комплексный реагент для тампонажных растворов

Классы МПК:C09K8/467 содержащие добавки для особых целей
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь" (RU),
Общество с ограниченной ответственностью Когалымский научно-исследовательский и проектный институт нефти (ООО "КогалымНИПИнефть") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-06-13
публикация патента:

Изобретение относится к составу комплексного реагента и предназначено для приготовления тампонажных растворов. Технический результат - повышение прочностных и адгезионных свойств тампонажных растворов. Комплексный реагент для тампонажных растворов содержит, мас.%: поливинилацетатную дисперсию 88,9-90,1, нитрилотриметилфосфоновую кислоту 0,9-2,22, дибутилфталат 4,44-4,50, этиленгликоль 4,44-4,50. 1 табл.

Формула изобретения

Комплексный реагент для тампонажных растворов, содержащий поливинилацетатную дисперсию и добавки, отличающийся тем, что в качестве добавок он содержит нитрилотриметилфосфоновую кислоту, дибутилфталат и этиленгликоль при следующем содержании компонентов, мас.%:

Поливинилацетатная дисперсия 88,9-90,1
Нитрилотриметилфосфоновая кислота0,9-2,22
Дибутилфталат4,44-4,50
Этиленгликоль4,44-4,50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях на водоплавающих залежах, больших углах отхода ствола от вертикали, при наличии каверн и застойных зон и может быть использовано для приготовления тампонажных растворов с высокими прочностными и адгезионными свойствами и их применения в указанных выше условиях.

Известен раствор на основе портландцемента и воды, включающий в качестве комплексного реагента нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ) и асбест (А.С. №939729, Е21В 33/138, 10.10.80).

Однако этот раствор экологически опасен, поскольку содержит асбест, а тампонажный камень из этого раствора недостаточно прочен и обладает низкой адгезией к ограничивающим поверхностям.

Указанные недостатки тампонажного раствора частично устраняются использованием комплексного реагента, содержащего поливинилацетатную дисперсию (ПВАД) и соль НТФ - корилата (п. №2179231 Е21В 33/138, 10.02.2002). Этот комплексный реагент по технической сущности близок к предлагаемому и может быть принят за прототип.

Недостатком указанного реагента является то, что при его использовании тампонажный камень имеет недостаточную прочность и адгезию к ограничивающим поверхностям.

Задачей изобретения является разработка реагента, повышающего прочностные и адгезионные свойства тампонажного раствора - камня при температурах до 100°С.

Сущность изобретения заключается в том, что реагент для тампонажных растворов, содержащий ПВАД и добавку, в качестве добавок содержит НТФ, дибутилфталат (ДБФ) и этиленгликоль (ЭГ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ПВАД88,9-90,1
НТФ0,9-2,22
ДБФ4,44-4,5
ЭГ4,44-4,5

Из патентной и научно-технической литературы нам не известен реагент для тампонажных растворов, содержащий совокупность указанных выше компонентов в предложенном количественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.

ПВАД производится по ГОСТ 18992-80.

НТФ производится по ТУ 6-09-52-83-86, используется в качестве замедлителя сроков схватывания тампонажных растворов.

ДБФ выпускается по ТУ 6-09-985-81.

ЭГ производится по ГОСТ 19710-83.

Комплексный реагент для тампонажных растворов получают смешиванием ПВАД, НТФ, ДБФ и ЭГ. При этом НТФ является более активной составляющей реагента (рН<1) чем соль этой кислоты - корилат (рН=2,5-3,5). Кислота взаимодействует с компонентами реагента с образованием новых модифицированных веществ с химически активными группами. Образующийся химически активный реагент сложного состава с кислотными свойствами взаимодействует с силикатами цемента, активизирует их гидратацию и твердение с повышением прочностных и адгезионных свойств. ДБФ, ЭГ и их производные с кислотой диспергируют поливинилацетат, пластифицируют тампонажный раствор, подавляют пенообразование. В целом реагент эффективно кольматирует, уплотняет цементный камень, вследствие чего возрастают показатели его прочности и адгезии. Каждый компонент этого реагента в отдельности либо замедляет загустевание, либо снижает прочность и адгезию ниже необходимых пределов (таблица). В совокупности в комплексном реагенте из-за новообразований обеспечивается синергетический эффект и достижение поставленной задачи.

Комплексный реагент в лабораторных условиях готовят смешением расчетных количеств компонентов с последующим перемешиванием мешалкой до получения однородной массы, затем растворяют его в воде и затворяют цемент, определяют свойства тампонажного раствора. Образцы твердеют в течение 24 часов. Адгезию определяют методом выдавливания цементного образца из стальной обоймы при создании нагрузки прессом.

В таблице приведены результаты определения прочности и адгезии тампонажного раствора - камня с добавками реагента, с различным соотношением компонентов, в наибольшей степени повышающих прочность камня и его адгезию к металлу обсадных труб.

Установлено, что в комплексном реагенте оптимальным является содержание ПВАД 88,9-90,1%, НТФ 0,9-2,22%, ДБФ и ЭГ по 4,44-4,5%. За пределами этих концентраций реагент вызывает увеличение или сокращение сроков загустевания, снижение прочности и адгезии цементного раствора - камня до технологически неприемлемых значений.

Добавка 1% комплексного реагента к массе цемента при одних и тех же условиях твердения увеличивает прочность и адгезию цементного камня в большей степени, чем реагент по прототипу. При этом сроки загустевания находятся в технологически необходимых пределах.

Из существующего уровня техники нам не известно, что ингредиенты, входящие в состав комплексного реагента в заданном соотношении, обеспечивают указанные выше свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Пример применения тампонажного состава в промысловых условиях.

Во время затворения тампонажного раствора заранее приготовленная суспензия, содержащая ПВАД, НТФ, ДБФ и ЭГ, растворяется в мерниках цементировочного агрегата, в котором набран требуемый для цементирования объем жидкости затворения.

Предлагаемый состав тампонажного раствора испытывался в промысловых условиях на трех скважинах Тевлинско-Русскинского и двух скважинах Равенского месторождений.

Интервал цементирования на скважинах составлял в среднем 2400 -2600 м по вертикали, пластовая температура на забое - 68°С, требуемый объем тампонажного раствора - 7 м3 , требуемая масса цемента ПЦТ I-G 10 т.

На базе тампонажного предприятия за 6 часов до начала цементировочных работ была приготовлена суспензия реагента, состоящая из ПВАД, НТФ, ДБФ и ЭГ, смешанная в следующем количестве:

- ПВАД - 100 кг(90,1%);

- НТФ - 1 кг (0,9%);

- ДБФ - 5 кг (4,5%);

- ЭГ - 5 кг (4,5%).

В мерники цементировочного агрегата, в котором было набрано 4 м3 технической воды, предназначенной для затворения тампонажного раствора, ввели приготовленный комплексный реагент в количестве 1% к массе цемента. После циркуляции полученного раствора в течение 5 минут произвели приготовление цементного раствора. При этом тампонажно-технологические показатели раствора и камня были следующие:

плотность2000 кг/м 3
водоотделение 0%
прочность (через 1 сут при 68°С), изгиб/сжатие10,2/35,8 МПа
водоотдача90 см3/30 мин
время загустевания 100 мин
растекаемость 200 мм
адгезия цементного камня к ограничивающей поверхности4,2 МПа.

Цементирование опытных скважин прошло без осложнений.

По результатам геофизических исследований (АКЦ) установлено повышение плотности контактов цементного камня с колонной и породой, межпластовые перетоки отсутствуют.

Таким образом, техническим результатом изобретения является повышение качества крепления скважин и разобщения пластов.

Источники информации

1. AC №939729, Е21В 33/138, от 10.10.1980 г.

2. Патент РФ №2179231 от 10.02.2002 приоритет 18.04.2000 г.

Таблица
Состав реагента, свойства тампонажного раствора
№ пп Состав реагента, %Свойства тампонажного раствора - камня с добавкой 1% реагента при твердении 24 часа
ПВАДНТФ ДБФЭГКорилат Температура твердения, °С Прочность камня на изгиб, МПаПрочность камня на сжатие, МПаАдгезия камня к металлу, МПаВремя загустевания при давлении 30 МПа, минПримечания
1-- --- 753,69,8 1,5150 
2100 --- -752,6 7,11,1370  
3- 100- --75 --- -Не загущается
4-- 5050- 754,111,8 2,3310 
585,0 0,67,27,2 -756,8 19,49,790  
690,1 0,94,5 4,5-75 5,526,68,6 180 
7 88,92,22 4,444,44- 753,622,5 7,7201 
892,0 3,02,52,5 -752,4 8,83,3482  
990,1 0,94,5 4,5-100 12,642,06,2 161 
10 88,92,22 4,444,44- 1007,830,0 5,5188 
1199,6 --- 0,475- -3,0203 По прототипу
12 99,6-- -0,4100 --4,5 100По прототипу

Класс C09K8/467 содержащие добавки для особых целей

тампонажный материал с регулируемой кинетикой расширения -  патент 2525885 (20.08.2014)
тампонажный материал для установки мостов в скважине, пробуренной на инвертно-эмульсионном буровом растворе (варианты) -  патент 2525408 (10.08.2014)
гипсомагнезиальный тампонажный раствор -  патент 2524774 (10.08.2014)
тампонажный облегченный серосодержащий раствор -  патент 2524771 (10.08.2014)
тампонажный состав "реолит" -  патент 2520608 (27.06.2014)
способ изоляции пластов цементосиликатными растворами -  патент 2519262 (10.06.2014)
способ получения дисперсно-армированного тампонажного материала -  патент 2515454 (10.05.2014)
высокопроникающий тампонажный раствор -  патент 2513220 (20.04.2014)
тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин -  патент 2508307 (27.02.2014)
тампонажный раствор низкой плотности -  патент 2507380 (20.02.2014)
Наверх