Тампонажный раствор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 В 33 13 3(5 АНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ.8) видетель В 33/138 етельств В 33/138 о СССР СССР 1980 0,007-0,008Оу 35-2,1725,.36-28,46 вкллотридую ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ БскНВБ(прототип). 54)(57) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВО ающий портландцемент, нитр етилфосфоновую кислоту и в ПЯО 1046480 А о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения корроэионной стойкости в кислых средах и в среде сероводородной агрессии путем улучшения реологических свойств тампонажногораствора, улучшения прочностных и адгезионных свойств цементного камня и ингибирования поверхности новообразований при, гидратации цемента, он дополнительно содержит сульфированную фенолформальдегидную смолу новолачного типа, модифицированную фурфуролом (олигомер СБ) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Портландцемент 71,19-73,00 Нитрилотриметилфосфоновая кислота Олигомер СБВода1046480 О Портла ндцементНитрилотриметилфосфоноваякислотаОлигомер СБ Вода 71,19-73,00 0,007-0,008 0,35-2,17 25,36-28,46Состав 0,5 0,007 33,33 бб,бб 0,008 28,36 0,7 0,4 70,93 0,007 0,35 1,45 25,54 73,00 Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, в частности к корроэионностойким тампонажным материалам, предназначенным для цементиронания скважин, в продукции которых содержатся кислые компоненты сероводород, углекислота и др).Известен тампонажный раствор, содержащий цемент, поверхностно-активное нещество (сульфанол), регуляторы сроков схватыванйя и загустенания, органический компонент (флотореагент Т-бб, соответствующий ТУ-103243-74) и воду 1 .Однако этот тампонажный раствор является недостаточно коррозионностойким в кислых средах и в среде сероводородной агрессии, что, в свою очередь, сказывается на прочности его цементного камня.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тампонажный раствор, содержащий портландцемент нитрилотриметилфосфоновую кислоту и воду при следующем со- отношении компонентов, мас.ч.: ЦементНитрилотри- метилфосфоновая кислота 0,0005-0,03Вода 33,32-33,33 Г 23Известный тампонажный раствор является недостаточно коррозионностойкимв кислых средах и в среде сероводародной агрессии, что,. в свою очередь, сказывается на прочности его цементного камня.Цель изобретения - повышение корроэионной стойкости в кислых средах и в среде сероводородной агрессии путем улучшения реологических свойств тампонажного раствора, улучшения прочностных и адгезионных свойств цементного камня и ингибирования поверхности нонообразований при гидратации цемента. Укаэанная цель достигается те;,что тампонажный раствор, включающий портландцемент, нитрилотриметилфосфоновую кислоту и воду, дополнительно содержит сульфированную фе нолформальдегидную смолу новолачного типа, модифицированную фурфуролом олигомер СБ) при следующем соотношении компонентов, мас.ч,: Олигомер СБ(СБ) - сульфированная фенолформальдегидная смола новолачного типа, модифицированная20 фурфуролом - выпускается химической промышленностью в виде 35-ноговодного раствора и является хорошимпластификатором. В то же время нитрилотриметилфосфоновая кислота яв 25 ляется диспергатором суспензии тампонажного раствора. Совместные иххимико-Физические воздействия на тампонажный раствор позволяют эффективно его раэжижать и тем самым эна 30 чительно снижать водоцементное отношение тампонажного растнора при егоудовлетворительной прокачиваемостии получать прочный и непроницаемый цементный камень.При гидратации цемента поверхности новообразований частично ингибируются СБ, в результате чего образуется непроницаемый цементный камень, стойкий к сероводородной .агрессии, о чем свидетельствуют испытания образцов цементного камняпредлагаемого и известного растворов на коррозионную стойкость,Для сравнительного анализа ингибирующих свойств СБнэяты,следу 45 ющие составы тампонажных растворов2 Э Таблица 2 0,10 0,22 Средняя скорость коррозии, мм/год Состав Напряжение30 сцепления сметаллом,Мпа/см0,00138 0,08 0,15 0,37 0,0002 35 0,00001 40 4550 Из приведенных составов готовят цементные растворы и стандартные балочки 40 40160 мм, В середину образцов закладывают стальные пластины марки С, которые взвешиваются с точностью до 5 знака и маркируются, После суточного твердения балок при 75 С они помещаются в кассеты, которые устанавливаются в промысловый газопровод с содержанием серовоцорода до 4,5, давлением 7,5 МПа с выдержкой в течение 6 мес. После этого из балочек извлекаются металлические пластины, очищаются от цемента, промываются спиртом и взвешиваются. На каждый состав закладывается по 3 образца. Потеря массы пластины от коррозии берется средней по 3 образцам на каждый состав.В табл. 2 приведены сравнительные данные ингибирующих свойств различных тампонажных составов. Наилучшие свойства по защите металла от коррозии имеет состав 3.,Адгеэионные свойства цементного камня с керном из плотного известняка и металлом определяются следующим образом.В металлический стакан со съемным дном устанавливают керн из плотного известняка строго по центру стакана и в кольцевое пространство меаду керноми стаканом заливают предлагаемый тампонажный раствор, и тампонажный раствор на основе 1 портландцемента, Далее стакан помещают в автоклав для выдерживания под давлением 20,0 МПа/см при75 С в течение 1 сут. После выдержки образцы вынимаются и выдерживаютсяв ванне при комнатной температурев течение 2 ч. Затем на прессеУММвыдавливают сначала керн, эа.тем цементное кольцо. Тем самымопределяется величина силы сцепления 10 керна с цементным кольцом и цемент-ного кольца с металлом.В табл. 3 приведены сравнительные данные о напряжениях сцепленияпредлагаемого и базового составов. 5Таблица Э р 5 Напряжение сцепления с керном, МПа/см 0,05 Как видно из табл. 3, адгеэия, к горной породе у предлагаемого состава выше, чем у базового в 4,4 раза,. а адгезия к металлу - в 4,6 раза.Технология приготовления тампонажного раствора заключается в следующем. В расчетное количество воды вводится потребное количество НТФ и СБи тщательно перемешивается буровыми насосами через рабочие емкости или с помощью цементировочного агрегата, а затворение цемента производится по общепринятой технологии.В табл. 4 приведены результаты испытаний разработанного тампо" нааного раствора.1СО СЭ СЭ ОЭ СЭ ОЭ ф о Ю СО СЭ о ГЧ СЭ й 3 1 с оСО Ю л с й 3 с с 1 ю 1 1сУс1 Ф1 Ю сУ О с с 0 м СО 0 1Ю с 3 1 1 1 м 11 12 хн хв яД 1ххосх кхО ха эГ.Э д 1 с 1 1 Э о ХЮЮсо ОосЮ СО Ю Ю о ф о о о о с с о о с СО 3 Ч О оо с с о оЭ Ч" Ю о оосо м О с о л о Ю м 0 1 Ю с 0 01с 1 1о до аон о л 1 О 1 1 Х ех ох хн 3: н а о а о о ОХХОХОНО хевхдхох1 НО 1 ЕОдо:30 Сбазах е,ххэ Е д нннаЕ о о о ао 3",ОЕО дхадц 1в 12 хэдвухиа х о юесххн Эс ва 1 х 3 э 2 х Енххи В Е О Юо е ахн11 В Эоэоох СЕххх оэннв дыхоЗ 1ои нц н3мхахХою 2 оаввюЕ х х Хс 1 3 Е 1046480 о оо о с ,сОЭ ф О О 1с%ооо 3о ах хо эв хд ох охоаь оонИоэ э еэлххб д х3 В, Цах оивах Од С 3оао".3 Х ВГ 3 Бвоа 3 оооохохай2 оахэонЕхх вэхцЕнхЭО0 Хохвя3 4ооьо оэс х оО 3;Оэ дацаоээх аахххооэх ащдОооаалеао цодо3 СН До об ах а 3Э Оххд12 ФХх 39 МЕ 33 О333 Х 3оооХидЗаказ 7691/34 Тираж 603 Подписнре ВНИИПИ Государственного коМитета СССР по делам:изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 По результатам. испытаний приняты граничные значения компонентовраствора. Из приведенных в табл. 4данных видно, что введение СБ в количестве 0,35-2,17 мас,ч. втампонажный раствор при относительно равном соотношении остальных компонентов является наиболее оптимальным вариантов соотношения компонентов и обеспечивает достижениецели, изобретения, В этом случае приудовлетворительной растекаемости происходит значительный приростпрочности на изгиб и сжатие, достигается нулевая газопроницаемость,а также высокий коэффициент коррозионной стойкости. Введение СБ в количестве меньшем 0,35 мас,ч.приводит к недостаточному снижениюводоцементного отношения, чтоот-рицательно сказывается на коэффициенте коррозионной стойкости, прочности цементного камня, а также.на сокращении сроков схватыванияцементного камня. Введение же СБ в количестве больше 2,17 мас. ч.приводит к излишне длительным срокам схватывания тампонажного раствора, к снижению прочности цементного камня и его коррозионнойстойкости,Положительным свойством данноготампонажного раствора является отсутетвие .вовлечения в смесь воздуха при затворении, о чем свидетельствуют плотность и непроницаемостьцементного камня, а также плотность тампонажного раствора, близкая к расчетной.П р и м е р. Для испытания взяты исходные компоненты в количестве, г:Тампонажныйпортландцеме нт 2500Питьеваявода что соответствует составу компонентов, мас. ч.: В воду вводят совместно НТФ иСБи тщательно перемешивают налабораторной мешалке в течение10 мин. После этого готовят цементное тесто. Физические и механические свойства данного цементного раствора определяют по ГОСТ 1581-78цементные камни получают путемразлива раствора по формам с последующим выдерживанием их в .термостате в водной среде при 75+3 С, 30 Прочность цементных образцовна изгиб определяется на испытательной машине МИИ, прочность насжатие - на испытательной машинеУММ, гаэопроницаемость на уста новке, изготовленной по методикеДанюшевского В.С. Таким же образомопределяются физические и механические свойства по другим вариантамсоставов.40 И спыта н не и редлагаеМО Го т ампонажного раствора способствует повышению надежности крепления нефтяных и газовых скважин, .в продукциикоторых содержатся кислые газы,в частности сероводород.