СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2172812 (13) C2

(51) 7 E21B33/138 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 13.11.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000101910/03 
(22) Дата подачи заявки: 2000.01.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.01.25 
(43) Дата публикации заявки: 2000.06.10 
(45) Опубликовано: 2001.08.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1818462 A1, 30.05.1993. SU 1802087 A1, 15.03.1993. SU 1802089 A1, 15.03.1993. SU 1838582 A3, 30.08.1993. RU 2013525 С1, 30.05.1994. RU 2026959 C1, 20.01.1995. US 4305758 A, 15.12.1981. US 3782985 A, 01.01.1974. 
(71) Заявитель(и): Общество с ограниченной ответственностью "Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа" 
(72) Автор(ы): Цыцымушкин П.Ф.; Горонович С.Н.; Тиньков И.Н.; Елисеев В.А.; Хайруллин С.Р.; Цыцымушкин А.П. 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью "Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа" 
Адрес для переписки: 460000, г.Оренбург, ул. Пушкинская, 20, ООО "ВолгоУралНИПИгаз", зав. патентным отделом, патентному поверенному РФ, Б.А.Дронову 

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для приготовления облегченных тампонажных растворов при цементировании обсадных колонн в условиях аномально низких пластовых давлений и наличия агрессивных сред. Способ приготовления облегченного тампонажного раствора путем смешивания тампонажного портландцемента и жидкости затворения содержит в качестве жидкости затворения суспензию, включающую компоненты при их соотношении к массе цемента, мас.ч.: сульфацелл 0,3-0,5, хлорид кальция 2,0-5,0, суперпластификатор С-3 0,3-0,4, микросферы 5,0-7,0, вода 54,0-68,0, при этом предварительно готовят водный раствор сульфацелла, хлорида кальция и суперпластификатора С-3, в который добавляют микросферы, после чего на полученной суспензии затворяют тампонажный цемент. Технический результат - получение цементного камня повышенной прочности и низкой удельной газопроницаемости при твердении в условиях нормальных и умеренных температур. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для приготовления облегченных тампонажных растворов при цементировании обсадных колонн в условиях аномально низких пластовых давлений и наличия агрессивных сред.

Известен способ приготовления тампонажного раствора путем перемешивания цемента, добавки, наполнителя и воды, причем предварительно готовят суспензию асбеста на водном растворе нитрилотриметилфосфоновой кислоты, после чего ее перемешивают с цементом /1/.

Для приготовления тампонажного раствора по указанному способу в качестве облегчающей добавки используется асбест, который является экологически небезопасным продуктом. Данный раствор не обеспечивает достаточную прочность формируемого цементного камня и его безусадочность.

Известен также способ приготовления облегченного тампонажного раствора, при котором предварительно готовят смесь кремнегеля и фосфогипса в соотношении, близком 1:1, затем эту смесь добавляют к портландцементу и затворяют необходимым количеством воды, причем количество смеси и воды берут в зависимости от требуемой плотности раствора /2/.

Недостатками способа являются сложность приготовления сухой тампонажной смеси, повышенное водосодержание тампонажного раствора и как следствие низкая прочность цементного камня.

Наиболее близким к заявляемому по назначению и совокупности существенных признаков является способ получения облегченного тампонажного раствора путем смешения тампонажного портландцемента, сульфата натрия, добавки на основе модифицированного кремнезема с жидкостью затворения, при котором перед смешением компонентов сульфат натрия и добавку на основе модифицированного кремнезема диспергируют в жидкости затворения в количестве 10-15% от массы цемента, при этом в качестве добавки на основе модифицированного кремнезема используют гидросил в количестве 7-12% от массы цемента, а сульфат натрия - в количестве 1 мас.ч. к 1-4 мас.ч. гидросила /3/.

В известном изобретении приготовление качественной жидкости затворения (устойчивой суспензии гидросила) при указанном составе ингредиентов и технологии диспергирования в промысловых условиях затруднительно. Тампонажный раствор, приготовленный по данному способу, не стабилен по плотности и имеет высокую водоотдачу, а формируемый цементный камень обладает недостаточной прочностью и повышенной удельной газопроницаемостью.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения качества крепления скважин за счет обеспечения седиментационно-суффозионной устойчивости облегченного цементного раствора, высокой прочности и низкой удельной газопроницаемости цементного камня.

Для решения поставленной задачи согласно предлагаемому способу приготовления облегченного тампонажного раствора путем смешивания тампонажного портландцемента и жидкости затворения, в качестве которой используют суспензию, включающую компоненты при их соотношении к цементу, мас.ч.:

Сульфацелл - 0,3 - 0,5

Хлорид кальция - 2,0 - 5,0

Суперпластификатор С-3 - 0,3 - 0,4

Микросфера - 5,0 - 7,0

Вода - 54,0 - 68,0

при этом предварительно готовят водный раствор сульфацелла, хлорида кальция и суперпластификатора С-3, в который добавляют микросферы, после чего на полученной суспензии затворяют тампонажный портландцемент.

Достигаемый технический результат состоит в том, что при использовании в составе жидкости затворения микросфер, введенных в водный раствор сульфацелла, хлорида кальция и суперпластификатора С-3, они в течение длительного времени (более 1 сут) находятся во взвешенном состоянии, а приготовленный тампонажный раствор имеет ограниченную водоотдачу, что обеспечивает седиментационно-суффозионную устойчивость тампонажного раствора и его стабильность по плотности. Пониженное водосодержание раствора обеспечивает получение цементного камня повышенной прочности и низкой удельной газопроницаемости при твердении в условиях нормальных и умеренных температур, что в конечном итоге позволяет повысить качество крепления скважин.

Известно применение стеклянных микросфер в качестве облегчающей добавки в тампонажные растворы /4/.

В заявляемом техническом решении применение в качестве жидкости затворения суспензии, включающей сульфацелл 0,3 - 0,5 мас.ч., хлорид кальция 2,0 - 5,0 мас.ч., суперпластификатор С-3 0,3 - 0,4 мас.ч., микросферы 5,0 - 7,0 мас. ч. и вода 54 - 68 мас.ч., добавку микросфер производят в предварительно приготовленный водный раствор сульфацелла, хлорида кальция и суперпластификатора С-3, после чего на полученной суспензии затворяют цемент, обеспечивает решение новой технической задачи: повышение качества крепления скважин за счет обеспечения седиментационно-суффозионной устойчивости цементного раствора, высокой прочности и низкой удельной газопроницаемости цементного камня, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ приготовления облегченного тампонажного раствора осуществляют следующим образом.

Предварительно готовят жидкость затворения, в качестве которой используют водную суспензию реагентов. В промысловых условиях для ее приготовления используют гидромешалку, входящую в комплект буровой установки. В лабораторных условиях при проведении опытов использовали лабораторную мешалку.

В лабораторной мешалке предварительно готовят водный раствор сульфацелла, в который добавляют хлорид натрия и суперпластификатор С-3 и перемешивают до получения однородного раствора. В полученный раствор добавляют микросферы и тщательно перемешивают до получения устойчивой суспензии с равномерно распределенными по всему объему частицами микросфер.

Приготовление жидкости затворения в промысловых условиях осуществляют в гидромешалке аналогичным образом.

На приготовленной суспензии осуществляют затворение тампонажного портландцемента по общепринятой технологии.

При проведении лабораторных исследований были использованы:

- водопроводная вода;

- сульфацелл (водорастворимая гидроксиэтилцеллюлоза) по ТУ 6-55-221-1210-91;

- хлорид кальция по ГОСТ 450-77*;

- суперпластификатор С-3 (добавка на основе натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида) по ТУ 6-14-625-80;

- тампонажный портландцемент по ГОСТ 1581-96;

- микросферы стеклянные МС-А9 по ТУ 6-48-108-94, представляющие собой легкий сыпучий порошок белого цвета, состоящий из отдельных полых частиц сферической формы размером в пределах 15-200 мкм.

Для проведения лабораторных исследований были приготовлены тампонажные растворы с компонентными составами, приведенными в таблице.

ПРИМЕР

Для приготовления тампонажного раствора взяли 59 г водопроводной воды, растворили в ней 0,4 г сульфацелла, 3,3 г хлорида кальция и 0,3 г суперпластификатора С-3. После полного растворения реагентов и получения однородного раствора, добавили 6 г микросфер и интенсивно перемешивали до получения однородной устойчивой суспензии. Затем на полученной суспензии затворили 100 г тампонажного портландцемента (опыт 5).

Приготовление тампонажного раствора производили согласно ГОСТ 26798.0-85. Технические параметры тампонажного раствора: плотность, растекаемость и сроки схватывания определяли по ГОСТ 26798.1-85. Предел прочности цементного камня определяли по ГОСТ 26798.2-85. Водоотдачу тампонажного раствора определяли на приборе ВМ-6. Удельную газопроницаемость, характеризующую состояние пористой среды (цементного камня), определяли экспериментальным путем на специальной установке, описанной в работе (5), с использованием образцов цилиндрической формы диаметром 18 мм, высотой 18 мм.

Аналогичным образом были исследованы составы различной концентрации ингредиентов по заявляемому способу и по прототипу, а результаты представлены в таблице.

Анализ данных таблицы показывает, что тампонажный раствор, приготовленный по известному способу (опыты 1-3), имеет высокую водоотдачу, достигающую 300 см3 за 30 мин. При твердении в условиях нормальных и умеренных температур цементный камень имеет низкую прочность, а его удельная газопроницаемость составляет 2,5 - 3,1 м3 10-3/чМПа. Водотвердое отношение тампонажных растворов находится в пределах 0,70 - 0,72.

Тампонажный раствор, приготовленный по заявляемому способу, с содержанием компонентов в заявляемых пределах (опыты 4-10) при водотвердом отношении в пределах 0,50 - 0,60 имеет технологические параметры, аналогичные с известным, однако водоотдача тампонажного раствора значительно ниже и находится в пределах от 40 до 95 см3 за 30 мин. При твердении тампонажного раствора в условиях нормальных температур цементный камень приобретает прочность при изгибе от 1,8 до 2,7 МПа, а в условиях умеренных температур от 5,0 до 5,7 МПа, что в 1,5-2 раза превышает показатели прочности по прототипу. Удельная газопроницаемость цементных образцов значительно ниже и составляет от 0 до 0,35 м310-3 /чМПа.

При содержании микросфер в растворе менее 5 мас.ч. (опыт 11) тампонажный раствор имеет плотность 1,66 г/см3. Облегченные тампонажные растворы имеют плотность 1,40 - 1,65 г/см3, т.е. данный раствор уже выходит за категорию облегченных растворов и переходит в разряд нормальных растворов. При содержании микросфер более 7 мас.ч. (опыт 12) тампонажный раствор при твердении в условиях нормальных температур приобретает прочность камня 1,0 МПа, а при твердении в условиях умеренных температур - 3,6 МПа, т.е. наблюдается снижение прочности камня.

При содержании сульфацелла в тампонажном растворе менее 0,3 мас.ч. (опыт 13) водоотдача составляет 120 см3 за 30 мин, цементный камень имеет повышенную удельную газопроницаемость, достигающую 1,20 м310-3 /чМПа. При содержании сульфацелла более 0,5 мас.ч. (опыт 14) тампонажный раствор имеет малую водоотдачу 50 см3 за 30 мин, удлиненные сроки схватывания от 12 до 20 ч, а цементный камень имеет низкую прочность 1,0 - 2,3 МПа и повышенную удельную газопроницаемость 0,95 м310-3 /чМПа.

Содержание хлористого кальция менее 2 мас.ч. (опыт 15) удлиняет сроки схватывания от 12 до 20 ч, цементный камень имеет низкую прочность 0,7 - 1,5 МПа и высокую удельную газопроницаемость 2,0 м310-3 /чМПа. При содержании хлористого кальция более 5 мас. ч. (опыт 16) тампонажный раствор имеет плотность 1,65 г/см3, высокую водоотдачу, достигающую 100 см3 за 30 мин, а удельная газопроницаемость цементного камня составляет 0,75 м3 10-3 /чМПа.

При содержании суперпластификатора С-3 менее 0,3 мас.ч. (опыт 17) при среднем содержании других компонентов растекаемость раствора составляет 16 см, что делает его непригодным для закачивания в скважину в процессе цементирования. При содержании суперпластификатора С-3 более 0,4 мас.ч. (опыт 18) тампонажный раствор имеет удлиненные сроки схватывания 12-22 ч, низкую прочность цементного камня 1,3 - 2,1 МПа и повышенное значение удельной газопроницаемости 0,85 м310-3 /чМПа.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает при цементировании обсадных колонн в условиях аномально низких пластовых давлений и подъеме цементного раствора на значительную высоту в одну ступень создание в заколонном пространстве скважины надежного изолирующего материала за счет использования облегченного седиментационно-суффозионноустойчивого тампонажного раствора, при твердении которого формируется высокопрочный цементный камень с низкой удельной газопроницаемостью, что обеспечивает высокое качество крепления скважин.

Источники информации

1. Авт. свидетельство СССР N 939729, МКИ E 21 B 33/138, Б.И. N 24, 1982 г.

2. Авт. свидетельство СССР N 1465544, МКИ E 21 B 33/138, Б.И. N 10, 1989 г.

3. Авт. свидетельство СССР N 1818462, МПК E 21 B 33/138, Б.И. N 20, 1993 г. (прототип).

4. В. И.Вяхирев и др. "Облегчающая добавка к тампонажным растворам", Ж. Газовая промышленность, N 6, 1997 г., с.21-24.

5. В. С. Данюшевский и др. "Справочное руководство по тампонажным материалам", М., Недра, 1973 г., с. 261 - 276. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ приготовления облегченного тампонажного раствора путем смешивания тампонажного портландцемента и жидкости затворения, отличающийся тем, что в качестве жидкости затворения используют суспензию, включающую компоненты при их соотношении к массе цемента, мас.ч.:

Сульфацелл - 0,3 - 0,5

Хлорид кальция - 2,0 - 5,0

Суперпластификатор С-3 - 0,3 - 0,4

Микросферы - 5,0 - 7,0

Вода - 54,0 - 68,0

при этом предварительно готовят водный раствор сульфацелла, хлорида кальция и суперпластификатора С-3, в который добавляют микросферы, после чего на полученной суспензии затворяют тампонажный цемент.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru