Способ получения композиции для регулирования сроков схватывания тампонажных растворов

(51)5 Е 21 В 33/1 ОПИСА ИЗОБРЕТЕНЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ нь ют ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения, Научно-производственное объединение "ИРЕА" и Чебоксарское производственное обьединение "Химпром"(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 907221, кл. Е 21 В 33/138, 1981.2. Авторское свидетельство СССР М. 1052646, кл. Е 21 В, 1981. Изобретение относится к горнои и нефтегазодобывающей промышленности, а именно к составу, который может быть применен для регулирования сроков схватывания тампонажных растворов на основе гипсового вяжущего при изоляции поглощающих пластов в скважине.В качестве регулятора сроков схватывания тампонажных растворов известна и применяется нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) предварительно растворенная в воде 1,2.Недостатком НТФ в данном составе является ее невысокая эффективность.Цель изобретения - повышение эффективности композиции для регулирования сроков схватывания тампонажных растворов на основе гипсового вяжущего,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ (57) Использование: для регулирования сроков схватывания тампонажных растворов, Сущность изобретения: отход производства нитрилотрифосфоновой кислоты со стадии центрифугирования (ИСБ - М - 1) или побочй продукт производства нитрилотридиметилфосфоновой кислоты РСБ - 500, полученный после частичного упаривания ИСБ - М - 1, нейтрализуют аммиаком или аммиачной водой до рН 5 - 7, с последующим упариванием полученной смеси до содержания активных компонентов не ниже 65 мас.%. 2 табл,Поставленная цель достигается тем, что при получении композиции растворенную в воде НТФ дополнительно обрабатывают до рН 5 - 7 аммиаком или аммиачной водой с последующим упариванием полученного раствора до содержания активных компонентов не ниже 65 мас.00, при этом в каче- СЛ стве НТФ используют следующие реагенты: ИСБ-М-отход производства НТФ на стадии центрифугироввния ияи РСБ - 500 - по.бочный продукт производства НТФ, полученный после частичного упаривания И СБ - М - 1.Полученная таким способом композиция называется амифол и синтезирована впервые.В качестве исходного сырья используРеакцию нейтрализации исходных про дуктое газообразным аммиаком или амми-, ачной водой ведут до достижения рН 5 - 7 в реакционной смеси с последующим упариванием полученного раствора до пастообразного состояния при 90 - 110 С (при 25 атмосферном давлении) или при 40 - 70 С (в вакууме, под давлением 0,1-0,5 кг/см ).гРасход аммиака регулировали таким образом, чтобы достичь рХ 5 - 7 для реакцион 30 35 40 45 50 55 1) отход производства НТФ-ИСБ-М,.соответствующий по составу и качеству ТУ6 - 09 - 20 - 44 - 86 (с изм, 1, 2). Он представляет собой водный раствор КТФИ(СНгРОзНг)з с примесью кислот общейформулыЯ -И(снгРОзНг)згде и = 1,2; й = С, СНз,главным образом, метилиминодиметилфосфоновой кислоты (МИДФ, и = 1, В = СНз), атакже фосфористой и сбляной кислотилиЪ2) композиция РСБ - 500, соответствующая по составу и качеству ТУ 6-02-3 - 31085 (с изм.1, 2, 3), Она представляет собойводный раствор НТФ и аминоалкилфосфоновых кислот(в условном пересчете на НТФне менее 300 ), фосфористой кислоты (неболее 10 о ), соляной кислоты (не более 8%),ного раствора. Увеличение расхода аммиака нецелесообразно, так как при р Н8 эффект увеличения сроков схватывания гипса и прочность образовавшегося камня те же, что и при использовании состава с рН 5 - 7, а значительное разбавление смеси аммиаком требует увеличения энергетических затрат при упаривании реакционной смеси.При рН5 содержание аммонийных солей в составе недостаточно, а наличие свободных кислот приводит к снижению лрочности образующегося после застывания гипсовой смеси камня (обр.4 в табл.1), а также вызывает значительную коррозию аппаратуры,Упаривают реакционную смесь до содержания суммы вс х компонентов не ниже 65 мас.о . При снижении этого предела ниже 65 мас. Опроисходит расслоение смеси,что затрудняет и снижает эффективность ее использования.В табл.1 приведен состав полученных продуктов, определенный методом элементного анализа (содержание общего фосфора, трехвалентного фосфора, ионов аммония, хлоридов), комплексонометрическим титрованием (содержание НТФ и суммы аминоалкилфосфоновых кислот), методом спектроскопии ПМР (мольные соотношения НТФ и МИДФ и их солей). 5 10 15 Для изоляции пластов при ликвидации аварийных ситуаций, когда время действия ограничено от 10 мин до 2,0-2,5 ч, весьма заманчиво воспользоваться гипсом, затворенным на воде, Однако такая смесь застывает в течение нескольких минут. Для растяжения сроков схватывания можно применить НТФ, но она очень дорога. Поэтому для увеличения эффективности за счет регулирования сроков охватывания водо- гипсовой смеси при расходах реагента, значительно более низких по сравнению с расходом НТФ, предложен продукт амифол, цена которого ниже почти в 5 раз. Экономический эффект достигается за счет как низкой цены амифола, так и снижения его расхода по сравнению с НТФ. Снижение цены амифола достигнуто за счет того, что этот продукт получают из отходов и побочных продуктов производства НТФ, Снижение расхода амифола достигается за счет синергетического действия аммонийных солей МИДФ, фосфористой и соляной кислот, которые присутствуют в амифоле. Эффективность действия композиции амифол и для сравнения НТФ определяли путем введения их в качестве добавок в состав полуводного гипса,с последующим определением пределов схватывания (табл.2) и прочности образовавшегося камня на растяжение при изгибе (табл.1).П р и м е р 1. К 100 мл ИСБ-Мприбавили 74,0 мл 250 -ного водного раствора аммиака до рН 5,6. Полученный продукт после упаривания содержал аммонийные соли кислот в следующих количествах, мас. О :НТФ 19,2; МИДФ 13,4; НзРОз 14,2. НС 31,9 и воду - 21,3.При растворении в 33,4 мл воды 0,02 г этой смеси (0,004 г НТФ) и последующем введении 66,6 гипса получали смесь, которая содержала 0,020 амифола (0,004 оНТФ) и имела пределы схватывания 9 мин.27 сек. - 11 мин. 20 сек.П р и м е р 2. Через 100 мл РСБпропускали газ аммиак до рН 7,0. После упаривания получили состав, который содержал, мас. О :аммонийные соли: НТФ 27,8; МИДФ 24,1; НзРОз 7,1; НС 11,9 и воду 29,1,При растворении 0,15 г этой смеси (0,04 г НТФ) в 33,4 мл воды и последующем введении в этот раствор 66,6 г гипса получали смесь, которая содержала 0,150 амифола (0,04 ОНТФ) и имела пределы схватывания 140 мин 05 с - 148 мин 15 с.Остальные примеры приведены в таблице 2.Приведенные в табл.1 и 2 данные свидетельствуют о томто:1767157 Таблица 1 Состав добавок для регулирования сроков схватывания и его влияние на свойства гипсового камня Тип исходного сырья П очность на астяжение и и изгибе мПа Со е жанне компонентов, масс,Наименование образца (М примера) рН Кон ент а ия сбавки мас Аммонийные соли кислот НзРОз Ноб 0,15 0,01 0,05 0,1 НТФ МИДФ Вода 1,87 1,82 1,87 1,00 1,85 0,48 2,05 2,03 2,05 1,20 2,03 070 ИБС.МРСБ.500 ИСБ-М.1 РСБ.500 РСБ.500НТФ 14,27,314,97,19,9 21,3 26,7 18,3 29,1 2,0 5,6 7,0 8,0 4,5 7,0 3,05 З,ОО 3,15 3,05 3,10 3.3 2,52 2,40 2,49 2,52 2,50 2,51 19,2 28,6 20,2 27,8 38,4 13,4 24,8 14,1 24,1 33,3 31,9 12,6 33,5.1 1.9 16,4 пр,1 и р.2 пр,З пр,4 пр.б и .8 1) состав амифол более эффективен, чем отдельно взятая НТФ, в количестве, соответствующем содержанию ее в амифоле: пределы схватывания и прочность полученного камня обеспечиваются количеством амифола, в котором содержание НТФ значительно ниже, нежели то количество НТФ, которое затрачивается для получения тех же результатов при ее индивидуальном использовании в чистом виде;2) для достижения пределов схватывания полуводного гипса в диапазоне 9 минут - 2,5 часа необходимо и достаточно ввести в него 0,015 - 0,15 мас.оур амифола. При введении меньше 0,01507(з или больше 0,15% диапазон времени схватывания выходит за указанные границы. Эти границы выбраны исходя из того, что в случае создания аварийной ситуации или необходимости изоляции пластов именно такой отрезок времени обычно требуется для проведения аварийных или изоляционных работ.Эффективное действие на гипсовую смесь композиции амифол и достижение синергетического эффекта может быть объяснено с позиций смешанно-лигандного комплексообразования. Наличие в амифоле ионов аммония приводит к образованию комплексных соединений кальция - аммония (типа (ЙН 4)2 Са(сз 04)г, (МН 4)2 Са(Н 2 )и, где и = 1, 2;- депротонированный остаток НТФ или МИДФ) с новыми, ранее неизвестными свойствами, обладающих достаточной прочностью и более высокой растворимостью по сравнению с СаЯ 04, что приводит, в свою очередь, к замедлению процесса взаимодействия гипса с водой и замедлению сроков его схватывания. Следует отметить, что существеннымотличием является получение амифола путем обработки побочных продуктов производства НТФ, что позволяет утилизировать5 отходы производства НТФ, уничтожение которых ранее требовало использования специальной печи для сжигания и расходадополнительноготоплива для поддержания10 горения.Таким образом, предлагаемый составболее эффективен, чем традиционно ис 15 пользуемая НТФ, и может быть использован для быстрой ликвидации аварии,связанной с необходимостью изоляции пласта. Ожидаемый экономический эффект оценен по экономии НТФ и составляет 6,7 тыс.20 руб. на одну скважину.Формула изобретенияСпособ получения композиции для регулирования сроков схватывания тампонажных растворов на основе гипсового25 вяжущего, включающий растворение нитрилотриметилфосфоновой кислоты (НТФ) в воде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности композиции,при растворении в воде НТФ дополнитель 30 но обрабатывают до рН 5 - 7 аммиаком илиаммиачной водой с последующим упариванием полученного раствора до содержанияактивных компонентов не ниже 65 оуь, приэтом в качестве нитрилотриметилфосфоно 35 вой кислоты используют ИСБ-М- отходпроизводства нитрилотриметилфосфоновой кислоты на стадии центрифугированияили РСБ - 500 - побочный продукт при производстве нитрилотриметилфосфоновой40 кислоты, полученный после частичного упаривания ИСБ-М,1767157 Таблица 2 Влияние добавок на срокисхватывания гипсе Состав гипсовой смеси,масс. Температура, ЯСНТФ в вми еле НТф амифол гипс вода начало конец 5 До минимума минимумдо 100 оптиум максимум све х максим мвСоставитель А. ШариповРедактор Т. Федотов Техред М.Моргентал Корректор Л. Лукач Заказ 3532 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 66,6 66,6 66,6 бб,б бб,б 66,6 666 66.6 66,6 66.6 бб,б бб,б 0,01 0,015 0,02 0,06 0,10 0.15 020 0,0014 0,0030 0,0040 0,0170 0,0200 0,0420 0 0770 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 05 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 7-15 9-00 9.27 20.30 42,15 140-05 153 48 8-20 12.00 16-55 Э 7.40 67,50 8.40 10.17 11.20 26 45 47,42 148 15 167 29 9-00 13-53 18.47 41.50 75-39