Тампонажный состав

 

Изобретение относится к строительным материалам и предназначено для цементирования нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - повышение седиментационной устойчивости тампонажного раствора и повышение прочности образующегося камня в интервале температур от 20 до 160°. Состав включает смесь цемента и тонкомолотого кремнеземсодержащего компонента , в качестве которого используется отход сухой сепарации (ОСС) фосфоритовых руд при следующем соотношении компонентов , мас.%: цемент - 40-80; ОСС - 20-60. В состав ОСС входит, мас.%: Si02 - не менее 67,7, а АЬОз не более 4,66. Состав готовят в цехе сухих тампонажных смесей по дезинтеграторной технологии. Компоненты смеси в заданном соотношении через дозирующее устройство, управляемое корректирующим приспособлением, подаются в дезинтегратор. Здесь производится смещение, измельчение и механохимическая активация компонентов состава. При затворении смеси водой образуется седиментационно устойчивый раствор, дающий камень с высокой прочностью. 2 табл. (О (Л tc со со со ND

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5)) 4 Е 21 В 33 138, С 04 В 7 14 ф

-3".

Ф р ьОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3914675/22-03 (22) 07.05.85 (46) 28.02.87. Бюл. № 8 (71) Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (72) Н. Х. Каримов, Л. С. Запорожец, М. А. Танкибаев, А. А. Миловацкий, Т. К. Рахматуллин и В. В. Супрун (53) 622.245.42 (088.8) (56) Вяжущие материалы, изготовляемые из промышленных отходов, и их применение при креплении скважин. Обзорная информация. Сер. «Бурение», М.: ВНИИОЭНГ, 1982, вып. 7 (25) с. 18 — 20.

Каримов Н. Х. и др. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. М.: Недра, 1977, с. 62, таблица 37. (54) ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ (57) Изобретение относится к строительным материалам и предназначено для цементирования нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости тампонажного раствора и повышение прочности образующегося камня в интервале температур от 20 до 160 .

Состав включает смесь цемента и тонкомолотого кремнеземсодержащего компонента, в качестве которого используется отход сухой сепарации (ОСС) фосфоритовых руд при следующем соотношении компонентов, мас.0 0: цемент — 40 — 80; ОСС—

20 — 60. В состав ОСС входит, мас00:

Si0q — не менее 67,7, а А403 не более 4,66.

Состав готовят в цехе сухих тампонажных смесей по дезинтеграторной технологии. Компоненты смеси в заданном соотношении через дозирующее устройство, управляемое корректирующим приспособлением, подаются в дезинтегратор. Здесь производится смешение, измельчение и механохимическая активация компонентов состава. При затворении смеси водой образуется седиментационно устойчивый раствор, дающий камень с высокой прочностью. 2 табл.

1293320 а б:I o l! д

1.ест !н мас

I.рочностз на схатие, хгс/сз! при О/н давлении Р, атм при О/и лааленпи Р, ат

11емечт Отхо.; с"хоп

75/1 I 100/300

2/I . 75/1 30/300

100/300

160/300 22/I 61!, Uu сепарафос,р,1 ритон их рр,!

85 96

S7 9I

98 102

23 76

53 61

О, .5

127

ЬО

3йа з61

О,Е5

286

i ..7 4 з

56

О,йз

26

363

160

50

390

3а пределами предлагаемых значений

35 1

27 3!

70

17

30

7т

90

31 з !

102

:IpoToTUo

l I e c o

Ш.;ах

35

75! 56

Изобретение относится к строительным материалам, преимущественно к специальным вяжущим веществам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости тампонажного раствора и повышение прочности образующегося камня в интервале температур от 20 до 160 С.

Тампонажный состав на основе цемента и кремнеземсодержащего компонента в качестве последнего содержит отход сухой сепарации фосфоритовых руд (фросс), имеющий следующий средний химический состав, мас%; 8102 677; Р208 45; СаО 918;

MgO 0,66; Ре208 2,90; А1208 — 4,66; SO8 0,5;

СО2 2,39; F 0,57; 020 остальное.

Тампонажный состав включает цемент и кремнесодержащий компонент в таком соотношении, что при достижении достаточных термодинамических условий должны образовываться низкоосновные гидросиликаты кальция типа тоберморита и ксонотлита.

Повышение температуры до 100 С сопровождается резким ростом прочности вследствие образования высокопрочных низкоосновных гидросиликатов кальциятоберморита и ксонолита. При дальнейшем повышении температуры наблюдается рост прочности, связанный с увеличением выхода тоберморита, ксонотлита, стабильных в данном интервале температур. Высокая плотность структуры твердения, фазовый состав цементного камня, а именно образование тоберморита и ксонотл ита, стабильность этих фаз и обеспечивает предлагаемому составу высокую прочность в широком интервале температур (20 — 160 С).

Тампонажный состав включает тонкоизмельченные отходы сухой сепарации фосфо

8/Ц !1рочиостн !а Нагиб хгc/c ритовых руд, содержащие до 800//О активного кремнезема. Совместное измельчение це мента и кремнеземистого компонента в дезинтеграторе при скорости соударения чатиц от 80 до 180 м/с увеличивает удельную поверхность смеси до 4000 †80 см /г, однородность и реакционную способность вследствие механохимической активации.

При затворении такой смеси водой образуется седиментационно устойчивый тампонажный раствор, дающий при затвердевании камень с высокой прочностью в интервале температур 20 — 160 С.

При обработке цемента и кремнеземсодержащего компонента до удельной поверхности, меньшей 4000 см /г, прочность цементного камня получается недостаточной при температуре 20 С, а при обработке до удельной поверхности, большей 8000 см г, цементный камень приобретает большую водопотребность, что также снижает прочность

20 при нормальной (20 С) температуре.

Тампонажный состав готовят в цехе сухих тампонажных смесей по дезинтеграторной технологии.

Компоненты смеси в заданном соотношении через дозирующее устройство, управляемое корректирующим приспособлением, подаются в дезинтегратор, где производится смешение, измельчение и механо-химическая активация компонентов тампонажного состава. Из дезинтегратора материал выгружается в мешкотару или контейнеры и доставляется на буровую.

Приготовление тампонажного раствора производится по известной технологии с поЗ5 мощью цементно-смесительных машин и цементировочных агрегатов.

В табл. 1 и 2 представлены технологические свойства тампонажного состава.

1293320 Таблица 2

Состав,мас.Е

Седиментационная устойчивость

Отстой, Х

Стабильность, Отход сухой сепаЦемент рации фосфоритовых руд

20

50

О, 015

0,1

0,04

0,25

О, 015

О, 10

90

Прототип

Шлак Песок

50 50

О, 15

2,8

Формула изобретения

45

Составитель. 1. Бестужева

Редактор Т. Митейко Техрел И. Верес Корректор М.1Царон н

Заказ 358/33 Тираж 533 Полпнснос

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., л. 1, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. х.т. Проектная, 4

За пределами предлагаемых значений

Как видно из табл. 1, прочность составов при нормальных условиях равна или выше прочности тампонажного цемента по

ГОСТ 1581 — 78.

Прочность состава (30:70) низкая при нормальных условиях потому, что в тампонажном составе 70%-ный отход сухой сепарации фосфоритовых руд, которые при температуре 22 С и нертн ы.

При повышении температуры от нормальной до 160 С прочность тампонажного состава (90 — 10) резко падает, что обусловлено низким содержанием кремнеземсодержащей добавки, это не позволяет снизить соотношение СаО/SiOz с 3 до 1, поэтому при затвердевании в цементном камне образуются высокоосновные гидросиликаты кальция, кристаллизация которых при высоких температурах и приводит к понижению прочности.

Эти выводы очень четко согласуются с данными рентгеноструктурного анализа продуктов твердения цементного камня.

По этим данным видно, что тампонажный состав в интервале температур 100—

160 C представлен алюминийзамещенным то берморитом, который является преобладающей структурообразующей фазой цементного камня и придает ему прочность, термостойкость и коррозионностойкость.

Как видно из табл. 2, тампонажный состав имеет хорошие показатели сели ментационной устойчивости, обусловленные тем, что тампонажный состав содержит кремнеземсодержащий компонент — отход сухой сепарации фосфоритовых руд, которые характеризуются высоким содержанием активного кремнезема (до 80%), тониной помола (меньше 1 мм) и при этом малой водопотребностью. Дезинтеграторная обработка состава обеспечивает гомогенность, повышает ее активность, вследствие чего при разрушении микрокрнсталлов измельченного материала растет концентрация активных центров на термодинамически неустойчивой свежеобработанной поверхности. При затворении такой смеси водой образуется седиментационноустойчивый тампонажный раствор с высокой подвижностью. Заже при относительно низком водоцементном отношении, равном

0,45, растекаемость составляет 23,5 см.

Низкая водопотребность обеспечивает получение цементного камня с плотной структурой, что способствует повышению прочности и стойкости к воздействию агрессивных агентов.

Тампонажный состав, включающий цемент и тонкомолотый кремнеземсодержащий компонент, отличающийся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости тампонажного раствора и повышения прочности образующегося камня в интервале температур от 20 до 160 С, он в качестве крем неземсодер жа щего компонента содержит отход сухой сепарации фосфоритовых руд при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Цемент 40 — 80

Отход сухой сепарации фосфор итовых руд 20 — 60 причем отход сухой сепарации фосфоритовых руд содержит, мас.%; SiOg — не менее

67,7, а А1дОз — не более 4,66.