Облегченный тампонажный материал
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (дН 4 Е 21 В 33/138
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
5-20 рал слоисто-ленточного типа
2-6
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3878800/22-03 (22) 08.04.85 (46) 23.12.86. Бюл, № 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт-по креплению скважин и буровым растворам (72) H,À.Ìàðèàìïoëüñêèé,В.Ю.Комнатный, С.Б.Трусов, А.П.Руденко и В,И.Судаков (53) 622.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 960420, кл. E 21 В 33/138, 1979.
Авторское свидетельство СССР
¹ 924353, кл. Е 21 В 33/138, 1982. (54)(57) ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из вяжущего,фильт„„SU„„1278444 А 1 ровального перлита и облегчающе-стабилизирующей добавки, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения прочности и термостойкости тампонажного камня, снижения его проницаемости, он в качестве облегчающестабилизирующей добавки содержит глинистый минерал слоисто-ленточного типа при следующем соотношении компонентов,мас,Ж
Вяжущее 74-93
Перлит фильтровальный
Глинистый мине1278444
Изобретение относится к облегченным тампонажным материалам, применяемым для цемектирования парогидротермальных, нефтяных, газовых и прочих скважин при геостатических температурах до 300 С.
Цель изобретения — повышение прочности и термостойкости тампонажного камня и снижение его проницаемости.
Для приготовления тампонажного материала используются следующие продукты.
Фильтровальный перлит характеризуется следующим химическим составом, мас.%: Б О 71 — 76; А1 О 12 — 14;
Ре<0 0,7 — 1,5; Ti0 0,1 — 0,75;
Са0 0,82 — 1,0; УрО 0,1 — 0,25; S0
0,09 — 0,12; Naдб 3,1 — 3,9; К О
4,3 — 46; ппп. 1,0 — 1,8. Плотность 1900 - 2100 кг/м, влажность з не более 12%, гранулометрический состав: полный остаток на сите 0,075 мм не должен превышать 20%.
Глинистые минералы слоисто-ленточного структурного типа палыгорскит или сепиолит.
Палыгорскитовый глинопорошок характеризуется следующим средним химическим составом,%: Si0> 50,65;
А1 О 11,97; Ге Оз 7,45; Mg0 8,75;
Т О 0,20; К О +На О 0,56; СаО
0,14; п.п,п. 20,28.
Средний химический состав сепиолита следующий,X: 8 0 50,70; А1 0>
4,19; Fe О 1,59; NgO 20,90; К 0
+Na О 2,72; п.п.п, 19,90.
Р качестве вяжущего применяются шлакопесчаные цементы типа ШПЦС или шлакопортландцементы.
В таблице представлены данные,характеризующие физико-механические свойства раствора и камня из предлагаемого облегченного тампонажного материала, состоящего из вяжущего, фильтрованного перлита и глинистого минерала слоисто-ленточного типа,а также известного материала.
Как видно иэ табличкых данных,облегченный тампонажный материал способен твердеть и набирать досгаточную прочность в широком диапазоне температур, имеет высокую начальную прочность, термостойкость и низкую газопроницаемость тампонажного камня
Высокая стабильность тампонажного раствора и начальная прочность камня из прЕдлагаемого материала обеспечиваются тем, что минералы .слоисто10
2О
ЗО
40 ленточного типа при затворении водой поглощают ее беэ значительного разбухания. Это не приводит к возникновению внутренних напряжений и деструктивных процессов при твердении тампонажного камня. Кроме того,термостойкость и движение величины газопроницаемости камня обеспечиваются тем, что вяжущее совместно с фильтровальным перлитом при введении палыо" горскита при температурах выше 150 С образовывают Л -замещенный тоберморит и гидрогранат тина плазолита, а при использовании сепиолита — мерлинит. Все зти фазы и структура тамконажного камня стабильно существуют во времени при высоких температурах.
Hp и м е р 1 ° Облегченный тампонажный материал получают при смешении до однородного состояния 74мас.%(740 г) шлакопесчаного цемента марки ШПЦС200, 20 мас. % (200 г) фильтроперлита и 6 мас,X (60 г) сепиолита.Смесь затворяют водой при водосмесевом отношении В/С = 1(,45 (1450 см ). Плотность полученного тампонажного раствора 1300 кг/м, растекаемость 0,21м.
Водоотделение тампонажного раствора в цилиндре объемом 250 смз и высотой
25 см через 2 ч составляет 1,1X,Сроки схватывания тампонажного раствора при 300 С и давлении 60 МПа (соответственно начало и конец) 3 ч 10 мин и 3 ч 35 мин, Предел прочности тампонажного камня при изгибе-сжатии через 48 ч твердения при тех же условиях составляет 1,68/2,9 МПа, через
3 мес твердения — 1,95/4,3 МПа. Газопроницаемость через 48 ч / 3 мес твердения составляет 10 8 10 /9,2
-з 2 я 10 мкм
Пример 2, Облегченный тампонажный материал получают при смешении 84 мас.X шлакопортландцемента, 12 мас.% фильтроперлита и 4 мас.%. палыгорскита..Смесь затворяют водой при B/Ñ = 1,15. Плотность полученного тампонажного раствора 1440 кг/м растекаемость 0,20 м, водоотделение через 2 ч составляет 1,0Х. Сроки схватывания тампонажного раствора при 200 С и давлении 60 МПа (начало и конец) соответственно 2 ч 25 мин и 2 ч 50 мин. Предел прочности тампонажного камня через 48 ч твердения в автоклаве при этом режиме составляет 2,51/6,8 МПа, через 3 мес
1278444 твердения 3, 71/12, 1 MIIa. Газопроницаемость камня при этом составляет соответственно 5 0 10 /3,8 10 мкм .
Пример 3. Облегченный тампонажный раствор получают смешением
93 мас.Е шлакопесчаного цемента марки ШПЦС-120, 5 мас.X фильтроперлита и 2.мас.7 палыгорскита. Смесь затворяют. водой при В/С = 0,90. Плотность полученного тампонажного раствора
1540 кг/м, растекаемость 0,20 м, водоотделение через 2 ч 1,57. Начало схватывания тампонажного раствора при 150 С и давлении 60 МПа 2 ч
25 мин, конец — 2 ч 55 мин. Предел прочности тампонажного камня при изгибе-сжатии через 48 ч твердения при этом режиме составляет 2,35/7,5 МПа, через 3 мес твердения 3,35/11,8 МПа.
Газопроницаемость камня при этом со10 ставляет соответственно 7,3 10 /
4,5 10 з мкм .
1278444 и
°, Я
Ж
04 (O
Я ° (Ч с4Ъ ((Ъ 0 а Я (40 РЯ
Ф (Ъ ф N
Я Я Я Я (Ъ ф О(м
° Я
Я,д 4 ф
СЧ 4(Ъ Я» ф
Я Я 4I о м о
44Ъ М 4(Ъ
О 4 О\ я»
Я Я Я A
М (Ч 4 Ъ ъ с е- 4 ЯО\ 4(Ъ О(N а л я
N N Я (Ч о
1 (Ъ ((Ъ O 44Ъ Ю
N (Ъ
I I 1 . I сч (Ч 4 3 (Я(о о о о ф ч м е»
1 t t 1 (Ч М 4 Ъ М
Сс
1 (Ч (ъ о сЧ ! I 1 1
N (Ч N СЧ о о о о (Ъ О а О (Ч N ° М
g (Ъ 3
° ю» N о о о о мЪ O (Ъ O
° N N М
И 444
3е! (0а (Ч О ф л Я Я о
Я о
° 1
° ю
Я
* Я
» о о о (Ч
ill м о о (Ъ
4(Ъ о о л» N (ГЪ Ф
Ф» Ф о о о о м м
X Ф Э А
441 !» & 1 & а.(4 О Э ар, а Хй(4 о
СЧ N о ф
N N (Ч N ф 4(Ъ ф ю»
Ф о о
О\ ч»
° Я
o o (Ч (Ъ
Ch»Ф
Я Я о! !! I !
1 1 1
Д 4(4 о с х 4»
444 H. V
Х 444 х о х
444 I Х
1 1
1 t i цx i )otl ас.о! — — — — — — !
1 1 1 I! 1 1 ! 44 1
1 С Сс Х
o !. x сч O О
° N (Ч (Ч
С(Ъ а (ч о о
СЧ N (e
1 4C! Bf м Ф
ОЪ (O 4 ° 4»
1 1 о о цо яо о
Н (Ч
g ЕЧ М
iL
l gL4 в ой5
Z Е о о
444 О
Я Я
Ф (Ч
Я е ф
Я Я б ЧЪ (Ч 4О
° Я
4(Ъ 4Ъ (Ъ
A O
4 Ъ с Ъ
N е Я- Ос м
Я Я Я м ЯЯ (0 М (О О(Я а Я Я О .Ф N N (Ч сi(m O
Л ЧЗ ОЪ
6 Я Я
4Ч (Ч
ЯЯ. (Ч 44 4 ф
° CC4 W i(4
A Я Я Я (Ч» » л
О (Ъ (Ъ (4 4 4 С Ъ
1 1 I (Ъ М Ф 4 Ъ
О, Я lC4 (Ч 4» Я е (h
4Ъ л ъ о
4 Ъ ф
Я Я
М N
О1
Я (Ч ю л !
4(Ъ иЪ
4(Ъ
1 сч
* 1278444 и
I }}}
X м!
Х х х
О 1d}. V х о о z
Х Х л d}
Хл} д хо э х
Ч:} daa а а ф м а л е а а
}С} }С}
Слс сч » м а л л
° ф С CI} м а а л ЧЭ
° v»
О л сч л ° а
С» Л СР.
}/Ъ }Р о а- аan л а
СЧ О
1 а л а } сч о т» л М »»» е л
an м ф м а а
° С 1
»»»» в о а л е м
° (} а а с!} м », с"1, СЧ а а ч} м а» л м
"»
C}a
A л
СЧ СЧ о ф м ф а\ а а л л м м а»!
»»»» о о
Ф О а а л сч С1 сО О
° м а
СЧ
»»» о в ч} СЧ а л а A
° » ° а »с»»»» м a an
O Ii СЧ а л A л л
° » а ° л
° 4
a}I
Ф охх х „"
Х х X
Х
Id I I
О ".Ь1
Ф о е х
an a а м
1 м м о о о с} о о еф °
1 1 I 1 сч м м м о 3 !
СЧ С 1 л an
С} СЧ
М С} х
С}! 0
Ж Ц о о о о о л СЧ Сч СЧ о о
С} Е
СЧ СЧ.
I }}}
Х ох с}сч
О Э 1- dI e
° 4 CI}
* л л
° ° л М л С!1 л а а о
;,!д
С} О
X Я ) Ol
Й D 1 F4 о о о о
}с} м о о о сч м о
}С} ь о
° - и
М СЧ
Е
33 и
}d gIaa а о в о
° СЧ ° СЧ с an
О} л»Ф л а A о сч л ф }
Ф ° Ф л а л л о
}с} an
С} и
» сс}
Ьa
I I
I 1
Д Сб о g х Х е а х }}}
О II» Х
Е X о к о
Гч
I 5 :"} и
11%! IdIVI! I! 1 1
1 I в о
Аь ОСЧ
}}} х о 4"»!
OI.Z!
a I 1
РОАЭС
А С! Ф сО СЧ С0
° СЧ
an сч О
СЧ о с }
Саа СЧ
Q сч м О
«а ас}с} с»
apl
d}a С}0!
Х
}»
Ф 1
1- (}у 1
Х
Ж (U
1 о
Ц I о о,!
И 1
1 Х
}}} Х
5 л I Q х Q 1
Ф 1 Х
Х X I А о 3 о х о х е е
ИcQ 1 Х
1 }л
Ц }}}
Х I
I 1 и и до П .ч СЧ /} П а СЧ М П СЧ М
