тампонажная добавка

Формула изобретения

Добавка для тампонажного раствора на минеральном вяжущем, включающая гидрооксихлорид алюминия и воду, отличающаяся тем, что она содержит гидрооксихлорид алюминия состава, обеспечивающего образование в первые минуты гидратации соединений AlCl₃, HCl, [Al(OH)₃]n·nH₂O, [Al(OH)₃(OH₂)₃], [Al₂(OH)₅Cl]_x·nH₂O.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин, а именно к добавкам, улучшающим технологические показатели тампонажных растворов, используемых при температурах от 20 до 60°С.

Известна тампонажная добавка, содержащая пентаоксихлорид алюминия 99,5-99,8 мас.% и суперпластификатор С-3 0,2-0,5 мас.% [1]. Эта добавка замедляет сроки схватывания при температурах 20-30°С и рекомендуется только для цементных растворов нормальной плотности.

Известна тампонажная добавка, содержащая гидрооксихлорид алюминия и воду и добавляемая в количестве 0,1-4,5% к массе цемента [2]. Недостатком тампонажного состава с такой добавкой являются недостаточно высокие прочностные технологические показатели образуемого камня, а также низкие противоморозные свойства цементного раствора.

Заявляемое изобретение решает задачу разработки противоморозной тампонажной добавки, повышения с ее помощью комплекса технологических показателей раствора и камня с плотностью от 1,9 до 1,2 г/см³ при температурах 20-65°С с сохранением коллекторских свойств продуктивного пласта.

Поставленная задача решается тем, что добавка для тампонажного раствора на минеральном вяжущем, включающая гидрооксихлорид алюминия и воду, содержит гидрооксихлорид алюминия состава, обеспечивающего образование в первые минуты гидратации соединений AlCl₃, HCl, [Al(OH)₃]n·nH₂O, [Al(OH)₃(OH₂)₃], [Al₂(OH)₅Cl]_x·nH₂O.

Вышеуказанное соединение активно взаимодействует с составляющими компонентами тампонажного раствора, образуя гелеобразные соединения и соли, например CaCl₂ в процессе реакции СаО+2НСlСаCl+Н₂+ Н₂О, которые располагаются в гелеобразной сетке низко, и высокоосновных соединений алюминия, обеспечивая стабильные свойства раствора и камня, закупоривая поры образовавшимися гидроксидами и ускоряя или, по крайней мере, не замедляя сроки схватывания вяжущих при определенных рН среды. Кроме того, образующаяся система стабильно удерживает всю воду затворения, создавая нулевой водоотстой вяжущих различной плотности (утяжеленных, нормальной плотности и сверхлегких). В результате этого повышается адгезия камня и АКЦ скважины показывает качественное сцепление камня с породой и обсадной колонной не только в вертикальных, но и в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах. Введение заявляемой добавки в цементный раствор снижает температуру его замерзания, так как жидкая фаза быстрее связывается в коагуляционную структуру и не вызывает деструкцию камня, которая обычно возникает при переходе воды в лед.

Таким образом, внесение заявляемой тампонажной добавки обеспечивает однородность камня по всему стволу скважины с сохранением всех требуемых характеристик раствора и камня.

Тампонажную добавку получают любым известным способом получения гидрооксихлорида алюминия, например, включающим получение гидроксида алюминия и растворением его соляной кислотой (по патенту РФ № 2139248, С 01 F 7/56, 1977).

Пример 1.

100 г вышеуказанной тампонажной добавки c отношением оксида алюминия к хлору, равным 1:1,5 ( 8 мас.% оксида алюминия и 12 мас.% хлора) в количестве 1% к массе вяжущего, состоящего из ПЦТ (портландцемента тампонажного), растворяли в жидкости затворения с водоцементным отношением 0,52 (520 мл воды) и затворяли 1 кг цемента. Дальнейшее исследование полученного тампонажного раствора производили согласно действующему ГОСТу. Результаты измерений параметров раствора представлены в таблице 1, опыт 1.

Пример 2.

100 г вышеуказанной тампонажной добавки с отношением оксида алюминия к хлору 1:1 (40 мас.% оксида алюминия и 40 мас.% хлора) в количестве 1% к массе вяжущего, в состав которого входит 30% микросфер, растворяли в жидкости затворения с водоцементным отношением 0,75 (750 мл воды) и затворяли 1 кг вяжущего. Результаты измерений параметров раствора предоставлены в таблице 1, опыт 2.

В таблице 1 опыт 3, 4 представлены данные тампонажных растворов, имеющих различный состав вяжущего и добавок с разным соотношением компонентов в пределах заявляемых параметров.

Из таблицы 1 видно: тампонажные растворы, содержащие заявляемую добавку, показали нулевое водоотделение, высокую тиксотропность и адгезию.

Противоморозные свойства заявляемой добавки подтверждают данные таблицы 2, из которой видно, что увеличение содержания добавки в тампонажном растворе понижает его температуру замерзания и повышает плотность.

Источники информации

1. Патент РФ № 2129649, Е 21 В 33/138, 1999.

2. Патент РФ № 2165006, Е 21 В 33/138, 2001.