Комплексный реагент для тампонажных растворов

СОКгЗ СОВЕТСКИХССЦИАЛИСТИЧЕСКИХгЕСПУБЛИК 1)ь Е 21 В ЗЗ/138 ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕЛЬСТВУ в е "быс та, где(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам(56) Булатов А,И, и др. Регулирование технологических показателей тампонажных растворов, М.Недра, 1988, с. 60-96.Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. М.; Недра, 1979. с. 131.(54) КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к креплению нефтяных, газовых и гидротермальных скважин с температурой до 200 С на забое. Цель изобретения - повышение изолирующей способности тампонажного раствора с сохранением пластифицирующего эффекта и Изобретение относится к креплени нефтяных, газовых и гидротермальных скв жин с температурой до 200 С на забое, именно к созданию реагентов для регулиро вания свойств тампонажных растворов,Известно использование в качестве ре гуляторов свойств тампонажных растворо (для замедления сроков схватывания и по вышения подвижности) лигносульфонатов количестве 0;3 - 0,5% к вяжущему.Недостатками этих реагентов яеляетс снижение изолирующей способности рас твора, его вспенивание, образовани тряков" (участков цементного тес замвдления сроков схватывания до 200 С и одновременным обеспечением коррозионной стойкости тампонажного камня к агрессивным средам, Комплексный реагент (КР) .содержит органическую основу в виде угле- щелочного реагента (УЩР), лигносульфонат и добавку в виде кремнийорганического соединения при следующем соотношении компонентов, мас.%: УЩР 48,0 - 50,0; лигносульфонат 45,5 - 50,0; кремнийорганическое соединение 1,5 - 2,0. Способ пригоовления КР включает перемешивание его компонентов, причем сначала смешивают лигносульфонат с кремнийорганическим соединением, затем полученную смесь вводят в УЩР и после перемешивания сушат при температуре 125. С до остаточной, Б влажности 28% (по массе к сухому реагенту), Использование КР повышает изолирующую способность тампонажного раствора, коррозионную стойкость цементного камня на его основе, При этом сохраняется пластифицирующий эффект. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. схватывание наступает быстрее, чем в остальной массе), При добавках лигносульфонатов наблюдается снижение коррозионнОЙ стОЙкости тдмпонджного камня,Известно использование для регулирования свойств тампонажных растворов добавок 0,3 - 0,5% неорганических фосфатов, Их недостатками являются снижение изолирующей способности раствора, низкая термостойкость реагентов (80 - 100 С).Известно применение органической добавки(молотого каменного угля, шлака, кокса) в сочетании с 0 2 - 1 0% ССБ в1719618 10 15 20 30 40 БО облегченных цементах, используемых для ликвидации зон поглощения при бурении скважин.Недостатками получаемого тампонажного раствора являются короткие сроки схватывания, недостаточная подвижность, низкая изолирующая способность,Цель изобретения - повышение изолирующей способности тампонажного раствора с сохранением пластифицирующего эффекта и замедления сроков схватывания до 200 С при одновременном обеспечении коррозионной стойкости тампонажного камня к агрессивным средам.Поставленная цлеь достигается тем, что комплексный реагент содержит органическую основу, лигносульфонат и добавку, причем в качестве органической основы реагента используется углещелочной реагент (УЩР), а в качестве добавки - кремнийорганическое соединение при следующем соотношЕнии компонентов, мас. :УЩР. 48,0 - 50,0 Лигносульфонат 45,5-50,0 Кремнийорганическоесоединение 1,5-2,0 УЩР - бурый уголь, обработанный щелочью. Он представляет собой натриевые соли гуминовых кислот, содержание которых должно составлять не менее 35,В качестве лигносульфонатов могут быть использованы. реагенты ССБ, СДБ КССБ как в жидком, так и сухом виде.В качестве кремнийорганических соединений могут быть использованы ГКЖ, петросил, этилсиликат.Все три компонента составляют комплексный реагент, выпускаются серийно и не являются дефицитными,В результате протекающих реакций между вышеуказанными тремя компонентами образуется соединение, отличающееся более высокой молекулярной массой - 400000 - 550000 ед. Молекулярная масса УЩР, ССБ (СДБ, КССБ) составляет 100000 в 25000 ед.В. новом комбинированном реагенте увеличено число карбоксильных и гидроксильных групп. Это обстоятельство, а также наличие кремнийорганических фрагментов повышает хемосорбцйонную активность реагента, а следовательно, эффективность пластифицирующего и замедляющего схватывание действия,.Комплексный реагент, вступая во взаимодействие с активными центрами кристаллических новообразований цемента, создает гелиевую систему в порах и капиллярах, снижая проницаемость структуры тампонажного раствора, что ведет к повышению его изолирующей способности.Наличие в скелете линейной молекулы комплексного реагента ароматических ядер обеспечивает высокую термостойкость его - до 200 С.Изобретение иллюстрируется следующими примерами.Лигносульфонат смешивают с кремний- органическим соединением и тщательно перемешивают, Компоненты могут быть как сухими, так и влажными. Но расчет производят только на сухое вещество, Затем двух- компонентную смесь вводят в УЩР, влажность которого может доходить до 3070. Полученную трехкомпонентную систему сушат до получения порошкового материала, Реагент готов к применению,Тампонажный раствор во всех случаях готовят согласно ОСТа. Расчетное количество реагента (0,2-0,Б к массе вяжущего) вводят в воду затворения. Сухую тампонажную смесь (66,0-72,7 ЩПЦС, или УЩЦ, или портландцемент) смешивают с водой затворения, содержащей реагент, и перемешивают на мешалке в течение 3 мин,Растекаемость определяют по конусуАЗНИИ. Из этого раствора готовят призмы 2 х 2 х 10 см, которые твердеют в воде и сернокислом магнии,Для исследования изолирующей способности растворов к нижнему сечению пробы раствора через 60 мин, после его приготовления прикладывают давление 0,1 МПа, которое постепенно повышают до начала фильтрации поровой жидкости. Градиент начала фильтрации считают по формуле Р /К где Р - давление начала фильтрации, и - высота пробы раствора, Сроки схватываниятампонажных растворов определяют на автоклавах при.соответствующих температурах и давлениях. П р и м е р 1 (известный реагент), Берут500 сухого молотого каменного угля и смешивают с 2 ССБ. Полученный состав тщательно перемешивают. Сухую смесь добавляют к воде затворения, куда вводят цемент ОЦГ в количестве 48, Полученный состав имеет явно неудовлетворительные свойства: градиент фильтрации его крайне низок - О,Коррозионная стойкость его весьма мала, В среде хлорида магния прочность на изгиб составила 0,3 через 180 сут и 0,25 через 360 сут. П ри мер 2. Берут 45,5 сухого ССБ и смешивают с Б мл 30-ного раствора Петросила (1,50 сухого), тщательно перемешивают и вводят 53,0 сухого УЩР (71,4 гр 30-ной влажности). Тщательно перемешивают 3 мин и сушат. Реагент готов к использованию.Готовят тампонажный раствор и вводят0,2 г реагента в воду затворения. 66,53 г портландцемента смешивают с 33,27 мл воды затворения и получают тампонажнцй раствор. Исследуют физико-химические характеристики тампонажного раствора и камня, Начальный градиент фильтрации 4,5 МПа, Д - 26,0 см при В/Ц = 0,49. Сроки схватывания тампонажного раствора: началоч 50 мин; конецч 30 мин (при 75 С).Раствор технологичен, хорошо прокачиваем, Прочность камня суточного твердения при изгибе 3,7 МПа, а при хранении 180 сут в 5-ном растворе хлористого магния возросла до 6,8 МПа.П р и м е р 3. Берут 96 мл (50 о ) ССБ,содержащего 50% сухого компонента, смешивают с 6,5 мл 30-ного ГКЖ (2 осухого).В полученный раствор двух реагентов вводят 48% сухого УЩР, Полученную пасту сушат. Реагент готов к использованию.Берут сухой реагент и вводят в водузатворения в количестве 27 мл, затем вводят 72,7 г УШП и замеряют фиэико-химические характеристики полученного тампонажного раствора и камня, Начальный градиент фильтрации 3,2 МПа, Растекаемость 23,0 см. Сроки схватывания: начало -4 ч 20 мин; конец схватывания - 5 ч 00 мин (при 200 С). Прочность камня на изгиб в агрессивной среде через 1 сут 3,5 МПа, через 180 сут - 7,0 МПа.П р и м е р 4. Берут 48,0 оССБ и смешивают с 1,7 оэтилсиликата.В полученную смесь двух реагентов вводят 50,3 оУЩР.Перемешивают трехкомпонентнуюсмесь. Реагент готов к применению.Берут сухой реагент в количестве 0,3 г,вводят в 27 мл воды. 72,7 г УШЦ затворяют приготовленной жидкостью, перемешивают и получают тампонажный раствор. Начальный градиент фильтрации 3,0 МПа.Растекаемость 22,0 см. Начало схватывания тампонажного раствора 4 ч 00 мин, конец схватывания -4 ч 30 мин (при 200 С), Прочность камня на изгиб в агрессивной среде через 1 сут 3,0 МПа, через 180 сут,5 МПа;П ри ме р 5. Берут 3 компонента; Петросил, КССБ 50, УЩР 48 ои поочередно каждый вводят в воду затворения.Происходит резкое расслоение реагентов, Жидкость затворения, содержащая компоненты реагента, неоднородна. Происходит комкование цемента, характеристики ухуд- .шаются, изолирующая. способность раствора 2,0 МПа, растекаемость 19,0 см, коррозионная стойкость снижается за 180 сут до 0,9 МПа. 50, УЩР 48,0-53,0Лигносульфонат 45,5-50,0 Кремнийорганическоесоединение 1,5-2,02, Комплексный реагент по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве лигносульфоната он содержит ССБ, или СДБ, или КССБ.3. Реагент по п,1 о т л и ч а ю щ и й с ятем. что в качестве кремнийоргэнического соединения он содержит ГКЖ, или петросил, или этилсиликат. Этот пример показывает, что реагентнеобходимо готовить по изложенной вышетехнологии. Простое смешение реагента недает результата.5 В таблице приведены данные опытов,выполненных аналогичным путем.Оптимальными соотношениями являются 45,5 - 50,0% лигносульфонэты с 1.5 -2,0% кремнийорганики и 48,0 - 53,0 оУЩР,10 При запредельных количествах увеличения лигносульфонатов увеличиавется пластификация, но снижается изолирующаяспособность и корроэионная стойкость камня за счет воздухововлечения, При увеличе 15 нии УЩР наступает пептизация раствора инарушается однородность его, что отрица;тельно сказывается на свойствах раствора.Анализ данных показывает, что при введении реагента в тампонажный раствор он20 изменяет ряд показателей тампонажногораствора: изолирующую способность. пластификацию, сроки схватывания,Повышается коррозионная стойкостьтампонэжного камня, Данные показатели25 выше при использовании каждого реагента,взятого отдельно, и известного. Причем повышение коррозионной стойкости камняобеспечивает охрану окружающей среды.Применение предлагаемого реагента30 позволяет повысить качество крепленияскважин и увеличить межремонтный периодих эксплуатации,Формула изобретения1, Комплексный реагент для тампонаж 35 ных растворов, содержащий органическую основу, лигносульфонат и добавку, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышенияизолирующей способности тампонажногораствора с сохранением пластифицирую 40 щего эффекта и замедления сроков схватывания до 200 С и одновременнымобеспечением коррозионной стойкости тампонажного камня к агрессивным средам, вкачестве органической основы используют45 углещелочной реагент (УЩР), э в качестведобавки - крем нийорганичес кое соединение при следующем соотношении компонентов, мас. О .11е 1 ССлсч Ча мм м м 1 счСВ( (л Э,ъо с о 1 11 1 ( 11 1 111 1м ОЪа ЪО И ЪО О О Ч фЕм ил м Оа ЧЭ юо СЭ Х.1 Х к а йе Ы Х Х О с З ОЪ ) а СЭс 5 1 аЕ 1 Эс . ф Ю о 1 а СС 1 Е СОх(се(311эф 1 ф 1Е 1 Я1 11МВ М м а а сэ сэ о .э М СЭ а:3Х:Г ,:Й:Х а -Эъо о аа с:а с:а. аа ".о саЮО СЧЭ ИЧЭ ЭВО ИЧЭ ЗЧЭ ЮЧЭ Иъю(0 О юь ЙО йь О аа Оъ оь мъ (0 О СЭ СЭ. СЭ СЭ ОЭ Ю ОЭ аОО( СЭ ОО сэО сэО сэО ца сна ссОъ сса ЬО сса сэь уа. умъ уа уа ОФ (Ф сэ 3 Вэ.э уа .(Ф у.а о а ЪО Ч СЭ В,О О О сч ОЪ сч ОЪ 63 ВОЪ Ш СС ОЪЭВ ьам МЪ1 1 1 1 1 1 1 11 11111 1 1 1 1 1л СО ъо ОЪ с СЪ,фте хЩ 3о а1ьл м л1 .1 М 11 а 1 1 ,О%1- е о с о1 СО т 1 1 й 1 Э1тао ее оС Еъ фЕаа ог елх 3 131-С-1 ф. Оа. В1 лИ д.олцъ еч с оХ ОсС Хофе1 ф тР 11 ЕЕ ф1 Е ЕХ О ф1 т О о1 Э еэ сХмгтх ае о оОЕ фОХ фХ1 ЕХХ ф,еЫХо а тсч Эо,е1 ХХ Хмг хх,хт т стее,есе оаа оо т1 ХЕХ Хт З хоСЧ 1 Э Е Эа т;хХ Хо л, ес1 фл ао о о.о-о,х1 Е т ХЦЪ ХС. Хг вссх ед аслзог. оо хъ т е о.м х ес е1 а . фф оо е ее о ее ф оМ ОсСЪСЧ 1 Ма1 г1.г,тчг1 ъО Хеххефеех