Тампонажный раствор

,801127968 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (УГНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕ вта скому свидетельству КА(71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов(56) 1. Авторское свидетельство СССР Н 825861, кл. Е 21 В 33/138, 1980.2. Авторское свидетельство СССР Мф 1046480, кл. Е 21 В 33/138, 1982.(54) (57) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР, включающий тампонажный портландцемент, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, добавку и водуотличающийся тем,что, с целью предотвращения усадки цементйого камня при сохранении высокой коррозионной стойкости цементного камня в кислрй среде и среде сероводородной агрессии и высоких технологических показателей раствора, он в качестве добавки содержит диэтаноламин или монозтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас,:Тампонажный портландцемент 71,66-75,25Нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,0 3 Диэтиламин или моноэтаноламин 58Вода е 2 - 0,0 0,09 - О,Остально Ю 4 Ь2Введейие в состав предлагаемого тампонажного раствора диэтаноламина или моноэтанол.амина позволяет снизить водоцементное отношение и иигибировать цементный камень, Водные растворы моно. и диэтаноламины (МЭА,ДЭА) - органические основания, получаемыенри взаимодействии окиси этилена и аммиакаи неограниченно растворимые в воде. Этанол.амины выпускаются Салаватским НХК поТУ 6 - 02 - 916 - 74. Экспериментально установлено, что они обладают нластифицирующимдействием иа цементные растворы, Нитрило.триметилфосфоновая кислота является дисергатором суспензия тампонажного раствора. Совместное их химико-физическое воздействиена тампонажный раствор обладает синергическим, т е. взаимоусиливающимся, эффектом,способствующим разжижению и значительномуснижению водоцементного отношения тампонажного раствора; позволяя получать прочный икоррозионностойкий цементный камень присохранении удовлетворительной прокачиваемос.ти,Ингибирующее воздействие моно- и диэтаноламинов на цементный камень заключаетсяв том, что при гидратации портландцементав их присутствии происходит образованиеэттрингита ЗСаО А 1 О ЗСа 80 31 Н Ои уменьшение количества Са(ОН)з, способногок взаимодействию с НЗ. Образование эттрингита способствует увеличению-в объеме це..ментного камня в ранние сроки твердения,в результате чего он получается напрятающим.ся и безусадочным, с пониженной газопроницаемостью и повышенной коррозионной стойкостью.Тампонажный раствор приготавливаетсяпростым механическим смешиванием компоцентов, Ириготовление и применение его нетребует дополнительных капитальных затрат.П р и м е р 1. Взяты для испытанияисходные компоненты в количестве, г: тампонажный портландцемент 2500; вода 994;нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,75;моноэтаноламин 6,25; что соответствует следу.ющему составу компонентов, мас.%: тампонажныи портландцемент 71,81; вода 27,98;,нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,02,моноэтаноламин О, 19,1 1127968Изобретение относится к креплению нефтя.- ных и газовых скважин, в частности к коррозионностойким тампонажным материалам, предназначенным для цементировании скважин, в продукции которых содержатся кислые компоненты - сероводород, углекислота и другие,и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.Известен тампонажиый раствор(1, содержащий портландцемент, нитрилотриметилфосфо новую кислоту и.воду при следуияцем соот. ношении компонентов, мас.%:Тампонажный портланд.цемент66,65 - 66,67Нитрилотриметилфосфо- Ыновая кислота 0,0005 - 0,03Вода ОстальноеНедостатками этого тампонажного раствора являются низкая коррозионная стойкость в кислых средах и в среде сероводородной агрессии, что сказывается на долговечности цементного камня на его основе, а также усадка при твердении цементного камня. мпонентов, 71, 19-73,00 0,09-;-0,58 Остальное Наиболее близким цо технической сущйости 25 и достигаемому результату к изобретению явля. ется тампонажный раствор 2, включающий портландцемент, нитрилотриметилфосфоновую . кислоту, добавку (олигомер СБ - 1) и воду при следующем соотношении комас,%:ПортландцемеитНитрилотрнметилфосфоновая. кислота 0,007 - 0,008Олиго мер СБ - 1035 - 2,17Вода 2846 25 36 35Недостатком йзвестного тампонажного раствора является усадка цементного камня. на его основе.Цель изобретения - нрвдотвращение усадки цементного камня при сохранении высокой 0 коррозионной стойкости цементного камня в кислой среде и в среде сероводородной агрессии и высоких технологических показате.лей раствора.Указанная цель достигается тем, что тамно нажный раствор, включаютций тампонажный портландцемепт, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, добавку и воду, в качестве добавки содержит диэтаноламин или моноэтаиоламин при следующем соотношении компонентов,мас,%:Тампонажный портландцемент 71,66 - 75,25Нитрилотриметилфосфо.новая кислота 0,02 - 0,03 55Диэтаноламии или моно зтаноламинВода П р и м е р 2, Взяты для испытания исходные компоненты в количестве, г: там. понажныи портландцемент 2500; вода 994; нитрилотримстилфосфоновая кислота 0,75;дизтаноламин 6,25, что соответствует следующему составу компонентов, мас,%: тампонаж. иый цортландцемент 71,81;. вода 27,98; нитри. лотриметилфосфоновая кислота 0,02; диэтаноламин 0,19.1127968 3В воду совместно вводят НТФ и моноэтаноламин или диэтаноламин и тщательно перемешивают на.лабораторной мешалке в тече.ние 10 мин, После этого готовят цементноетесто. Физические и механические свойстваданного цементного раствора определяются поГОСТ 1581-78,Цементные камни получают путем разливараствора по формам с последующим выдерживаиием их в термостате,в водной среде при7513 С.Прн введении этаноламинов в тампонажныйраствор в процессе гидратации происходит инги.бирование формирующего цементного камня,в результате чего он становится непроницаемымЬ5и коррозионностоиким, Готовят цементныерастворы и стандартные. балочки 40 х 40 х 160 мм,В середину образцов закладываются стальныепластины марки С - 75, которые взвешеныс точностью до 5 знака и промаркированы.После суточного твердения балок при 75 ОС20их помещают в кассеты, которые устанавливают в промысловый газопровод с содержаниемсероводорода до 4,5%, давлением 7,5 МПасвыдержкой в течение 6 мес, После этого избалочек извлекают металлические пластины,25очищают от цемента, промывают спиртом ивзвешивают, На каждый состав закладываетсяпо три образца. Потерю массы пластины от. коррозии берут средней по трем образцамна каждый состав.30 Адгезионные свойства цементного камня с керном из плотного известняка и металлом определяют следующим образом.В металлический стакан со съемным дном З 5 устанавливают керн из плотного известняка строго по центру стакана и в кольцевое пространство между керном и стаканом заливают предлагаемый и известный. тампонажные растворы. Затем стакан помещают в термоостат и выдерживают при т = 75 С в течение суток, После этого его помещают дополнительно в ванну с водой на 2 ч нри комнатной температуре, Съемное дно удаляют.и на прессе УММ - 5 выдавливают сначала керн, 45 затем цементное кольцо. Таким образом определяют величину сцепления керна с цементным кольцом и цементного кольца с металлом. 4Прочность цементных образцов на изгиб определяется на испытательной машине МИИ в , 100, прочность на сжатие - на испытательной ; машине УММ - 5, газопроницаемость - на установке, изготовленной по методике Данюшевского В. С. Таким же образом определяются физические и механические свойства по другим, вариантам составов, приведенньгх в табл. 1 и 2.По результатам испытаний приняты гранич. ные значения компонентовраствора, Из приведенных в табл. 1 и 2 данных видно, что введение этаноламина в количестве 0,09-0,58. мас.% в тампонажный раствор при относительно равном соотношении остальных компонентов явля ется наиболее оптимальным вариантом соотношения компонентов и обесйечивает высокие технологические показатели раствора. В этом случае при удовлетворительной растекаемости происходит значительный прирост прочности на изгиб и сжатие, достигается полная газонепроницаемость, а также высокий коэффициент коррозионной стойкости, Введение этаноламина в количестве, меньшем 0,09 мас,%, приводит к недостаточному снижению водоцементного отношения, что отрицательно сказывается на коэффициенте коррозионной стойкости и прочности цементного камня. Введение этаноламина в количестве, больше 0,58 мас,%, при. водит к снижению прочности цементного камня и снижению его коррозионной стойкости,При введении в состав тампонажнсго раствора моноэтаноламина или диэтаноламина антикоррозионные, прочностные и адгезионные свойства цементного камня сохраняются на достаточно высоком уровне (табл, 1 и 2).Как следует иэ табл. 1 образцы предлагаемого раствора увеличивают свой объем, в то время как образцы таьаонажного раствора на основе олигомера СБдают усадку. Уве. личение размеров тампонажного раствора в пластовых условиях способствует наиболее полному перекрытию кольцевого пространства между эксплуатационной колонкой и стенками скважины.Использование предлагаемого тампонажного раствора будет способствовать повышению надежности крепления нефтяных и газовых скважин, в продукции которых содержатся кислые газы, в частности сероводород.1127968 Ф о О мъ Ос ФЧ г- о а еч ф Щ иф ъф ОО Д м О а а а оо О ф г. ем СЧн о о 00 о о в а Ф1127968 Таблица 2 Состав, мас,% Напряже епления НТФ Этанол Тампонажныйпортлащщемент 0002Редак Тираж 564ВНИИПИ Государственного комитета ССно делам.изобретейий и открытии113035, Москва, Ж, Раушская наб.;.д.4/ Подписное ЙПП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 71,19 71 66 Вододементное Вода огноше