Тампонажный раствор

Союз Советскик Сощиалнстическмк РеспублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 100179 (21) 2710661/22-03 (51) М. Кл. с присоединением заявки Йо Е 21 В 33/138 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(0888) Дата опубликования описання 230381 Г.Р.Вагнер,. А.С.Гараев, Л.П.Гузенко, Н.Н.Круглицкий, В.М.Курочкин, Н.В.Хабер и В.А.смилов(72) Авторы изобретения Институт коллоидной химии и химии воды АН Украинской ССР(54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР Изобретение относится к производ ству тампонажных растворов и может быть использовано преимущественно в нефтяной и газовой промышленности для ремонтных работ в переточных скважинах.Известен тампонажный раствор, содержащий минеральное вяжущее (цемент), заполнитель, воду и дивинилстирольный латекс 11.Однако цементно-,латексные соста. вы отличаются замедленным набором прочности при схватывании, пониженной прочностью камня в поздние сроки твердения и низкой стойкостью к агрессивному воздействию пластовых вод.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является тампонажный раствор, содержащий цемент, полимер (ПЭО,КМЦ,ПВС), гидрофильный органокремнеэем( 23,Недостатком этого состава является то, что он применим преимущественно в диапазоне температур 75- 1500 С, так как включает термостойкие линейные полимеры, даже в своем нижнем концентрационном интервале замедляющие схватывание тампонажного раствора, Наименее выра женным действием обладают малые, концентрации полнэтттленоксида, однако он не производится в промьпаленном масштабе. Практически значимые 5 полимеры - карбоксиметилцеллюлозаи поливиниловый спирт - являются при температуре. 22 оС очень сильными эамедлителями охватывания, тормозящими набор прочности камня.10 Цель изобретения - повышениепрочностных свойств камня при одновременном повышении его устойчивос-.ти к действию агрессивных пластовых вод в условиях нормальных темпе ратур. Поставленная цель достигаетсятем, что в качестве гидрофильногоорганокремнезема раствор содержит 20 карбоксиаэросил или аминоэтоксиаэросил, а в качестве полимера - карбоксилатный дивинилстирольный латекси дополнительно содержит хлористыйнатрий при следующем соотношении 25 ингредиентов, вес.З:Цемент 63,47-66,08Карбоксилатный дивинилстирольныйлатекс 0,66-1,28Хлори стыйнатрий 1,26-1,32Карбоксиаэросил илиаминоэтоксиаэросил " 0,22-0,36Вода Ост аль ноеКроме того, карбоксиаэросил или аминоэтоксиаэросил имеет удельную поверхность 50-300 м /г.Для приготовления тампонажного раствора используют тампонажные портландцементы - технический хлористый натрий ГОСТ 4233-66; карбоксилатный дивинилстирольный латекс БСК/2 по ТУ 3840370-76 и гидроФильные органокремнеземы - карбоксиаэросил, аминоэтоксиаэросил, дистиллированную воду.Физико-химические исследования показывают что введение органокремнеэемов в цементно-латексную тампонажную дисперсию, затворенную на растворе хлористого натрия, изменяет процесс структурообразования системы таким образом, что полимерные частицы латекса своими функциональными группами взаимодействуют с поверхностными органогруппами высокодисперсного кремнезема, вследствие чего активные центры клинкерных силикатных минералов и гидросиликатных новообразований защищаются от пассивного воздействия латекса.Кроме того, латексные глобулы в присутствии органокремнезема распределяются более равномерно по всему объему цементного камня и позднее коагулируют в нем в виде более мелких сферолитов и тонких нитей, скопляясь в основном в поровом прост. ранстве. Это обеспечиваез повышен- ную прочность камня и увеличивает стойкость к действию пластовых вод, Флюидов нефти и газа за счет однородности и плотности камня.Повышение прочности в системе с карбоксиаэросилом обусловлено наибольшим сродством карбоксигрупп аэросила к функциональным группам . карбоксилатного дивинилстирольноголатекса.Пример 1. В 1000 гводы растворяется 37,74 г хлористого натрия, размешивается 37,75 г суспеизии товарного латекса и 9,5 г порошка карбоксиаэросилаПолученной суспен" эней затворяется 1893 г цемента. После обычного перемешивания производится измерение характеристик раствора и камня.П р и м е р 2. Аналогично готовится состав с другим видом органокремнеэема - аминоэтоксиаэросилом. В 1000 г воды растворяется 39 г хлористого натрия, диспергируется 39 г товарного латекса и 11 г аминоэтоксиэросила, добавляется 1960 г цемента.45 50 Для оценки адгезии предлагаемогосостава к старому цементному камнюпо граничным поверхностям примененметод изменения микротвердости эоныконтакта цементный камень - твердеющий тампожный раствор через б 0 2 сут. с момента .соприкосновенияраствора и старого цементного камняКак видно из табл. 3, предлагаемыйсостав имеет повышенную на 15-30микротвердость через 2 сут чем иэ"1 б 5 вестные составы. 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 Наилучшее совмещение с цементнолатексными растворами достигается при применении карбоксиаэросила (КА), где достигается наибольший эффект упрочнения цементно-латексного камня по сравнению с другими гидроФильными органокремнеземами.Прирост прочности цементно-латексно-аэросильного камня наблюдается в концентрированном интервале концентрации карбоксиаэросила О, 30- О, 35.В табл. 1 представлено влияние удельной поверхности карбоксиаэросила на прочностные характеристики. цементного камня состава, вес.цемент 63,49; КА 0,32; латекс 1,27; ВаС 1 1,27; НО 33,65.Дисперсность гидрофильного органокремнезема находится в пределах 150-300 м (по удельной поверхности) . Снижение удельной поверхности до 41 мвызывает падение прочности камня на 10-13.В табл. 2 представлено влияние температуры на технологические свойства цементного камня, состава вес. цемент 63,49; латекс 1,28; ВаС 1 1,27; КА 0,32; НО 33,64.Повышение температуры вйше 50 ОС приводит, к падению прочности камня. Поэтому предпочтительный температурный интервал использования предлагаемых тампонажных растворов 22-50 С.В табл. 3 приведены Физико-механические свойства тампонажных растворов следующих составоВ, вес, : 1) цемент 63,48, латекс 1,28, НаС 1 1, 27, КА О, 32, Н О 33, 66; 2) цемент 65,71, ПЭО 0,08, ДЭГА 0,05, Н,20 34,16 р 3) цемент 67,40, КМЦ 0,08, ДЭГА 0,50, Н 20 32,02. Тампонажные растворы твердеют в дистиллированной воде и в агрессив" ной среде, включающей, г : ЯаС 1 80, 16, МАМБО, 8,81, МдС 1 9,62, Са 803,41 на 100 мл воды. Предлагаемый тампонажный раствор по сравнению с известными имеет укороченные сроки схватывания на 20-25, повышенную на 15-30 прочность камня при нормальной температуре твер" дения в воде в течение 2,28 и 90 сут. и устойчивость на 10-15 при твердении в агрессивных. средах.Сроки охватывания, ч-мин 50 С 75 С11 22 С 50 С 1 22 С Изгиб Сжатие Изгиб Сжатие Начало Конец Начало Конец ачало Конец 09 80 360 58 300 4-45 5-50 3-15 4-05 2-00 3-25 блица 3 Прочность, кг/ см Составы кророки схваывания, ас-мин верость г/мм 0 сут 8 сут. Иэ- Сжагиб тие чало Коне ресная Агрессивна э- Сжаиб тие Иэ- Сжа- Из- Сжа гиб тие гиб тие редла аеьий 32 109 81 8 10 1 478 4-45 5-5 58 Извесные 85 .380 80 360 б 70 370 61 330 9 7 79 70 7-15 25 13-15 19 43 63 2 В табл. 4 приведены сравнительные данные по количеству кальция, связанного коллоидными частицами, находящимися в фильтрате тампонаж- ных растворов состава, вес. %: 1) цемент 66,67, НО 33,32 у 2) цемент 66,40, ДЭГА 0,30, КИЦ 0,08, НО 33,221 3) цемент 66,43, ДЭГА 0,05, ПВС 0,33, НО 33, 20 у 4) цемент 64, 32, АЭА О, 31, латекс 1, 28, ЯаС 1 1,29, НдО 32, 80. Размер частиц составляет 0,15 мкм,кальций в них связан посредством адсорбции и в ионообменныхпозициях, его определение ведетсякомплексонометрически.Как видно иэ приведенных в табл.4данных, содержание коллоидной фракции в фильтрате предлагаемого состава в 2-3 раза больше,чем в известном составе,а по сравнению с чисто ) цементным раствором выае на порядок.1001/54 Тираж 627 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРЗаказ Формула изобретенияТампонажный раствор, содержащий цемент, гидроФильный органокремнезем, полимер и воду, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышенн прочностных свойств камня при одновременном повышении его устойчивости к действию агрессивных пластовых вод в условиях нормальных температур, в качестве гидроФильного органокремнезема раствор. содержит карбоксиаэросил или аминоэтоксиаэросил, а в качестве полимера - карбоксилатный дивинилстирольный латекс и дополнительно содержит натрий при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:Цемент, 63,47-66,08 Карбоксилатный дивинилстирольныйлатекс 2. Тампонажный раствор по.и, 1, отличающийся тем . что карбоксиазросил или аминоэтоксиаэросил имеют удельную поЗо верхность 50-300 м /г,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе351. Авторское свидетельство СССР9 409983, кл,С 04 В 15/06, 1972,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2520727,кл. Е 21 В 33/138, 1977.