбонатпая добавка, представляющая собой отходы от распиловки камня- ракушечника на Узенском карьере полу острова Мангышлак, Размер частиц применяемых молотых добавок составляет 0,1-1,0 мм. Для приготовления тампонажного раствора используется тампонажный портландцемент Новотроицкого це-. 30 ментного завода.П р и м е р 1. В 1000 см воды растворяется 2,83 г РЕСА, затем вводится 666 г диатомита и смешивается с 2158 г цемента. Полученный тампонаж ный раствор и камень имеют следующие свойства:растекаемость 22 см, удельный вес1,78 г/см 3, статическое напряжение сдвига 14 дм/см, динамическое напря жение сдвига 180 дн/см, наименьшая2пластическая вязкость 12 П , наименьшая бингамовская вязкость 3 П, проницаемость через 2 сут 0,12, начало схватывания при температуре 22 С 7 ч А 5ОО мин, конец схватывания 8 ч 15 мин, прочность на изгиб через 2 и 7 сут соответственно 30 и 75 кг/см, начало : схватывания при температуре 75 С2 ч 10 мин, конец - 2. ч 55 мин, проч-. 50ность, на изгиб через 2 и 7 сут соответственно 68 и 77 кг/см.Пример 2. В 1000 см воды3растворяется 2,00 г РБСА, затем вводится 177 г цеолита и смешивается с 552065 г цемента, Полученный тампонажный раствор и камень имеют следующиесвойства:.ф фрастекаемость 22 см, удельный вес1,77 г/см, статическое напряжение3сдвига 1 1 дн/см , динамическое напря 2жение сдвига 150 дн/см, наименьшая2пластическая вязкость 10 П, наименьшая6 ин гем овска я вязкость 2 П, прон ица емостьчерез 2 сут 0,06, нччало схватыванияопри температуре 22 С 6 ч 20 мин, конец схватывания 7 ч 35 мин, прочностьна изгиб через 2 и 7 сут соответственно 30 и 73 кг/см, начало схватыванияопри температуре 75 С 2 ч 00 мин, конец схватывания 3 ч 00 мин, прочностьна изгиб через 2 и 7 сут соответственно63 и 65 кг/см .П р и м е р 3. В 100.0 см воды3растворяется 3,33 г РБСА, затем вводится 110 г карбонатной добавки и смешивается с 2113 г цемента. Полученныйтампонажный раствор и камень имеютследующие свойства;растекаемость 22 см, удельный вес1,78 г/см, статическое напряжениесдвига 12 дн/см, динамическое напряже 2ние сдвига 160 дн/см наименьшаяпластическая вязкость 11 П, наименьшая бингамовская вязкость 2 П, проницаемость 0,08, начало схватывания приотемпературе 22 С 7 ч 15 мин, конецосхватывания при температуре 22 С8 ч 20 мин, прочность на изгиб через2 и 7 сут соответственно 27 и 65 кг/см;оначало схватывания при температуре 75 Се2 ч 10 мин, конец схватывания3 ч 15 мин, прочность на изгиб через2 и 7 сут соответственно 62 и,73 кг/см.На основании исследований можно сделать вывод, что тампонажный раствор,содержащий РБСА, в отличие от известного раствора имеет ускоренные срокисхватывания при температуре 22 и 7.Сдо 45% и увеличенную на 50% прочностьцементного камня, хранящегося пр температуре 22 С и 15-39% хранящегосяопри температуре 75 С, в то же времярастекаемость и реологические характеристики предлагаемого тампонажногораствора остаются аналогичными характеристикам раствора - прототипа,Кроме того, предлагаемый тампонажный раствор имеет не только высокие ранние прочности и низкую проницаемость 2-х суточного камня, но и сохраняет свои физико-механические свойства после 6 и 1 2 мес твердения как в пресной воде, так и в растворах электролитов, включающих, в г/л:82985МаСВ - 27,2, МС 6 - 3,8, Ма 50- 1,7 Са 501 - 1,2.Опытно-промышленные испытания состава, проведенные на Узенском нефтяном месторождении, полностью подтверждают полученные в лаборатории данные и показывают технологическую и экономическую перспективность применения разработки. Наличие хороших реологических характеристик, так же как и при применении из вестного раствора, обеспечивает снижение гидравлических сопротивлений при продавке цементного раствора в затрубное пространство скважины и подъем его до устья, а в отличие от известного состава 15 достигается быстрое схватывание тампонажного раствора в условиях скважины, что предотвращает водо- и газопроявления в период ОЗЦ, а также обеспечивает благодаря высокой прочности камня длитель- гг ную работу скважины без промедления ремонтно-изоляционных работ. формула изобретения25Тампонажный раствор, содержаший цемент, кремнеземистый или карбонатный наполнитель, регулятор сроков схватывания и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качествараствора за счет повышения его прочностных свойств при одновременном сокращении сроков схватывания, в качестве регулятора сроков схватывания раствор содержит разнорадикальную бичетвертичную соль аммония, следующей обцей формулы + +2+ (сн) - ы -(сн ) -и-сн )2 сеСН СООТГ, СН 2 СООК где к - С.Н.1, СН 1, СН.1 С;,Н 1 ОН, при следующем соотйошении ингредиентов, в вес.7 О; Цемент 61,3-65,3 Кремнеземистый или карбонатный на полнитель 1,3 5,3 Разнорадикальная бичетвертичная соль аммония 0,07-0, 11 Вода ОстальноеИсточники информации, принятые во,внимание при экспертизе1. Данюшевский В, С, и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1973, с. 139.2. Патент США М 2558335, кл. 106-90, опублик. 1971 (прототип).Составитель В; НикулинРедактор М, Хома Техред З,Фанта . Корректор Н. СтецЗаказ 3689/76Тираж 627 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4