Тампонажный материал

 

ТАШОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из вяжущего и молотого шамота, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устрйчивости цементного камня к температурным колебаниям при 80-250 С, материал содержит молотый шамот с удельной поверхностью 2300-2700 см /г при следующем соотношении компонентов , мас.%: Вяжущее60-80 Молотый шамот с удельной поверхностью 23002700 см2/г20-40

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09} (И}

3151} Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втоесиомм сеидкткльству

20-40 (2 1) 360149 7/2 2-03 (22) 03.06.83 (46) 23. 11.84. Бюл. S- 43 (72) С.А.Абрамов, В.А.Антонов, .

А.И.Булатов, Д.Ф.Новохатский, И.А.Егоров и С.Б.Трусов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Абрамов С.А. Влияние теплофиэических параметров цементной оболочки на ее напряженное состояние в скважине. "Нефтяное хозяйство", ¹- 2

1983.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2944046/03, кл. Е 21 В 33/138, 31 ° 10.80 (прототип) . (54) (57) тАИПОНАжнЫЙ МАтЕРИАП, состоящий из вяжущего и молотого шамота, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивости цементного камня к температурным колебаниям при 80-250 С, о материал содержит молотый шамот с удельной поверхностью 2300-2700 см /г и при следующем соотношении компонентов,,мас . Х:

Вяжущее 60-80

Колотый шамот с.удельной поверхностью 23002700 см /г

Параметры раствора

НачаТемпература, С

Давление

МПа

Плотность

РастекаеКонец ло

NOC Tb см

1 1

184 19 80 30

ПЦГ 100

0 5

1-55 3-20

19 5. .80 30

2-15

3-50 р . % ФУ

10 35 20

0,35 1,96

80 30

120 40

4-60 6-40

0-55 1-30

I -10 2-40

2-15 3-00

100

0,43 1,81 20

0,4 1,80 20,5 120 40. 10 35 20

120 . 40

0,35 1,97 18

4 1t2

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин.

Известны тампонажные материалы, ПЦГ, ШПЦС-120, ШПЦС-200, широко используемые при цементировании нефтяных и газовых скважин, однако камень из этих материалов обладает повышен ным термическим коэффициентом линейного расширения, следовательно, и большей деформативной способностью. 1б

Переменное воздействие повышенной и пониженной температур на цементную оболочку из материалов создает опасные разрывные напряжения, и как следствие, приводит к нарушению герме-. тичности затрубного пространства f1) .

Известен тампонажный материал на . основе вяжущего портландцемента и активной минеральной добавки, барита, шамотного песка, тонкомолотого шамота и суперпластификатора С-3 (2 .

Данный тампонажный материал обладает повышенной жаростойкостью (700-1000 С), но не обладает стой0 костью к температурным колебаниям. 2

Введение в материал одновременно двух видов добавок шамота с различными удельными поверхностями шамотного пес- ка с5 4= 1900 см /г и тонкомолото-. го шамота с6 A = 3000 см /г снижа ет усталостную прочность тампонажного камня и усложняет технологию приготовления тампонажного материала.

5357 2

Целью изобретения является обеспечение устойчивости цементного камня к температурным колебаниям при

80-250 С.

Указанная цель достигается тем, что тампонажный.материал, состоящий из вяжущего и молотого шамота, содер- жит молотый шамот, который имеет удельную поверхность 2300-2700 см /г при следующем соотношении компонентов, (в мас.X):

Вяжущее 60-80

Молотый шамот с удельной поверхностью 23002700 см /г 20-40

Добавка молотого шамота с9 25003200 саН /г понижает термический коэффициент линейного расширения, уменьшая тем самым величину внутренних напряжений, возникающих вследствие термоусталости тампонажного камня. Шамот, измельченный до удельной поверхности5 ь 25001 200 см1/г, повышает теплопроводность материала, что позволяет тампонажному камню быстро нагреваться и охлаждаться при температурных колебаниях и обеспечивает устойчивость к температурным колебаниям (таблица).

Шамот — обожженная до спекания глина плотностью 3,0-3.,2 г/см . Химн1

Режим твер- Сроки схвадения тыва ния, ч/мин

40-45 б(02, 0,5-1,2 СаО

ГОСТУ 20956Предел прочности вердення, ИПа оницаемость камчереэ 48 ч тверния Ид камня через 48 ч

При постоянной тем ературе ри циклически ме няющейся температуре

Давлениее у

Ийа и цик» чески няюйся мпераре и посто ной тем ратуре

Изгиб жатие

4,9

80 55

3,6

30 4,8

30 - 4,6

30 3,2 . 40. 5,1

40 44

8 0

1,3

1,7

4,5

80 55

80 55

120 85

120 85

120 85

5,9

3,6

10,0

1,0

f2,9

f0 1

1,8

1,0

4,2.

40 4,8

5;9

6,2

10 4

З,О ческий состав шамота, X:

30 "35 А9 > О,, 8- t 1 Ф е, О, 2-3 ИфО. П.п.п. 10,5X (по

75) .

П р и м е.р 1. Для приготовления

1 кг тампонажного материала (опыт 5) необходимо смешать 600 г портландцемента и 400 г молотого грамота, Приготовленный таким образом материал 10 затворяют водой при В/Ц 0,4. Данный тамнонажный раствор обладает плотностью Р 1,8 г/смз, растекаемостью

Д 20,5 см. Тампонажный камень из данного раствора обладает следующи- . ц ми физико-химическими свойствами: при постоянной температуреб„ 4,4 ИПа бе,„10,1 ИПа, р 0,21 мд, нрн воздействии температурных колебаний после четырех циклов3„„4,2 ИПа;б щ

Ф0,0 Ийа, р 0,34 ид. °

И р и м е. р 2. Для приготовления

f кг тампонажного материала (опыт 8) .необходимо сиеаать 700 г портландцеиеита и 300 г молотого шамота.. Там"25 понажный раствор иа основе приготовленного тампоиажного материала (при

В/ЦО,4) имеет плотиость р 1,81 r/ему и растекаемость Д 20 5 см. Тампо иаиный камень as данного раствора абладг ет следующими физико-механичес» кими свойствами: при постоянной тем4 ° 8 а c4 f t» ИПа Ф 0,38 мц, при воздействии темДавление и режим цикли ческого изменения темо пературы, С

357 4 пературных колебаний после четырех циклов и -4,4, MIa",бс = 11,0 ИПа, р 0,41 мд.

П р н м е р 3. Для приготовления

1 кг тампонажного материала (опыт 11) . необходимо, сметать 800 r тампонажного цемента ШПЦС-200 с 200 г молотого шамота. Тампонажный раствор на основе приготовленного тампонажного материала (при В/Ц 0,37) имеет плотность Р 1,84 г/см и растекаемость Д 21 см. Тампонажный камень из данного раствора обладает

-следующими физик э-механическими свой1стваии: при постоянной температуре .6„„= 5,7 MIa á 4, 18,2 МПа, р 0,04мд.

;при воздействии температурных колебаний после четырех цикловб„,- 0,5 ИПа, ;дс, 18.1 ИПа, р = О, f мд.

Приготовленный тампонажный раствор ,укаэанных составов (таблица) залнsame и специальную цилиндрическую форму и помещают в специальную ав.токлавную установку для исследования тампонажного камня под действнем теьжературных колебаний. Далее после испытания тампонажного камня на термоусталость и визуального осмотра, определяют усталостную прочность по ОСТУ 39-05 1-77 (таблица), которая характеризует запас устойчивости к температурным колебаниям.

1125357

1ППЦС 120.

0,48 1,81 20 160 50 4-20 5- 30

1, 82 20,. 5 160 50 4-40 5-50

0,4

10 35 - 20 0,35

1,97 18 160 50 1-10 2-05

ПЦГ 35

ШПЦС 200 .

100

0,4

1,79

20 . 200

21 200

60 4-20

5-50

80 20 — - 037 1 84

60 5-30

6-40

1,97

35 20 0 35

ПЦГ 35 10

18 200

60 0-50

1-25

ШПЦС 200

100

0,4

1,79

5-55

60 40

0,37 1,79

6-50

«. (%

35 20 0,35

ПЦГ 35

1,97

1-05

2300 см /r

2700 cM2/г, 3800 см /г, 800 см /г, 2500 см /r

1 н и е . Твердение в течение 24 ч при постоянной температуре тыре цикла (по 6 ч ) изменения температуры : охлаждение

Примеча же позволяет повысить усталостную прочность тампонажного камня, тогда как у известного тампонажного материала снижает усталостную (циклическую) прочность тампонажного камКак видно из таблицы добавлеУ 45 ние молотого шамота обеспечивает запас устойчивости предлагаемого тампонажного материала к циклическим температурным колебаниям, а так-!

20 250

21 250

18 250

70 4-50

70 5-40

70 0-20

Продолжение таблицы! !25357 роницаемость .камя. через 48 ч тверения, И(ц ческого изменения темо пературы, С твердения, ИПа

Тп

Давление, МПа

Изгиб Сжатие гиб жатке

5,0

160

8,0

2,3

15,4

4,0

4,4

3,8

11,7

12,1

"l60

160

17,8

7,4

4,8

8,7

1 . 200 150 60 5, 8

5,9

18,9

10,4

0,7

200 150 . 60 5,7

5,0

18,2

2,1

18,1

0,9

150 60 8 1

10,8

200

10,9 тр б

250 l9 1

7р4

0,1

7,1

TP, °

250

5,!

0,15 2,4

f9,0

16,1

3,7

250

10 4

15,6 б,б

Тр е ня . Не Обеспечивая его стойкос- того шамота при це" нт"ровании сква ти к циклическим температурным ко- 5 жин с высоким температурным градиенлебаниям. том значительно увеличит межремонтИспользование предлагаемого там- ный период. понажного материала с добавкой молоКорректор О. Билак;

Подписное давление и ренин Никпияйреден прочности каине черен 48 ч

При постоянной тем ри циклически ме ри посто пературе няющейся темпера- линой тем туре ературе

115 50, 5,9

115 50 4 8

115 50 6,9

185 70 7,3

185 70 6,0

185 70 5 2! Т„„1, в остальные 24 ч твердення осуществляют чеобразцов до Т„ (2 .ч) и подъем температуРы до Т „„4 ч) Составитель Е.Тангалычев

Редактор Л.Гратилло Техред А.Бабинец Заказ 8455/24 Тираж 564

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская набер д. 4/5

Филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 б и цикчески ня юйся мпераре