Тампонажный раствор

(зо 5 Е 21 ОПИ Е ЕНИЯ ОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРС льская Орен.В,нефти тепло 00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к добычеи газа. Цель изобретения - снижение Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к тампонажным растворам для цементирования скважин при отрицательных температурах, в частности для цементирования ,приустьевой части скважины в интервалах многолетнемерзлых пород МП)Известен калийно-щелочной тампонажный раствор (КЩР), в состав которого входит портландцемент для "холодных" скважин, затворенный на воде с добавкой 2-20 мыс,ч; углекислого калия и 2-20 мас.ч. едкого калия, взятых в соотношении 1:1, При взаимодействии этого раствора с минералами тампонажного цемента формирование камня при низких. температурах значительно ускоряется и протекает практически так же, как и при +20 С.Однако данный раствор обладает высокой теплопроводностью(при -50 С А 0,6-0,8 50 171408 проводности и проницаемости при одновременном повышении прочности сцепления тампонажного материала. Тампонажный раствор содержит следующие компоненты, мас,ч. тампонажный цемент 50-75; бентонит 20-25; предполимер уретанового ряда с концевыми изоцианатными группами 100. Раствор готовят введением смеси бентонита и цемента в . предполимер, При взаимодействии предполимера с гигроскопически связанной водой бентонита образуется пористый пластичный резиноподобный материал. Использование раствора обеспечивает повышение качества цементирования в условиях многолетнемерзлых пород, 2 табл,Вт/м град), в связи с чем он не может пред отвратить растепления мерзлоты при бурении и эксплуатации скважин.Наиболее близким к изобретению является тампанажный пеноцементный раствор, содержащий минеральное вяжущее, наполнитель, пенообразователь, например аолефинсуфонат или эмультал или синтанол, эмульгатор, например аэросил или бутоксиаэросил, кремнийорганическое соединение (ГКЖ), воздух и калийно-щелочную жидкость затворения.Недостатками этого раствора является то, что при низких давлениях (менее 0,5 МПа), характерных для приустьевой части скважины, он обладает достаточно высоким коэффициентом теплопроводности (порядка 0,27-0,35 Вт/м.град). низкой прочностью сцепления с металлом, высокой проницаемостью (порядка 5,510 ги ):, что не позволяет обеспечить устойчи 2вость устья скважины в результате растеплекия и потери адгезии цементнойоболочки со стенкой скважины, а наличиепроницаемости приводит к пропитке водой 5и увеличение коэффициента теплопровод-.ности до значений, близких к теплопроводнОсти чистых цементов ( А 1,0 Вт/м град),Целью изобретения является снижениекоэффициента теплопроводности и проницаемости, повышение прочности сцепления,Поставленная цель достигается тем, чтотампонажный раствор, содержащий полимерное соединение, глину и тампонажный 15цемент, в качестве полимерного соединения содержит предполимер уретанового ряда с концевыми изоцианатными группами(-МСО), а в качестве глины - бентонит приследующих соотношениях компонентов, 20мас.ч.:Предполимер уретанового ряда сконцевыми изоцианатнымигруппами (-МСО) 100Бентонит 20-25 25Тампонажный цемент 50-75Предполимер уретанового ряда с концевыми иэоцианатными группами ( - МСО)представляет собой гидрофильный растворсветло-желтого цвета и имеет следующую 30структурную формулу;СН3 сн; -нссс-(сн;снс)- МСО-(сн;сн;о);сан-Д-сн,МС 0Физико-химические свойства предполимера определяются следующими показателями: 45Плотность, кг/смз 1140 Вязкость при 20 С, МПа с 730 Содержание свободныхизоцианатных групп (-МСО, 8,5 Температура вспышки в 50 открытом тигле, С 126 Температура застывания, С -25 При взаимодействии предполимера с водой изоцианатные группы смешиваются с образованием мочевидных связей и выде лением С 02, Продукт реакции представляет собой пластичный реэиноподобный материал. Возможно отверждение в водных дисперсных системах (глинистый и цементный растворы, гидрофильная эмульсия, пена),Время начала отверждения находится в пределах 3-15 мин. При взаимодействии с водными суспенэиями глин, барита и меласроки отверждения практически не иэмейя-ются, но при этом повышается пластическаяпрочность отвержден ного состава.В качестве полимера могут быть использованы соединения "Хайсил", а также "Буретан".Состав тампонажного раствора приведен в табл, 1; свойства раствора - в табл. 2.П р и м е р, Для экспериментальнойпроверки готовят десять составов тампонажного раствора (табл. 1). В предлагаемомсоставе в качестве предполимера используютоеагент "Хайсил-ОНАМ", а качестве отвердителя - бентонит, а также тампонажный цемент.Состав 2 (табл. 1) готовят следующимобразом. К 100 гпредполимера при перемешивании добавляют предварительно приготовленную смесь из 20 г бентонита, 50 гцемента.При изучении свойств тампонажногораствора используют стандартные методики, применяемые при исследовании тампонажных материалов, теплопроводность всоответствии с экспресс-методом Волькенштейна В.С.; адгезионные свойства по методу кольца; проницаемость по вакуумномуметоду),Из табл. 2 видно, что состав на основепредполимера с бентонитом обладает низкой теплопроводностью и проницаемостью,достаточно высокой адгезией к металлу, постоянной во времени. Величина адгезии недостаточна для надежного крепления устьяскважины (состав 1).Предлагаемый тампонажный растворпо сравнению с известным обладает высокой прочностью сцепления с металлом, возрастающей во времени (в течение 15 сутувеличение адгезии в 9-12 раз), низкой теплопроводностью и нулевой газопроницаемостью (составы 2-4),Оптимальное содержание бентонита впредлагаемом тампонажном растворе установлено 20-25 мас.ч, При уменьшении содержания бентонита (менее 20 мас.ч.)наблюдается увеличение коэффициентатеплопроводнасти (состав 5). Повывенноесодержанйе бентонита приводит к снижению адгезии к металлу (состав 6).Содержание цемента в тампонажномрастворе установлено 50-75 мас,ч, Превышение содержания цемента приводит кухудшению теплоизоляционных свойств, аснижение содержания цемента - к снижению прочности сцепления (составы 7 и 8соответственно).Предлагаемый тампонажный раствор обеспечивает высокую прочность сцепления с колонной, достаточную для надежного крепления устья скважин в условиях ММП. При этом исключается растепление ММП при длительной эксплуатации месторождения за счет низкой его теплопроводности. Отсутствие проницаемости тампонажного раствора обеспечивает сохранение тепло- изолирующих свойств при кратковременном растеплении ММП.Формула изобретения Тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент; глину и полимер, о тлича ющийся тем,что.сцельюснижения теплопроводности и проницаемости при одновременном повышении прочности сцепления тампонажного материала, он в 5 качестве полимера. содержит предполимеруретанового ряда с концевыми изоцианатными группами, а в качестве глины - бентон ит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.10 Тампонажный цемент 50-75Бентонит 20-25 Предполимер уретанового ряда с концевыми изоцианатнымигруппами 100 ф феТэбюнцаКозффициеитт еээлооровоциости,От/и К Ороиицаемост10 этиа Растеиав. юстьсм чиость сцеллеиил с иеталлоиэ0 вэ.иерее врееэ сут Оээьтиост ь г/мт Условии Составэеэв. авлеиив,0,408 О 44 0,345 0,36 22 22 1 4 2 .4 0,103 О, 064 0 16 ) 16 0,437 0330 ФАтмосфер 0,140200 0,094 22 20 21 0,571 1,э 12 0625 155 Э 0,421 0,633 1240 137 Ф 4 Р,6,6,1 19 0,390 4 сфер 6,135 0202 0,177 0,195 6270 0,30) 6,113 2 4 4 Ь99 0,5 1,0 РО 11 Составитель М.Тепловедактор Н.Гунько Техред М,Моргентал Корректор Т.Ма Заказ 669 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/О) Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 0,1 0,3 0, Р,Э 0,1 0,3 0,1 0,3 0,220 0,138 0607 0,2050,225 0,16 6,248 0,273 0316 0,593 1,4390,64 1,5780014 1,4650304 12240797 1,5000,270 0560393 15876,840 2,070,2600;8540368 0,9356657 1,580,352 0,8950,489 69260,336 0,889