Способ приготовления тампонирующей смеси на основе глиноземистого цемента

 

,SU„„1 07 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ И ЮО

РЕСПУБЛИК @ЕЙ 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВЩф-ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОЕРЕТЕНИй И ОТИРЫТИЙ (21) 3270006/22-03 (,22) 27.04.81 (4б) 23.08.83. Бюл. М 31 (72) Н.Й.Николаев, Л.А.Терещенко, A.Ì.ßêîâëåâ, В.И.Коваленко, Р.A.Татевосян, М.Я,7..итов и Н.К.ЛипатоВ (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В.Плеханова и Произ" водственное геологическое объединение Центральных районов "Центргеология" (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Бережной A.È. и др. Электрические и механические методы воздействия при цементировании скважин.

М., "Недра", 1976, с. 23-24.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2531355/03, кл. Е 21 В 33/138, 1978 (пьототип).

:I

УА) Flj

ЕНИЯ (54)(57) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНИРУЮЩЕЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ .ГЛИНОЭЕМИС-.

ТОГО ЦЕМЕНТА, заключающийоя в перемеюнвании цемента с добавками путем механического воздействия,о т л и— ч а ю щ и.й с я тем,что,с целью повышения кальматирующей способности смеси за счет увеличения степени ее объемного расширения, предварительно обработанную смесь подвергают порционному формованию Обжатием при давлении

50-120 мн/м2.. 1036907

Целью изобретение является повы35 шение калвматирующей способности смеси.за счет увеличения степени ее объемного расширения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу предвари-.. тельно обработанную смесь подвергают 40 порционному форкованию обжатием при давлении 50-120 мн/м, Способ заключается в следующем.

Компоненты смеси помещают в рабочую камеРу, находящуюся во внутрен- 45 ней полости электромагнитной катуш" ки соленоида, которая подключается к сети переменного тока. Находящиеся в рабочей камере намагниченные частицы. шарообразной формы под .дей- 50 ствием электромагнитного поля приходят в хаотическое движение. Благодаря их высокой подвижности происходит интенсивное перемешивание компонентов смеси. Из рабочей камеры 55 эге%тромагнитной катушки соленоида обработаннуЮ смесь через дозатор подают во внутреннюю полость камеры прессования, где с помощью прессующих элементов (пуансонов )ее формируют при давлении 50-120 мн/м .

Пример 1. В качестве Исход ного вяжущего использована тампонирующая смесь, содержащая, Si

Глкноземистый цемент марки 400 50 65

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано для получения тампонажних составов на основе глиноземистого цемента для ликвидации осложнений при буре» нии, связанных с обрушением пород, 5 слагающих стенки скважины, поглоще1 нием промывочной жидкости и т.д., а также для создания искусственных забоев и ликвидационного тампонирования.

Известен способ приготовления тампонирующих смесей, заключающийся

s смешивании составляющих компонентов в сухом виде и совместном их измельчении в дезинтеграторе (1 ). Недостатками способа являются сложность .технологии, значительная . стоимость применяемого оборудоваНия и большие энергозатраты.

Известен также способ приготовления тампонирующей смеси на основе гли- 20 ноземистого цемента, заключающийся в перемешивании цемента с добавками путем механического воздействия. Механическое воздействие осуществляют в смесителях с мелющими телами, выполненными из материала добавки f2)- .

Однако объемное расширение смеси в процессе твердения не достаточно для качественного проведения работ по изоляции зон поглощения промывоч«.. 30 ,ной жидкости, крепления неустойчивых интервалов. скважин и постановки разде-. лительных цементных мостов.

Полуводный гипс - 50

Компоненты смеси помещают в

Рабочую камеру электромагнитной катушки диаметром 50 мм, питаемой переменным электрическим током напряжением 220 В..Нижняя часть ра» бочей камеры перекрыта сеткой с ячейками ЗхЗ мм. Камера заполнена 100 ша» рами - рабочими телами диаметром

5 мм из гексаферрита бария. Время контакта смеси с рабочими телами 5 с.

В рабочей камере одновременнО находится 50 r смеси. Обработанную смесь подают в камеру прессования автоматического таблеточного пресса TG-1 порциями по 1 r, где ее формуют при давлении 50 мн/м . При этом получают таблетки диаметром 10 мм и высотой

5 мм.

При затворении смеси, приготовлен» ной известным способом, и таблетиро,ванной смеси получают тампонажные растворы, результаты сравнительных испытаний которых приведены в табл.1.

Пример 2. В качестве исходного вяжущего использован лежалый глиноземистый цемент марки 400.

Цемент помещают в рабочую камерУ электромагнитной катушки диаметром

50 мм, питаемой переменным электрическим током напряжением 220 В. Нижняя часть рабочей камеры перекрыта сеткой с ячейками ЗхЗ мм. Камера заполнена 100 шарами - рабочими телами диаметром 5 мм гексаферрита бария. Время контакта смеси с рабочи ми телами 5 с. В рабочей камере одно,:временно находится 50 г смеси. Обработанную смесь подают s камеру прессования автоматического таблеточного пресса ТП-1М порциями по 1 r где .ее формуют при давлении 80 мн/м . ,При этом получают таблетки диаметром

10 мм и высотой 4,мм.

При затворении цемента, приготовленного. известным способом, и таблетированного цемента получают растворы, результаты испытаний которых приведены в табл. 2.

Пример 3. В качестве исходного вяжущего использована тампони» рующая смесь, содержащая,Ъ:

Глиноземистый цемент марки 500 70

Полуводный гипс 30

Компоненты смеси помещают в рабо чую камеру электромагнитной катушки диаметром 50 мм, питаемой переменным электрическим током напряжением 220 В. Нижняя часть рабочей камеры перекрыта сеткой с ячейками

3х3 мм. Камера заполнена 100 шарамирабочими телами диаметром 5 мм из гексаферрита бария. Время контакта смеси с рабочими телами 5 с. В рабочей камере одновременно находится 50 r смеси. Обработанную смесь подают н камеру прессования автоматического

1036907 ца 1

Сила сцепления сме.си с кварцевым лиственитом через

20 мин, кг/см 2 грабли

Сроки схватывания мин

Объемное расширение, Ъ

Прочность на одноосное сжатие через сутки, кг/см2

Водоце» ментные от ноше ния Способ приготовления смеси

Окончани

Через

7 с ут

Через

3 сут

Начало (В/Ц ) Условия твердения

Водные Воздуш ные

Известный

0,35 5

22

0,5

0,7 23

Предлагаемый

0,35 2

0 5 10

0,7 17

4,2 таблеточного пресса ТП-1М порциями по 1 r, где ее Формуют при давлении

120 мн/м2. При этом получают таблетки диаметром 10 мм и высотой 3,5 мм.

При затворении смеси, приготовленной известным. способом, и таблетиро- 3 ., ванной смеси получают тампонажные растворы, результаты сравнительных испытаний которых приведены в табл.3.

В процессе испытаний на приборе контроля качества формованных (:таб" 10 летированных ) изделий ПИТ-20 был определен диапазон усилий прессова- . ния тампонирующих смесей, необходимый для 4ормования компактного твердого тела. t5

Нижний. предел усилий формования тампонирующих смесей на основе глиноземистого цемента соответствует

50 мн/м и обусловлен минимальнонеобходимой механической прочностью .получаемого изделия (таблетки, бри- . кеты, гранулы ). Этому значению соответствует усилие разрушения изделия при испытании "на ребро", равное

0,5 кН. 25

При увеличении усилий прессования 50 мн/м - 120 мн/м наблюдает- .

2 2 ся рост прочности иэделия 1табл.4 ).

В интервале усилий, прессования

120-250 мн/м рост прочности отсутствует. При усилиях прессования менее 50 мн/и происходит разрушение изделия в процессе его упаковки и транспортировки.

Чрезмерно высокие давления прессования (более 250 мн/м2)приводят .

k образованию расслойных трещин, вызванных силами упругого последствия и внутренними напряжениями в таблетке.

Б результате испытаний был огра- . ничен диапазон усилий прессования тампонирующей смеси значениями 50120 мн/м2.

Предложенный способ позволяет получать тампонирующие смеси на основе глиноэемистого цемента с улучшенными .основными параметрами тампонажного камня на ранней стадии его . твердения, что иМеет большую практическую ценность при проведении тампонирования скважин в сложных горно-геологических условиях.

5 2 7,0 160 . 155 1,7

4,7 6,8 100 . 125 0,5

3 5 5,0 70 80 0,2

8,5 15 0 260 250 2,2

6,8 . 14,1 170 200 1,4

9ю 8 105 - 120 О ° 8

1 036907

Таблица 2

Сроки схватывания, ч

Способ приготовления цемента

Прочность на одноосное сжатие через сутки, кг/cM2

Объемное расширение, Ф

Водоцементное отношение

Условия твердейия

Начало Окончание В/Ц ) Воздушные

Водные

180

150

2,0. 150

Ф

1,5

120

0,2

0,7 20,0 22,0

Предлагаемый

220

190

3,О

200.16 0

2,4

40

0,3

Т.аблица 3

Прочность на одноосное сжатие через сутки., кг/см2

Способ .приготовления смеси

Сроки схватывания, ч

Водоцементное отноше ние

Начало

Окончание (В/Ц ) Условия твердения

Водные Воздушные

1,0 1,2

120

0,35

1,2

Известный

0,5

1,5

2,0

0,4

2 5

0,7, 2,2

0,2

Предлагаемый

1 9

0,5

1,8 170

0,35

0,7

165

1,0

1,4

1,3 130

140

1,0

0,5

1 8

2 0

О,5 6О

0,7

0,3

Таблица 4

Усилие прессования, мн/м 2

50 60 70 80 100 120 150 200 250 300 350

Усилие разрушения, "на. ребро", кН

0,5 0,7 0,8 1,0 1,2 1,3 1,3 i 3 1,3 0,5 0,5

Составитель В. Никулин

Редактор Г.Кугрышева Техред И, Метелева КоРРектоР С.Шекмар

Заказ 5965/33 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 е ее ав ° ЮФВ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Известный 0,35 7,5 8,0

0,5 16,0 16,5

0,35 5 0 6,0

0,5 13,5 . 14,5

0,7 18,0 19,0

Объемное расширение через с.утки, ф

1,2 125

0,8 90

0,3 40, Сила сцепле- . ния смеси с кварцевым лиственитом через 1 ч, кг/см