SU1647121A1 - Тампонажный раствор дл цементировани нефт ных и газовых скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурению скважин . Цель - снижение водоцементного отношени  при сохранении подвижности тампонажного раствора и одновременном повышении прочностных и адгезионных свойств цементного камн . Темпонажный раствор содержит тампонажный цемент. нитрилотриметилфосфоновую кислоту, воду и добавку, в качестве которой используют алкилбензилдиметиламмонийхлорид при следующем соотношении компонентов, мае.%:тампонажный цемент 71,3954 72.9767; нитрилотриметилфосфонова  кислота 0.0182-0.0255; алкилбензилдиме- тиламмонийхлорид 0,0037-0,0255, вода остальное . Водоцементное отношение тампонажного раствора при сохранении необходимых сроков твердени  и прокачиваемости снижаетс  в 1,3 раза, а прочность цементного камн  при изгибе повышаетс  в 1,2 раз, адгези  к металлу - в 1,7 раза. (Л С

Description

Изобретение относитс  к бурению скважин.

Цель изобретени  - снижение водоцементного отношени  при сохранении подвижности тампонажного раствора и одновременном повышении прочностных и адгезионных свойств цементного камн ,

Тампонажный раствор дл  цементировани  нефт ных и газовых скважин, включающий тампонажный цемент (ПЦТ), нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ), воду и добавку, в качестве последней содержит алкилбензилдиметиламмонийхлорид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тампонажный цемент

Нитрилотриметилфосфонова 

кислота

Алкилбензилдиметиламмонийхлорид

Вода

Примен емый в составе алкилбензил- диметиламмонийхлорид с радикалом R Cio-Ci6 (катамин АБ) относитс  к классу четвертичных солей и представл ет собой прозрачную жидкость от бесцветной до желтой, хорошо растворимую в воде.

71,3954-72,9767

0,0182-0,0255

0,0037-0.0255 Остальное

о -N

ю

Как показывают исследовани , при совместном применении катамина АБ и НТФ водоцементное отношение тампонажного раствора при сохранении технологически необходимых сроков твердени  и прокачи- ваемости снижаетс  в 1,3 раза (с 0,5 до 0,37) в сравнении с известным. При этом предел прочности на изгиб цементного камн  повышаетс  в 1,2 раза (с 6,05 до 7,2 МПа), адгези  к металлу повышаетс  в 1,7 раза (с 1,75 до 2,98 МПа).

Тампонажный раствор приготавливаетс  простым механическим смешиванием компонентов .

Дл  исследовани  готов т тампонажные растворы с различным содержанием компонентов , определ ют их граничные и средние значени .

Пример. Требуетс  приготовить там- понажный раствор при следующем соотношении компонентов, мас.%:(таблица, опыт 10):

ПЦТ72,9687.

НТФ0,0255

Катамин АБ0,0074

Вода26,9984

Требуемое количество компонентов определ ют по формуле

-уа,

где m - масса компонента в 1 л тампонажного раствора, г;

V - объем тампонажного раствора, л; у- плотность тампонажного раствора, г/см3;

а - содержание компонента, %

1,96-72,9687-100

т1 100

нажного раствора ;

1430 г тампот2 1 ,96.0.0о255-100 0|499гнтф; тз 1,96-0,0074-100 0145гката.

мина АБ;

ГЛ4

1.96-26,9984-100 100

529 мл воды.

Дл  приготовлени  1 л тампонажного раствора в отдельную емкость наливают 529 мл воды, добавл ют 0,499 г НТФ и 0,145 г катамина АБ и перемешивают в течение 3-5 мин до полного растворени  реагентов . В другую емкость, например в сферическую чашу, помещают 1430 г цемента , в один прием вливают водный раствор реагентов и перемешивают в течение,3 мин.

Физические и механические свойства тампонажных растворов определ ютс  по ГОСТ 1581-85 и ГОСТ 26798.0-85 - ГОСТ 26798.2-85.

Адгезионные свойства цементного камн  по отношению к металлу определ ют следующим образом.

В металлический стакан со съемным

дном концентрично устанавливают металлический стакан меньшего диаметра и в кольцевое пространство заливают испытуемый раствор. Затем стакан помещают в термостат и выдерживают при 75°С в тече0 ние суток. После этого его помещают в ванну с водой на 2 ч комнатной температуры. Съемное дно удал ют на прессе УММ-5 и выдавливают внутренний стакан. По величине усили  отрыва внутреннего стакана оп5 редел ют напр жение сцеплени  цементного камн  с металлом.

Дл  приготовлени  тампонажных растворов (предлагаемого и известного) используют тампонажный портландцемент ПЦТ

0 Д20-100, нитршютриметилфосфоновую кислоту по ТУ 6203-20-72-86 и катамин АБ по ТУ 6-01-816-75.

В таблице приведены результаты лабораторных исследований.

5Из таблицы видно, что известный состав

(опыты 1-5) имеет нормальную подвижность при водоцементном отношении 0,5, Снижение его значени  до 0,37 (опыт 6) ухудшает растекаемость до 16 см и делает

0 тампонажный раствор не пригодным дл  цементировани  обсадн.ых колонн.

Содержание только НТФ (опыт 21) при удовлетворительных сроках схватывани  не дает заметного улучшени  прочностных и

5 адгезионных свойств цементного камн , хот  пластификаци  раствора имеет место (водоцементное отношение 0,45 и потому предел прочности 4,3 МПа), а содержание только катамина АБ (опыт 22) сокращает

0 сроки схватывани  до 1 ч 50 мин - 2 ч, что дел ает тампонажный раствор технологически непригодным дл  цементировани  обсадных колонн.

Совместное применение НТФ и катами5 на АБ в тампонажном растворе показано в опытах 7-14.

Оптимальное содержание катамина АБ определено в пределах 0,0037-0,0255 мас.%. Содержание катамина АБ выше или

0 ниже этого предела в тампонажном растворе не дает повышени  прочности и напр жени  сцеплени  цементного камн  с металлом в сравнении с прототипом (опыты 15 и 16).

5При содержании НТФ, равном 0,0147

мас.% (опыт 17), тампонажный раствор имеет малые сроки схватывани  (2 ч 30 мин - 3 ч 20 мин), а при содержании 0,0281 мас.% (опыт 18) прочность цементного камн  не выше прочности цементного камн  по прототипу , поэтому оптимальное содержание НТФ определено в пределах 0,0182- 0,0255 мас.%.

Содержание тампонажного цемента в пределах 71,3954-72,9767 мас.%  вл етс  оптимальным, так как при содержании цемента менее 71,3954 мас.% (опыт 19) в растворе цементный камень имеет недостаточные прочность и адгезию, более 72,9767 мас.% (опыт 20) тампонажный раствор ухудшает свою подвижность (растека- емость 17 см).

Таким образом, тампонажный раствор обладает более высокими прочностными и адгезионными свойствами цементного камн  по сравнению с аналогичными свойствами известного раствора при сохранении необходимых технологических параметров и сроков схватывани .

Применение предлагаемого тампонажного раствора дл  цементировани  обсадных колонн в услови х умеренных температур позвол ет повысить качество и долговечность креплени  скважин.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тампонажный раствор дл  цементировани  нефт ных и газовых скважин.

   включающий тампонажный цемент, нит- рилотриметилфосфоновую кислоту, воду и добавку, отличающийс  тем, что, с целью снижени  водоцементного отношени  при сохранении подвижности раствора и одновременном повышении прочностных и адгезионных свойств цементного камн , он в качестве добавки содержит алкилбензилдиметиламмонийхлорид при следующем соотношении компонентов,

   мас.%:

   Тамлонажный цемент 71,3954-72,9767

   0

   Нитрилотриметилфосфонова 

   кислота

   Алкилбензилдиметиламмонийхлорид

   Вода

   0.0182-0,0255

   0.0037-0.0255 Остальное

   Примечание.

   Лабораторные исследовани  провод тс  при 75°С, давлении 0,1 МПа. В опытах 2,3.9,14 примен ют ПЦТ Д20 - 100 Кувасайского цементного завода, в остальных опытах ПЦТ Д20-100 Новотроицкого завода.