Патент на изобретение №2281309

(54) ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин. Технический результат – улучшение демпфирующих и адгезионных свойств тампонажных растворов, повышение седиментационной устойчивости и долговременное сохранение прочности цементного камня. Дисперсно-армированный тампонажный раствор, включающий тампонажный портландцемент, минеральное волокно, соль поливалентного металла, водорастворимый полимер и воду, в качестве минерального волокна содержит асбестовое или базальтовое волокно размером не более 5 мм, в качестве соли поливалентного металла хлористый кальций, в качестве водорастворимого полимера оксиэтилированную целлюлозу и дополнительно резиновую крошку размером 1-3 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент тампонажный 100, указанное минеральное волокно 3-4, оксиэтилированная целлюлоза -0,1-0,2, хлористый кальций – 0,3-0,4, указанная резиновая крошка – 5-7. 2 табл.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин.

Известен тампонажный раствор для крепления скважин, содержащий портландцемент, королек, полиоксиэтилен, хлорид натрия и воду [1]. Королек выполняет роль армирующей добавки, а водорастворимый полимер усиливает деформируемость и сцепление цементного камня с обсадной колонной.

Недостатками раствора являются низкие демпфирующие и высокие фильтрационные показатели.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является дисперсно-армированный тампонажный раствор, содержащий портландцемент, минеральное волокно с хризотил-асбестом, кислую соль поливалентного металла или смесь этих солей, силикокристаллит, водорастворимый полимер и воду [2]. Эффективность дисперсно-армированного материала достигается активизацией вяжущего с микроармирующей добавкой в дезинтеграторе. Однако этот не обладает достаточными демпфирующими свойствами.

Задача изобретения – улучшение демпфирующих и адгезионных свойств тампонажных растворов при их высокой седиментационной устойчивости и долговременном сохранении прочности цементного камня.

Указанная задача выполняется за счет добавления к тампонажному раствору, содержащему портландцемент, минеральное волокно (асбестовое или базальтовое), соль поливалентного металла и водорастворимый полимер, резиновой крошки при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент тампонажный – 100

Минеральное волокно (асбестовое или базальтовое) – 3-4

Резиновая крошка – 5-7

Водорастворимый полимер (оксиэтилированная целлюлоза) – 0,1-0,2

Хлорид кальция – 0,3-0,4.

Дисперсно-армированные тампонажные материалы представляют собой смесь вяжущего и волокнистых материалов, произвольно ориентированных и равномерно распределенных по всему объему и работающих с матрицей за счет их сцепления повышением прочности камня на растяжение. Добавка резиновой крошки позволяет повысить упругоэластичные свойства тампонажного раствора и цементного камня за счет равномерного распределения эластичных частиц в объеме раствора и связывания их асбестовыми волокнами, что способствует образованию во всем объеме композиции волокнистой структуры, т.е. повышению ее прочности и упругоэластичных свойств. При составлении композиционного материала непосредственно перед использованием рекомендуется применять резиновую крошку и минеральное волокно следующих размеров 1-3 мм и не более 5 мм соответственно. Водорастворимый полимер выполняет функции понизителя фильтрации и повышает седиментационную устойчивость тампонажного раствора. Хлорид кальция в данном случае нейтрализует возможность снижения прочностных свойств цементного камня при обработке полимером.

Составы и свойства дисперсно-армированных тампонажных растворов приведены соответственно в таблицах 1 и 2.

Увеличение содержания в растворе минерального волокна свыше 4 % и резиновой крошки более 6 % приводит к росту консистенции раствора (табл.2), что, в свою очередь, приводит к необходимости увеличения водосмесевого отношения, которое сопровождается снижением прочности цементного камня. При этом наибольшее влияние на показатель консистенции оказывает содержание минерального волокна. Гранулярный наполнитель (резиновая крошка) влияет на показатель консистенции в меньшей степени, однако необходимо учитывать, что прочность цементного камня зависит от дисперсности наполнителя, то есть применение крупнодисперсной резиновой крошки приводит к резкому снижению прочностных свойств.

Нижний предел концентрации наполнителей ограничен снижением армирующих и демпфирующих свойств, а также плотностью тампонажной жидкости.

Содержание соли поливалентного металла зависит от конкретных горно-технических условий и ее состава. Применение водорастворимых полимеров, как правило, снижает прочность цементного камня, поэтому их содержание в тампонажной жидкости ограничено узкими пределами концентраций, достаточными для стабилизации системы, но не вызывающими резкого снижения механической прочности камня.

Тампонажные растворы готовят следующим образом. Полимерный реагент и хлорид кальция растворяют в воде, затем добавляют наполнители и портландцемент. В производственных условиях при приготовлении необходимо использовать усреднительную емкость.

Предложенный состав тампонажного раствора эффективно использовать в интервалах залегания проницаемых пород для ликвидации поглощений и ремонтного цементирования.

Источники информации

1. А.с. СССР № 1470933, МКИ 4 Е 21 В 33/138, 07.04.89.

2. А.с. СССР № 1099049, МКИ 3 Е 21 В 33/138, 23.06.87.

Формула изобретения

Дисперсно-армированный тампонажный раствор, включающий тампонажный портландцемент, минеральное волокно, соль поливалентного металла, водорастворимый полимер и воду, отличающийся тем, что в качестве минерального волокна он содержит асбестовое или базальтовое волокно размером не более 5 мм, в качестве соли поливалентного металла хлористый кальций, в качестве водорастворимого полимера- оксиэтилированную целлюлозу и дополнительно резиновую крошку размером 1-3 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: