Тампонажный раствор

)5 Е БРЕТЕ ДЕТЕЛ ЬСТ ВТОРСКОМУ содер- ,8155- оновая модей- произдов Сз обавку ют це- цеплеисследовапо добыче и ржэщих гаируллин, , В,И.Деорозов и ССР 981. я к бурению скважным растворам тяных и газовых 0,0004-0,015 ,0003-0,005Остальное 15 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И(71) Волго-Уральский научнотельский и проектный институтпереработке сероводородсодзов(56) Авторское свидетельство СМ 825861, кл. Е 21 В 33/138, 1Авторское свидетельство СМ 1033710, кл, Е 21 В 33/138,Изобретение относитсжин, в частности к тампонадля цементирования нефскважин,Известен тампонажный раствор, содержащий тампонажный цемент, воду и добавку; повышающую прочность цементногокамня, В качестве последней использовананитрилотриметилфосфоновая кислота(НТФ).Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является тампонажн ый раствор дляцементирования нефтяных и газовых скважин, содержащий тампонажный цемент,НТФ, гексаметилентетрамин и воду при следующем соотношении компонентов, мас,0;Тампонажнь 1 й цемент 66,6500-.66,6693Нитрилотриметилфосфоновая кислотаГексаметилентетрамин 0 ЖНЫИ РАСТВОР зобретения: раствор мпонажный цемент 70 рилотриметилфосф - 0,0215; продукт взаи илентетрамина с хлор ыщенных углеводоро 53; вода остальное, Д воде, затем затворя ние камня до 1,80/. с до 2,98 МПа. 1 табл,(54) ТАМПОНА 57) Сущность и жит, мас.,; та 71,8287;. нит кислота 0,0071 ствия гексамет водными ненас и С 4 0,053 - 0,21 растворяют в мент. Расшире ние с металлом Недостатком известного раствора является усадочность формируемого цементното камня и его недостаточно высокая адгезия к металлу,Целью изобретения является повышение адгезии формируемого цементного камня к металлу при сохранении высокой прочности и придание ему расширяющихся свойств. Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин, включающий тампонажный цемент, нитрилотриметилфосфоновую кислоту. воду и добавку, в качестве добавки содержит продукт взаимодействия гексаметилентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз и С 4 при следующем соотношении компонентов, мас. 0:Тампонажныи цемент 70,8155-71,8287 Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,0071 - 0,0240 45 50 0.2153 Продукт взаимодействиягексаметилентетрэмина схлорпроизводными ненасыщенных углеводородовСзи С 4 0,0532- 0,2153 Вода Остальное Продукт взаимодействия гексаметилентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз и С 4 представляет собой жидкость от желтовато- оранжевого до бордового цвета, температура застывания не менее -15 С. Препарат "Бактерицид" не горюч и невзрывоопасен, по степени воздействия на организм относится к 3-му классу опасности - веществам умеренно опасным. Указанный реагент применяется для защиты от деструкции и адсорбции химических реагентов,используемых для повышения нефтеотдачи пластов, а также предотвращения биообрэзований и биокоррозии в нефтедобыче,Установлено, что продукт взаимодействия гексаметилентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сзи С 4 энергично способствует образованиюгидросульфоалюминатов р процессе гидратации портландцемента, действуя как ингибиторадсорбции активных компонентов тампонажного раствора, Это приводит к интенсивному взаимодействию компонентов тампонажного раствора. расширению объема твердеющей массы. повышению ее адгезии к металлу,Тампонажный раствор приготовляется простым смешением компонентов. Предварительно растворяют в воде расчетное количество НТФ и продукта взаимодействия гексаметилентетрэмина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз и С 4 и в полученном растворе производится затворение тампонажного цемента. Технология цементирования с использованием предлагаемого тампонажного раствора не отличается от общепринятой.Для исследования были приготовлены тампонажные растворы с различным содержанием компонентов, определены их граничные и средние значения,В таблице представлены физические и механические свойства тампонажных растворов.П р и м е р. Для приготовления 1 л тампонажного раствора при соотношении компонентов, мас. :Тампонажный цемент 71,7721Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0.0215Продукт взаимодействиягексаметилеИтетраминас хлорпроизводными ненасыщенных углеводородовСзи С 4 10 15 202530 35 Вода 27,9911необходимое количество компонентов определяли по формулегп=ч у а,где гп - масса компонента в 1 л тампонажного раствора, г;ч - ,объем тампонажного раствора, л;- плотность тампонажного раствора,г/см:а - процентное массовое содержаниекомпонента.п 11 = 1406,7331 г цемента; гп 2 = 0,4214 гНТФ; гпз =4,2199 г препарата "Бактерицид";пц = 548,6256 г воды.Жидкость затворения готовили путемрастворения в 548,6256 г воды 0,4214.г НТФи 4,2199 г продукта взаимодействия гексаметилентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз и С 4.Тампонажный цемент затворили наприготовленной жидкости.Последовательность приготовления составов, указанных в таблице. аналогичнаописанной и отличается лишь количествомкомпонентов.Физические и механические свойстватампонажного раствора и цементного камня определяли известными методами,Объемные изменения тампонажногораствора при твердении определяли по методике с использованиемприбора ЖигачаЯрова.Адгезионные свойства цементного камня по отношению к металлу определяют следующим образом.В металлический стакан со сьемнымдном концентрично устанавливают металлический стакан меньшего диаметра и вкольцевое нространство заливают предлагаемый и известный растворы, Затем стаканпомещают в термостат и выдерживают приТ = 75 С в течение суток. После этого сьемное дно удаляют и на прессе УММвыдавливают внутренний стакан. По величинеусилия отрыва внутреннего стакана определяют напряжение сцепления (адгезию) цементного камня с металлом.Результаты исследований. описанных впримере, представлены в опыте 12 таблицы.Результаты аналогичных испытанийтампонажных растворов представлены втаблице,Предлагаемый тампонажный растворформирует цемен.гный камень (опыты 7-14)с лучшими физико-механическими свойствами в сравнении с прототипом (опыты 1-6).При содержании продукта взаимодействия гексаметилентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз иС 4 более 0,2153 мас. О(опыт 16) при средних значениях содержания других компонентов происходит интенсификация структурообразования, вследствие чего снижается ее подвижность до 16 см по конусу АзНИИ и 5 тампонажный раствор становится непригодным для закачивания при помощи цементировочных агрегатов. Содержание препарата "Бактерицид" менее 0,0532 мас.% (опыт 15) не повышает расширение 10 цементного камня и его адгезию к металлу.При содержании НТФ менее 0,0071 мас.о(опыт 17) малые сроки схватывания не позволяют использовать тампонажный раствор в условиях умеренных температур. 15Содержание НТФ более 0,0215 мас, (опыт 18) увеличивает сроки схватывания тампонажного раствора, при этом не повышается прочность и адгезия к металлу цементного камня. 20 При содержании тампонажного цемента менее 70,3136 мас.формируемый цементный камень имеет прочность и адгезию к металлу. меньшую в сравнении с прототи пом (опыт 19).При содержании цемента более 72,3485 мас,отампонажный раствор имеет малую (16 см) растекаемость (опыт 20),Добавка уротропина в тампонажный 30 раствор в большом количестве либо удлиняет сроки схватывания при незначительных прочности и расширении цементного камня (опыт 21). либо не обладает пластифицирующими свойствами, что не обеспечивает 35 нормальную подвижность раствора (опыт 22).Таким образом, предлагаемый тампонажный раствор позволяет получить расширяющийся цементный камень с повышенной адгеэией к металлу при сохранении технологически необходимых сроков схватывания, подвижности и прочности,Применение предлагаемого тампонажного раствора для цементирования обсадных колонн в сложных горно-геологических условиях позволит повысить качество и долговечность крепления скважин.Формула изобретения Тампонажный раствор, включающий тампонажный цемент, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, воду и добавку, о т л ич а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения адгезии цементного камня к металлу при сохранении высокой прочности и придания ему расширяемости он в качестве добавки содержит и родукт взаимодействия гексаметилентетрамина с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов Сз и С 4 при следующем соотношении компонентов, мас, :Тампонажный цемент 70,8155 - 71,8287 Нитрилотриметилфос-фоновая кислота 0,0071-0.0215 Продукт взаимодействиягексаметилентетраминас хлорпроиэводными ненасыщенных углеводородовСзи С 4 0,0532 - 0,2153 Вода Остальное( усадив +расширение) растекаемость,см Содерыание компонентов, мас,Ф Наполнение сцепления с металломИпа Пределпроцности иэгиОе, ИПа Плотность, гlсмз Сроки схватывания цас-мнн ПрепаратнбактериВода Уротропнн Цемент оиец 1,431,55 1,75 1,62 1,50 1,75 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 2,0 3.003-205 557-507-454-20 666697 66,6993 666660 66,6500 66,6445 72,9767 2-10 2-30 5-00 6-35 7-00 3-00 Э,90 4,13 6,02 4,15 3,90 5,92 0,0003 0,0004 0,0030 0,0150 0,0200 0,0164 22 22 20 20 19 16 0,0002 О,ОООЗ 0,0010 0,0050 0,0055 00055-0,03 -0,02 -0,01 +0,01 +0,01 О, 1996 0,0536 ЧП р и и е ц а н и я. 1, Лабораторные исследования проводились при температуре 75 фС давлении 0,1 ИПа2. О опытах 2,3,6,16 применяли ПЦТ.Д 20-100 Иувасайского цементного завода, в остальных опытахПЦТ Д 20- 100 Новотронцкого завода3. О опытах 7,9,14 испольэовали препарат Бактерицидн марки ЛАЭ"11 в, в опытах 8,11 - парки ЛПЭ;в опытах 12 15, 16,23,24 - марки ЛПЗ1 а в опытах 10 17 18 - марки ЛПЭ" 11 в е остальных маркиЛП 3-11 г. Составитель А.ШишкинТехред М,Моргентал Корректор П.Гереши Редактор М,Циткина Заказ 2061 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 7 8 9 1 О 11 12 13 14 15 16 ,17 18 19 20 21 22 2 Э 24 70,8792 71,3674 71,3165 71,2911 71,2708 71,7721 71,8287 70,3136 71,3877 71,2403 71,297471,28 Э 5 71,3136 72,Э 485 66,5203 71,3776 70,8115 71,8287 О, 0071 0,0142 0,0142 0,0143 0,0071, 0,0215 О, 0143 0,0141 О, 0215 0,0143 0,0054 0,0249 О, 0141 0,0144 0,0200 0,0178 0,0142 О, 0215 Известный состав 33,3298 33,3000 зз,ззоо ЗЗ.ЗЗОО ЗЗ,ЗЗОО 27,0014 Предлагаемый состав 0,0532 29,0605 0,0714 28,5470 0,1426 2 Е,5267 0,1782 28,5164 0,2136 28 5083 0,2153 27,9911 0,14 Э 7 28,0133 0,1406 295307 00357 285551 0,249328,4961 0,1782 28,5190 0,782 28534 0,1406 29,5317 0.1447 274924 332601 28,5510 0,1416 29,0327 0,2153 27,9345