Тампонажный раствор

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 260979 (21) 2823347/22-03 с присоединением заявки йо -Е 21 В 33/138 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 230681(54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР Изобретение относится к креплению скважин, а именно к тампонажным составам для тампонирования обсадных колонн,Известны тампонажные растворы для высокотемпературных скважин на основе тампонажного цемента и доменных шлаков 11 .Однако растворы на основе минеральных вяжущих являются грубыми дисперсиями, склонными к самопроизвольной седиментации, контракции при их твердении и, как следствие, образованию в затрубном пространстве каналов и трещин, что снижает качество цементирования. К тому же в них отсутствуют сцепления камня с породами стенки скважины и металлом труб, покрытых глинистой коркой.Известен также тампонажный раствор для тампонирования скважин, состоящий из фенолформальдегидного связующего и наполнителя, например шлака или шлакового цемента 2 .Недостатком этого раствора является малая величина сцепления с поверхностью труб, покрытых пленкой бурового раствора, недостаточная для обеспечения работы цементной оболочки как несущего слоя, подкрепляющегс обсадную трубу. Это обусловлено слабой адгезионной способностью раствора.Цель изобретения - повышение адгезионной способности раствора.Поставленная цель достигается тем,что состав дополнительно содержитдиспергированные окислы железа приследующем соотношении компонентов,вес.ч.:Фенолформальдегидноесвязующее . 100Наполнитель, напримершлак или шлаковыйцемент 10-100Диспергированные окислыжелеза О, 5-10Вода 1,0-20, Данный состав позволяет получить 20 легко прокачиваемую смесь в интервале температур 70-110 оС и давлениидо 600 кгс/см2Фильтрат смеси обладает способ-ностью легко проникать через глинистую корку в породу стенки скважиныи отверждаться в пластмассу, чтообеспечивает качественное разобщениепластов.Отверждение состава происходит 30 эа счет реакции поликонденсации фено 840297ла с, формалъдегидом или фенолформальдегидного олигомера непосредственно в скважинных условиях. Выделяемая при поликонденсации вода реагирует со шлаком, являющимся катализатором поАиконденсации, что обеспечивает повышенную прочность композиции. В качестве диспергированных окислов железа, выступающих в роли активатора фенолформальдегидного связукщего, используют обогащенную железную руду Лебединского горно-обогатительного комбината (Курская магнитная аномалия) с содержанием окислов железа 70-75. Руду размалывают и просеивают через сито 0,1 мм (максимальные размеры частиц), при этом в состав размола входят частицы коллоидных размеров (0,001 мм и более) .Добавки диспергированиых окислов железа активируют фенолформальдегидное связующее, повышая его адгезион ную способность, что в свою очередь обеспечивает значительные силы сцепления на контакте цементный камень труба. Величины этих сил, при указан; ных соотношениях компонентов, (см. таблицу), превышают силы взаимного сдвига слоев (цемента и трубы), возникающих при нагружении трубы внешним давлением, во всем интервале изменения последнего, имеющим место в сква- З 0 жине. Это обуславливает работу крепи как двухслойной оболочки, где оба слоя являются несущими.П р и м е р 1. Для приготовления облегченного тампонажного раствора подготавливают фенолформальдегидное связующее, например фенолоспирт, в количестве 100 вес.ч., шлаковый цемент марки УЩЦ-200 в количестве 10 вес.ч., обогащенную железную" руду с содержанием окислов железа 70 в 40 виде размола, просеянного через сито 0,1 мм, включающего частицы размером 0,001-0,1 мм в количестве 95 вес.ч., и воду в количестве 1 вес.ч.Смесь компонентов тщательно пере мешивают в течение 20-30 мин при температуре не более 35-40 ОС, замеряют плотность, растекаемость на конусе АэНИИ ДН, время начала загустевания на конденсаторе КЦ, одновременно щ заливают образцы в, форму для определения предела прочности камня при отрыве от стального пятака площадью 4 см,после 24 ч твердения (Ъп) и в Форму для определения предела прочностР камня при изгибе (Ьц ) и сжатии (Ъсж ) после 24, ч твердения. Измерение каждого параметра производят четыре раза. Результат изМерения получают как среднее арифметическое из трех наиболее близких параметров. Раствор при 60 указанных соотношениях компонентов имеет плотность 1,25 г/см и параметры, приведенные в строке 2 таблицы.П р и м е р 2. Для приготовления утяжеленного тампонажного раствора 65 смешивают, вес.ч. Фенолоспирт 100,шлаковый цемент УЩЦ-200, 100 обогащенная железная руда с содержанием окислов железа 70 в виде размола, просеянного через сито 0,1 мм, включающего частицы размером 0,001-0,1 мм 10 и вода 20.Смесь тщательно перелешивают и производят замер плотности, растекаемости и время начала загустевания. Одновременно готовят образцы для измерения предела прочности на отрыв от стальной круглой пластинки площадью. 4 см , характеризующего силы2сцепления и образцы для определения Зд и Ь. Измерение каждого параметра производят четыре раза и берут среднее арифметическое из трех наибольших параметров. В даннол случае тампонажный раствор имеет плотность 2,1 г/см и параметры, приведенные в строке 12.таблицы.Для получения растворов с промежуточными плотностями изменяют соотношения компонентов и проводят измерения в соответствии с примерами 1 и 2.В таблице строки 1, 5, 9, 13, 16 и 19 характеризуют растворы, не содержащие окислов железа, Ьр для них значительно меньше, чем у растворов даже с малым содерканиел обогащенной железной руды. С повышением содержания ферроокислов в растворе Ьр растет с одновременным ростом прочности камня при изгибе и сжатии и увеличении плотности . Растекаемость и время начала загустевания при.постоянном содержании наполнителя остаются практически неизменными. Анализ данных таблицы показывает, что наполнитель (шлак, тот или иной вид шлакового цемента) не имеет существенного влияния на адгеэионные и прочностные характеристики раство-. ра. В качестве фенолформальдегидного связующего испытывают фенолоспирт, смесь уротропина и ТС(тампонажный состав), СФЖ(смолы фенольные жидкие), смесь уротропина и ДФК ТС (дифенолы с капролактамом). Наилучшие результаты дает применение в качестве связующего СФЖ, так как в этом случае увеличение весового, содержания ферроокислов с 0,5 до 10 вес.ч. дает увеличение Ъа в 7 раз. Наименее желательно применение смеси уротропина и ТС, так как в этом случае Ьд увеличивается всего в 2,5 раза.Прочность крепи при .тампонировании предлагаемым раствором в 1,5 раза выше, чем прочность крепи при тампонировании ее растворами, не обеспечивающими .качественного сцепления на контакте цементная оболочка - труба. Это равноценно снижению толщины стенки труб обсадной колонны в 1,.5 раза при сохранении прежних критических нагрузок крепи, т.е, и сникениюметаллоемкости колонны в 1,5 раза.Кроме этого, данный тампонажныйраствор позволит .снизить аварийность цри бурении, креплении и эксплуатации сква:кин за счет качественной избляции напорных и поглощаюших горизонтов и повышения прочности крепи.8 840297 оо ь Ъ СЧ с 3 СЧ ГЧ оооо сс СГ 3 Л СО 01Г 1 О 1с с 33%3 О О Г 4 14 Л Г" Г 1 ЛЛ О СГьГ- Г- СО О ЛЛ ЮьЛЛ СО оо ъ 1-3СЪ О 1 Г О о осч Г- Г 4 СОЛ О13оо Р СО оо що о1 ос 3 ч С 4 1 6 1 Я 1 3 Д 3 ооо С Р) С ст.4 с1 о о ос.4-3 О 1-4 с-411 Л ОЛ оо Л 1 1 1 14 -3 о о оО)Л Г 4 1 Ч С 3 С 3 СЧ СЧ СЧ Г 4 1ЛЛЛаЛ 1 о СО с1 Х36 Х1 Иб ооо ооо Т 4 % 4 О ооо ЛЛ ОЪ оо о :Г;Г сГ о о о СО 00 СОЯ11 О х о Х СО И 133 С 3 1 о О 1. 3 33 О 1 О а1 Е 411 ооо1 ооо1-4 г 4 сб 1 С 3 о 1 О 1840297 Формула изобретения Составитель В.Никулин Редактор А.Ыишкина Техред М, Голинка Корректор М.ДемчикЗаказ 4697/42 Тираж 627 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Е, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП ".Патентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 Тампонажный раствор, состоящий из фенолформальдегидного связующего и наполнителя, например шлака или шлакового цемента, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения адгезионной способности раствора, он дополнительно содержит диспергированные окислы железа при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:Фенолформальдегидноесвязующее 100 Наполни тель, например.шлак или шлаковый цемент 10-100 Диспергированные окислыжелеза 0,5-10 Вода 1-20Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Измайлов Л.Б. и Булатов А.И.Крепление нефтяных и газовых скважинМ., "Недра",. 1976, с. 158-171.2. Авторское свидетельство СССРУ 424965, кл. Е 21 В 33/138, 1974.1