тампонажный материал

Формула изобретения

Тампонажный материал, включающий портландцемент и пластифицирующую добавку на основе многоатомных ароматических спиртов, отличающийся, тем что в качестве пластифицирующей добавки на основе многоатомных ароматических спиртов он содержит хингидрон при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Портландцемент 98,0 99,8

Хингидрон Остальноеу

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению тампонажных материалов и может быть использовано при цементировании нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.

Известны тампонажные материалы, включающие портландцемент и пластифицирующую добавку на основе многоатомных ароматических спиртов отходы производства пирокатехина и резорцина. Использование этого типа пластификатора позволяет улучшить реологические свойства тампонажного раствора и за счет использования отходов снизить его стоимость /1/.

Однако тампонажный раствор с добавкой отходов производства пирокатехина и резорцина характеризуется длительными сроками схватывания, что отрицательно сказывается на сокращении периода ОЗЦ, а значит и на сроках строительства скважин.

Наиболее близким по технической сущности и назначению является тампонажным материал, включающий портландцемент и пластифицирующую добавку на основе многатомных спиртов гидрохинон /2/. Указанный материал за счет повышенной пластифицирующей способности добавки характеризуется улучшенными реологическими свойствами и повышенной конечной прочностью камня.

Однако этому материалу свойственны те же недостатки, что и предыдущему, а именно: недостаточная пластифицирующая способность и длительные сроки схватывания, что не дает возможности в полной мере реализовать снижение водоцементного фактора (повышение водоредуцирующего эффекта) и в значительной мере улучшить пластифицирующий эффект при одновременном сокращении сроков схватывания. В совокупности указанные недостатки приводят к ухудшению качества крепления скважин и возрастанию периода ОЗЦ.

Задача, на решение которой направлено изобретение, является повышение пластифицирующего эффекта при одновременном сокращении сроков схватывания тампонажного раствора, в результате чего при осуществлении изобретения может быть получен технический результат.

Решение поставленной задачи достигается тем, что тампонажный материал, включающий портландцемент и пластифицирующую добавку на основе многоатомных ароматических спиртов, в качестве пластифицирующей добавки содержит хингидрон при следующем соотношении компонентов, мас.

Портландцемент 98,0-99,8

Хингидрон Остальное

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый тампонажный материал отличается от известного введением нового компонента, а именно: хингидрона при вышеприведенном соотношении компонентов.

Хингидрон получают взаимодействием эквимолекулярных количеств пара-бензохинона и гидрохинона по реакции



В результате реакции образуется органический комплекс, в котором молекулы соединены водородными связями и, кроме того, переносом заряда от гидрохинона к хинону. Хингидрон выкристаллизовывается в виде темно-зеленых ромбических кристаллов с характерным металлическом блеском. Хингидрон имеет мол. м. равную 218, 21, плотность 1,4 г/см³, температуру плавления 171^oC, возгоняется с разложением. Растворимость в воде 0,35 г/100 мл.

Повышение пластифицирующего эффекта при одновременном сокращении сроков схватывания тампонажного раствора обусловлено тем, что на начальной стадии гидратации в щелочной среде анион, образовавшийся с левой части хингидрона, отдает один электрон хинону.

В результате оба вещества превращаются в две одинаковые молекулы семихинона



Таким образом из одного комплексного соединения (хингидрона) образуется две молекулы ПАВа (семихинона), которые компенсируют имеющиеся и возникающие заряды на поверхности цемента противоположными по знаку зарядами из адсорбционного слоя ПАВ. Синтез последнего приводит к снижению поверхностного натяжения и возрастанию диспергирующей способности.

Заявляемая новая совокупность предложенных отличительных признаков авторами не обнаружена в патентной и научно-технической литературе, поэтому можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

Были приготовлены два состава известного тампонажного материала, включающего портландцемент и пластифицирующую добавку гидрохинон и пять составов тампонажного материала согласно изобретению (портландцемент и пластифицирующая добавка хингидрон) при водоцементном факторе 0,4 с граничным и средним содержанием компонентов, а также с их содержанием выше верхнего и ниже нижнего пределов при температуре 222^oC. Приготовление образцов тампонажного материала, определение сроков схватывания и прочности на изгиб осуществлялось в соответствии с ГОСТр 26798.0-26798.2-91. Пластифицирующий эффект оценивался по растекаемости.

Приготовление тампонажного раствора в условиях буровой сводится к следующему.

На буровой с помощью цементировочных агрегатов ЦА-420 готовится жидкость затворения, для чего, например, 2,5 м³ емкости агрегата заполняют водой и затем при непрекращающейся циркуляции воды загружают 20 кг хингидрона и в течение 1-2 мин готовится гомогенный раствор для затворения цемента. Поддержание пониженного водоцементного фактора (0,4) осуществляется путем подачи в гидроворонку большего количества портландцемента и поддерживанием соответствующей плотности (1,94-1,96 г/см³).

Результаты испытаний приведены в таблице. Данные таблицы свидетельствуют о том, что предлагаемый тампонажный материал с оптимальным соотношением компонентов обладает лучшими свойствами, чем известный, а именно в среднем:

на 20% возрос пластифицирующий эффект;

на 30% сократились сроки схватывания.

При содержании компонентов выше верхнего предела возрастают сроки схватывания и снижается прочность, а при содержании компонентов ниже нижнего предела снижается пластифицирующий эффект.

Повышение пластифицирующего эффекта при одновременном сокращении сроков схватывания в совокупности способствует повышению качества цементной изоляции и сокращению периода ОЗЦ скважин.