Тампонажний розчин

Тампонажний розчин, що містить в'яжуче, який відрізняється тим, що додатково містить водний розчин кремнієорганічної домішки і уповільнювача тужавіння при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: в'яжуче 63,29-70,42 уповільнювач тужавіння 0-0,24 кремнієорганічна домішка АКОР Б300 4,9-5,1 вода решта. (19) (21) 2004031475 (22) 01.03.2004 (24) 15.11.2004 (46) 15.11.2004, Бюл. № 11, 2004 р. (72) Лазаренко Олександр Григорович, Лужаниця Олександр Васильович, Меша Валерій Миколайович, Коцкулич Ярослав Степанович, Михайленко Сергій Григорович (73) НАЦІОН АЛЬНА АКЦІОНЕРНА КОМП АНІЯ "НАФТОГАЗ УКРАЇНИ" ДОЧІРНЯ КОМП АНІЯ "УКРГАЗВИДОБУВАННЯ" УКРАЇНСЬКИЙ НАУКО 3 довідстою системи. Це в свою чергу сприяє утворенню водяних поясів і зон із підвищеною концентрацією твердої фази. Велика водопотреба тампонажного розчину призводить до збільшення пористості цементного каменю і, як наслідок до зростання газоводопроникності. Вищенаведене призводить до таких недоліків, як утворення каналів у тужавіючому розчині і порушення ізоляційної властивості цементного каменю, що утворюється, тобто до підвищення газоводопроникності. Задачею даної корисної моделі є зниження газоводопроникності цементного каменю на ранніх стадіях тужавіння тампонажного розчину без погіршення міцнісних характеристик цементного каменю та технологічних параметрів тампонажного розчину з одночасним підвищенням седиментаційної і корозійної стійкості та утворенням безусадочного каменю. Для вирішення поставленої задачі відомий тампонажний розчин, що вміщує в'яжуче, згідно корисної моделі, додатково містить водний розчин кремнієорганічної домішки і уповільнювача тужавіння при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: В'яжуче 63,29÷70,42 Уповільнювач тужавіння 0÷0,24 Кремнієорганічна домішка АКОР Б300 4,9÷5,1 Вода решта. В основу корисної моделі покладено зниження проникності цементного каменю на початковій стадії тужавіння внаслідок зв'язування кремнієорганічною домішкою, наприклад АКОРБ300 надлишків води замішування і надання їм початкового напруження зсуву. Як в'яжуче можуть бути використані портландцемент ПЦТ-100 (ДСТУ Б В.2.7-88-99) та кисла зола-винос твердих мінеральних палив Курахівської ТЕС, яка являє собою порошкоподібний матеріал темно-сіруватого кольору густиною 1980÷2000 кг/м, питомою поверхнею 38÷420 м /кг. Як в'яжуче можуть бути використані також інші портладцементи для підвищених температур, різні цементно-зольні і шлакопісчані суміші (ШПЦС). Кремнієорганічна домішка - реагент АКОРБ300 являє собою суміш поліефірів ортокремнієвої кислоти і випускається згідно ТУ 39-0147009-90. Механізм гелеутворення при взаємодії АКОРБ300 з водою полягає в тому, що сполуки типу АКОРБ300 гідролізуються у воді з утворенням рідких водорозчинних продуктів. У подальшому в результаті поліконденсації останніх утворюється гель із високим початковим напруженням зсуву. Як уповільнювач тужавіння використана нітрілотриметилфосфонова кислота (НТФК), яка випускається за ТУ 6-02-1171-79. При гідролізі АКОРБ300 утворюється соляна кислота, яка спричиняє сенергетичний ефект, підсилює дію НТФК, як сповільнювача тужавіння. Процес приготування тампонажного розчину включає наступні дії. Розчиняють у воді НТФК, потім АКОРБ300- На отриманому розчині замішують цементно-зольну суміш, попередньо приготовлену перемішуванням 3427 4 портладцементу і золи-виносу у відповідному співвідношенні. Новий тампонажний розчин був випробований при підвищених температурах (100°С - 130°С) і тиску 30МПа. Параметри тампонажного розчину і цементного каменю визначені за умовами існуючого стандарту (ДСТУ Б В.2.7-86-99). Ізолюючу властивість цементного каменю на початковій стадії його формування оцінено тиском прориву цементного каменю на установці УДПК-1М та газоводопроникністю за допомогою установки ГК5. За критерій корозійної стійкості був прийнятий коефіцієнт стійкості, який характеризує відношення межі міцності на стиснення зразків, що зберігалися в агресивному середовищі (5% розчин MgSO4), до межі міцності зразків, що зберігалися у водопроводній воді. Співвідношення компонентів у тампонажному розчині і параметри тампонажного розчину і цементного каменю наведені у таблиці. Приклад приготування тампонажного розчину 1. Беруть 329г (50%) портландцементу ПЦТ-100 і 329 г (50%) кислої золи-виносу твердих мінеральних палив (Курахівссої ТЕС) й ретельно перемішують до утворення однорідної суміші. Беруть 342г води (при В/С=0,52), додають 1г НТФК і ретельно перемішують. У отриманий водний розчин додають 49г АКОРБ300 і також ретельно перемішують. На водному розчиніНТФК і АКОРБ300 замішують приготовлену цементно-зольну суміш. Одержаний розчин має наступні параметри: густина - 1620кг/м 3, розтічність - 0,225м, водовідділення - 0,8%, міцність на згин/стиснення через 2 доби при t=75°С, р=0,1МПа - 4,8/11,4МПа, градієнт тиску гідропрориву - 0,45-1,075МПа/м, газоводопроникність - 0,3х10-15м 2, коефіцієнт корозійної стійкості - 1,32. Приклад приготування тампонажного розчину 2. Беруть 329г (50%) портландцементу ПЦТ-100 і 329г (50%) кислої золи-виносу твердих мінеральних палив (Курахівокої ТЕС) й ретельно перемішують до утворення однорідної суміші. Беруть 342г води (при В/С=0,52), додають 2,4г НТФК і ретельно перемішують. У отриманий водний розчин додають 51г АКОРБ300 і також ретельно перемішують. На водному розчині НТФК і АКОРБ300 замішують приготовлену цементно-зольну суміш. Одержаний розчин має наступні параметри: густина - 1610кг/м, розтічність- 0,23м, водовідділення 0,4%, міцність на згин/стиснення через 2 доби при t=75°С, р=0,1МПа - 3,4/8,2МПа, градієнт тиску гідропрориву 2,5-3,75МПа/м, газоводопроникність - 0,18х10-15м 2, коефіцієнт корозійної стійкості - 0,83. Необхідна концентрація АКОРБ300 у тампонажному розчині визначена з умови зв'язування вільної рідини замішування і надання їй початкового напруження зсуву, вра ховуючи, що пористість цементного каменю на початковій стадії тужавіння визначається ступенем гідратації. У пропонуємому тампонажному розчині для підвищених пластових температур (100°С - 130°С) вона відповідно складає 4,9% - 5,1% від маси в'яжучого. При концен 5 3427 траціях АКОРБ300 менше 4,9% погіршується ізолююча здатність цементного каменю на початковій стадії тужавіння внаслідок збільшення кількості незв'язаної води замішування. При концентраціях АКОР Б300 більше 5,1% відбувається загущення тампонажного розчину. Необхідна концентрація НТФК визначається пластовими термобаричними умовами. При збільшенні концентрації НТФК більше 0,24% погіршуються властивості тампонажного розчину і утвореного цементного каменю. З наведених у таблиці даних видно, що у порівняні з прототипом суттєво знижується газоводопроникність цементного каменю на початковій 6 стадії тужавіння, не погіршуються міцнісні характеристики та технологічні параметри тампонажного розчину, підвищується седиментаційна і корозійна стійкість. Крім того, як показали дослідження, цей тампонажний розчин при тужавінні не дає усадки. Широке застосування нового тампонажного розчину у промисловості дозволить покращити якість цементування свердловин за рахунок підвищення герметичності цементного кільця у період ОТЦ і попередити виникнення заколонних газонафтоводопроявлень міжпластових перетоків, фонтанів та скоротити кількість ремонтноізоляційних робіт. Таблиця Склад тамп онажн ого розч ину , мас. % Параметр и тампон ажно го розчину і цементно го каменю Міцність це ментного Градіен т каменю через 2 до би, тиску гідро Водопри t=75°C, p=0,1 МПа прориву за су мішн ВоГусти- Розтічн УИПК-1М е 3 дов ідді на кг/м ість, м (час ту в іднолення згин стиснення жав іння 6 шення годин ), Мпа/м Газопроникність за ГК-5 (через 12 годин ту жав іння) -15 2 , 10 м Кое фіцієн т стійкос ті через 6 місяців (MgS O4 ) ПЦТ100 Зола в иносу Ку рахів ської ТЕС АКОРБ3 00 НТФК 1 50 50 0,52 1600 0,21 2,5 5,1 11,5 не протисну лося** 0,85** 1,04 2 50 50 5 0,52 1600 0,23 0,5 5,3 11,6 не протисну лося** 0,36** 1,35 3 4 5 6 7 8 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 4,9 5 5,1 0,04 0,1 0,05 0,15 0.08 0,24 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 1620 1620 1610 1610 1610 1610 0,2 0,225 0,22 0,23 0,225 0,23 3 0,8 3 0,6 3,5 0,4 4,8 4,8 3,8 3.9 3,2 3,4 11,3 11,4 9,0 9,2 8,0 8.2 ПО-122,5* 0,45-1,075* 135-145** 1,4-1,825** 187,5-230*** 2,5-3,75*** 0,74* 0,3* 0,68** 0,24** 0,43*** 0,18*** 1,01 1,32 0,82 1,27 0,61 0,83 № п/п Примітка. Умов и форму в ання зразків : *-t =110°С,р=30МПа; **-t =120°С,р=30МПа; ***-t=130°C,p=30Mna. Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601