аэрированный тампонажный раствор

Формула изобретения

Аэрированный тампонажный раствор, содержащий портландцемент, воду, пенообразователь на основе неонола и воздух или нейтральный газ, отличающийся тем, что в качестве указанного пенообразователя он содержит поверхностно-активное вещество «Газблок-М» и дополнительно содержит реагент НМН-200 и хлористый кальций при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:

Портландцемент	100
Пенообразователь «Газблок-М»	0,5-1,0
Реагент НМН-200	0,1-0,5
Хлористый кальций	2,0
Воздух или нейтральный газ	0,01-0,1
Вода	48-50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для цементирования обсадных колонн в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД).

Известен аэрированный тампонажный раствор, содержащий минеральное вяжущее, наполнитель, пенообразователь, эмульгатор, кремнийорганическое полимерное соединение, воздух и калийно-щелочную жидкость затворения (SU 726306, 1977 г.).

Недостатком такого раствора является недостаточно низкая плотность и высокая контракция раствора, получение цементного камня низкого качества.

Известен аэрированный тампонажный раствор, содержащий портландцемент, воду, пенообразователь и воздух. В качестве пенообразователя раствор содержит неионогенные ПАВ неонол АФ 9-12 - оксиэтилированные моноалкилфенолы триммеров пропилена (SU 1745893 A1, 1989).

Недостатком данного аэрированного тампонажного раствора является его недостаточно низкая плотность, что не обеспечивает качественного цементирования затрубного пространства скважин с АНПД.

Задачей изобретения является получение тампонажного раствора меньшей плотности для цементирования обсадных колонн скважин с АНПД, при использовании которого степень заполнения заколонного пространства в «истощенных» скважинах и скважинах с АНПД обеспечивала бы высокие сплошность цементного кольца и адгезию образовавшегося тампонажного камня к колонне и породе.

Поставленная задача решается тем, что аэрированный тампонажный раствор, содержащий портландцемент, воду, пенообразователь на основе неонола и воздух или нейтральный газ, в качестве указанного пенообразователя содержит поверхностно-активное вещество «Газблок-М» и дополнительно содержит реагент НМН-200 и хлористый кальций при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент	100
Пенообразователь «Газблок-М»	0,5-1,0
Реагент НМН-200	0,1-0,5
Хлористый кальций	2,0
Воздух или нейтральный газ	0,01-0,1
Вода	48-50

Пенообразователь «Газблок-М» представляет собой смесь неонола и этаноламина и готовится в соответствии с ТУ-13411456-008-97.

Реагент НМН-200 является разработкой ЗАО НГЦ «Нефтемашнаука» и представляет собой смесь нафтеновых кислот или их производных (сертификат №ТЭК РУ.03.ЮЛП-Н-010-006).

В качестве нейтрального газа раствор содержит, например, воздух или азот.

Взаимодействие реагента НМН-200, обладающего структурообразующим свойством, с хлористым кальцием способствует образованию устойчивой гелеобразной структуры аэрированного раствора, в которой отдельные пузырьки воздуха выравниваются по величине и равномерно распределяются в вяжущем, в результате чего не наблюдается деаэрации пеноцементного раствора, свойственной известным аэрированным тампонажным системам. Устойчивая гелеобразная структура заявляемого аэрированного тампонажного раствора повышает деформационную и адгезионную способность получаемого цементного камня.

Заявляемый аэрированный тампонажный раствор представляет собой устойчивую смесь дисперсий (газа, жидкости и твердой фазы), обеспечивающую ему, за счет низкой плотности, предотвращение ухода в верхних интервалах горных пород, имеющих крылья «растепления», а также обеспечение заданной высоты подъема цементного раствора и снижение вероятности загрязнения призабойной зоны пласта с АНПД. Кроме того, достигается сплошность цементного кольца, способного сохранять в себе внутреннее поровое давление во время твердения, при этом получаемый тампонажный камень обладает повышенными термоизоляционными свойствами и твердеет в условиях вечной мерзлоты с образованием герметичного затрубного пространства, исключающего межпластовые перетоки и проявления во время эксплуатации скважины.

Тампонажный раствор готовят следующим образом.

Портландцемент затворяют водой и закачивают в цементировочный агрегат, в блок манифольдов которого подают нейтральный газ от компрессора и вводят пенообразователь «Газблок-М», реагент НМН-200 и хлористый кальций.

В таблице 1 приведены результаты испытаний заявляемых составов тампонажного раствора.

Пример 1.

Брали 100 кг портландцемента ПЦТ1-50, затворяли его в 50 л воды, аэрировали с помощью аэратора (воздух - 0,1) и одновременно вводили 1,0 л пенообразователя «Газблок-М», 0,5 л реагента НМН-200 и 2 кг CaCl₂. Полученный раствор испытывали по существующему ГОСТу. Результаты испытаний отражены в таблице 1, опыт 1.

Пример 2.

Брали 100 кг портландцемента ПЦТ1-G-СС-2, затворяли его в 48 л воды, аэрировали с помощью аэратора (азот - 0,01) и одновременно вводили 0,5 л пенообразователя «Газблок-М», 0,1 л реагента НМН-200 и 2 кг CaCl ₂. Полученный раствор испытывали по существующему ГОСТу. Результаты испытаний отражены в таблице 1, опыт 2.

Таблица 1
Состав, мас.ч.	Плотность, кг/м 3	Устойчивость, %	Контракция, мг/100 г	Ударостойкость, Дж/м 2
Опыт 1
Портландцемент - 100
Пенообразователь
«Газблок-М» - 1,0
Реагент НМН-200 - 0,5	300	90	0,5	1500
Хлористый кальций - 2,0
Вода - 50
Воздух - 0,1
Опыт 2
Портландцемент - 100
Пенообразователь
«Газблок-М» - 0,5
Реагент НМН-200 - 0,1	600	100	0,3	1700
Хлористый кальций - 2,0
Вода - 48
Воздух - 0,01

Из данных таблицы 1 видно, что предлагаемый аэрированный тампонажный раствор при заявляемых значениях компонентов характеризуется достаточно низкой плотностью и контракцией, а также высокой устойчивостью и ударостойкостью, что обеспечивает высокое качество получаемого цементного камня.