Тампонажный цемент

 

ТАШОНАЖШШ ЦЕМЕНТ для высокотемператзфных скважин, включающий гранулщ ованный электротермофосфорньй щяак и соединение щелочного металла, отличающийся тем, что, с целью повьшения седиментационной устойчивости тампонажного раствора, повьшения прочности цементного камня и сокращения времени загустевания, он содержит в качестве соединения щелочного металла гидрокарбонат натрия при следующем соотношений компонентов, мае. %: Гранулированный электротермофосфорный шлак 95-99 Гидрокарбонат W натрия1-5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51 Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ н *втмсн мм сиидвтиьсгвм

1-5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

П0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 3494118/22-03 . (22) 14.07.82 (46) 15.02.85. Бюл. У 6

:(72) Абдухабиб Азимов, В.Д.Глуховс:кий, П.В.Кривенко, Ж.В.Скурчинская, Н.И.Хасанов, Абдуманон Курбанов, Д.К.Кучкаров и R.Ñ.Kàâàëåðîâà ,(71) Киевский ордена Трудового Крас ного Знамени инженерно-строительный институт (53) 622.245.42(088.8) (56) 1 ° шадрин Л.И. Технология и организация крепления скважин. И., "Недра", 1975, с. 90, 138 и -139.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 592780, кл. С 04 В 7/14, 1978 (прототип) .

„„SU„„1139827 А (54) (57) ТАМ10НАЖНЬЙ ЦЕМЕНТ для вы| сокотемпературных скважин, включающий гранулнрованный электротермофос- форный шпак и соединение щелочного металла, отличающийся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости тампонажного раствора, повышения прочности цементного камня и сокращения времени загустевания, он содержит в качест ве соеднйения щелочного металла гидрокарбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. 7.:

Гранулированный электротермофосфорный шлак 95-99

Гидрокарбонат натрия

W3 982 7

0,5-2,0

Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости тампонажиого раствора, повышение прочности цементного камня и сокращение времени загустевания. 40

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный цемент, включающий гранулированный электротермофосфорный шлак и соединение щелочного металла, в качестве соединения ще- 45 лочного металла он содержит гидрокарбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Гранулированиый электротермо- 50 фосфорный ишак 95-99

Гидрокарбонат натрия 1-5

Электротермофосфорный шлак имеет следующий химический состав, мас.Х: . 02 40-42,8 ,Ио 2,2-2,4

Fe20з 0,8-0,84

Изобретение относится к горной прозвппленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для цементирования глубоких высокотемпературных скважин. 5 Известны вяжущие,, включающие гранулированные шлаки и соединения щелочных металлов.

Известны тампонажные растворы на основе молотого гранулированного 10 ишака и кальцинированной соды 1).

Недостатком известных вяжущих является низкая прочность, короткое время загустевания, а также низкая седиментационная устойчивость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав 1.23, включающий гранулироваиный фосфорный шлак и добавки соединений щелочных металлов 20 при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Молотый злектротермофосфор-... ный шпак 97-98 25

Хлористый кальций

Сернокислый натрий 1-2

Недостатком данного состава яв- 30 ляется то, что при водосодержании свыше 50Х ов имеет низкую седиментационную устойчивость, прочность н удлиненное время загустевания.

СаО 45,0-49,4

Mg0 3,9-4,58, Р20 2,0-2,22 з

0,4-0,46

F 1,8-2,0

Тампонажный цемент готовят следующим образом.

Предварительно высушенный до остаточной влажности не более,1Х гранулированный электротермофосфорный шлак подвергают помолу в шаровой или вибрационной мельнице до тонины, соответствующей удельной поверхности 300-350 мг/кг по прибору ПСХ-2.

После этого берут расчетное количество гидрокарбоната натрия и пере-мешивают со шлакомз затем смесь затворяют водой и снова перемешивают.

В качестве гидрокарбоната натрия используют х.ч. ИаНСОз.

Пример 1. Берут 99 мас. Х предварительно высушенного молотого электротермофосфорного шлака, и

1 мас. X.ãèäðîêàðáîíàòà натриФ. Комноненты перемешивают и затворяют водой. После перемешивания смеси го- товят образцы и определяют техноло гические свойства.

Пример 2. Берут 95 мас. Х электротермофосфорного шлака и

5 мас. Х гидрокарбоната натрия. Компоненты перемешивают и затворяют

Водойе

Изготовление и испытание образцов проводят в соответствии с ГОСТ 158178 на тампонажный цемент.

Тампонажный раствор имеет растекаемость по конусу АзНИИнефть не менее 18 см. Время загустевания определяют на КЦ-8. Раствор считается загустевшим при вязкости 30 Пз.

-Результаты испытагий приведены в таблице.

Для оценки седиментационной устойчивости тампонажных растворов определяют коэсЯициент водоотделения (Кв) .

Использование тампонажного цемента на основе электротермофосфорного гранулированного ишака и гидрокарбоната натрия значительно улучшает разобщение пластов, снижает или исключает вероятность заколонных проявлений и перетоков, существенно облегчает вксплуатацию скважин н повышает качество и количество добываемой .нефти нлй газа. Твердение тампонажного цемента происходит по

Водосодержание, %

Кв, %

Состав вяжущего, мас. %

Время загустевания, час-мин (КЦ-3 до 30 Пз) Суточная прочность на изгиб, кгс/см

Щелочной компонент NaHCO, Шлак

99 1

97 3

97

97 3

95 5

1, 14

3-10

О

2-20

2-55

110

3-10

1,42

130

2-55

98 . CaCf — 1%

Na,SO - 1%

2,5

10-40

П р и м е ч а н и е. Испытания проводят при 160 С и давлении 400 ати.

Составитель Е.Тангалычев

Редактор И.Ковальчук Техред М.НадЬ, Корректор О.Билак

Заказ 244/23

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 11 схеме, характерной для твердения шлакощелоч ых цементов, но- имеет некоторыд особенности.

Повышение прочности и сокращение времени до начала загустевания от применения гидрокарбоната натрия достигается за счет разложения при повышенных температурах гидрокарбоната натрия с выделением СО, по следующей схеме:

2ИаНСО, — — Na,СО, + СО + Н,О

t С »

Выделившийся СО, усиливает реакцию гидролиза солей, растворы которых, в частности карбоната натрия, имеют щелочную реакцию, что интенсифицирует процесс твердения цементной композиции.

Эффект седиментационной устойчивости тампоиажного раствора от добавления гидрокарбоната натрия в молотый шпак объясняется тем, что гидрокарбонат, войдя в реакцию с

39827 4

CaS шлакового стекла, образует на поверхности ее СаСОз, а вблизиСа(НСО ), за счет чего происходит ион-дипольное и диполь-дилольное

5, взаимодействие поверхности шяаково- го зерна с водой, что структурирует свободную воду затворения как на поверхности твердой фазы, .так и вблизи ее. 6 Как видно из таблицы, коэффициент водоотделения у исследованных составов меньше, чем у прототипа. ,1Увеличенйе ИаНСО, до 5Х позволяет повысить водосодержаиие до 130%, тогда как тампонажный раствор на .основе прототипа седнментационно неустойчив уже при 70Х-ом водосодержании.

Увеличение седиментационной устойчивости и ускорение процесса гид ратации приводит к формированию однородного прочного камня.